Vibration หรือการสั่นสะเทือนคืออะไร? พื้นฐาน สาเหตุและการตรวจวัด

หลักการพื้นฐานของการสั่นสะเทือน

Vibration คือการเคลื่อนที่ซ้ำๆ ของวัตถุรอบๆ จุดศูนย์กลาง การสั่นนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบต่างๆ เช่น คลื่นกล คลื่นเสียง และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การสั่นสะเทือนสามารถอธิบายได้โดยใช้พารามิเตอร์หลักหลายประการ:

• แอมพลิจูด (Amplitude): การกระจัดสูงสุดจากตำแหน่งสมดุล
• ความถี่ (Frequency): จำนวนการสั่นต่อหน่วยเวลา โดยทั่วไปวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz)
• ระยะเวลา (Period): เวลาที่ใช้ในการสั่นครบหนึ่งรอบ
• เฟส (Phase): ตำแหน่งของวัตถุที่สั่น ณ จุดที่กำหนดซึ่งสัมพันธ์กับการอ้างอิง

การวัด Vibration

การวัดการสั่นสะเทือนอย่างแม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญในการติดตามและควบคุมผลกระทบของการสั่นสะเทือน ใช้เครื่องมือและเทคนิคหลายอย่างในการวัด

การวัดระยะการสั่นสะเทือน (Displacement)

• โดยทั่วไปมีหน่วยวัดเป็นมิลลิเมตรหรือนิ้ว
• การวัดคลื่นแบบเต็ม (Peak to Peak)
• เหมาะสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำระหว่าง 1000-1200 RPM หรือประมาณ 20 Hz.

การวัดความเร็ว (Velocity)

• เป็นการวัดความเร็วการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สั่น “ความเร็วในแต่ละรอบการสั่นสะเทือนเป็นเท่าใด”
• โดยทั่วไปจะวัดเป็นมิลลิเมตร/วินาที และนิ้ว/วินาที ในการวัดความเร็ว เรามักจะวัดเป็น RMS (Root mean square)
• สำหรับวัดด้วยความถี่ระหว่าง 20Hz -1,000Hz (หรือความเร็วการหมุนสูงกว่า 1,200 รอบต่อนาที)

การวัดความเร่ง (Acceleration)

• การเปลี่ยนอัตราส่วนความเร็วต่อการเคลื่อนไหวในหน่วยเวลาของวัตถุที่สั่น หน่วยเป็น m/s² (เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง) หรือ cm/s², mm/s²
• วัดการสั่นสะเทือนที่ความถี่สูง เช่น ตั้งแต่ 10,000 Hz ขึ้นไป
• การสั่นสะเทือนความถี่สูง ระยะเริ่มต้นของการเคลื่อนไหวจะมีน้อยและในขณะเดียวกันความเร็วในการเคลื่อนที่ก็สูงมาก

มาตรฐาน ISO-10816 ค่ามาตรฐานความสั่นสะเทือนของมอเตอร์ไฟฟ้า

เป้าหมายหลักของระบบการตรวจสอบสภาพและการป้องกันเครื่องจักรคือเพื่อให้มั่นใจในสุขภาพและการทำงานอย่างต่อเนื่องของเครื่องจักรในโรงงาน ทั้งนี้มีการติดตั้งระบบตรวจวัด เพื่อการวัดและวิเคราะห์ตรวจสอบเครื่องจักรอย่างต่อเนื่องเพื่อประเมินสถานะของเครื่องจักรแต่ละเครื่อง

ISO-10816 เป็นหนึ่งในมาตรฐานแรกๆ ที่ได้รับการพัฒนาส่วนใหญ่สำหรับการประเมินการสั่นไหวของเครื่องจักร รวมถึงเครื่องจักรประเภทต่างๆ เช่นกังหันลม กังหันน้ำ กังหันก๊าซและกังหันไอน้ำ เครื่องจักรแบบลูกสูบเป็นต้น

ที่มาของข้อมูล https://vibsens.com/index.php/en/knowledge-base/iso10816-iso7919-charts/iso10816-charts

การใช้งานจริงของการสั่นสะเทือน

การสั่นสะเทือนถูกควบคุมในการใช้งานจริงหลายประเภทในสาขาต่างๆ:

1. วิศวกรรมและการก่อสร้าง

• การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง: วิศวกรใช้การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเพื่อตรวจสอบสุขภาพของสะพาน อาคาร และโครงสร้างอื่นๆ โดยตรวจพบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นตั้งแต่เนิ่น ๆ
• วิศวกรรมแผ่นดินไหว: การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างตอบสนองต่อแผ่นดินไหวอย่างไรช่วยในการออกแบบอาคารที่ทนต่อแผ่นดินไหว

2. อุตสาหกรรมยานยนต์

• ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์และตรวจจับความไม่สมดุลหรือความผิดปกติ
• ความสะดวกสบายและความปลอดภัย: การลดการสั่นสะเทือนในยานพาหนะช่วยเพิ่มความสะดวกสบายให้กับผู้โดยสารและลดการสึกหรอของส่วนประกอบต่างๆ

3. การบินและอวกาศ

• การออกแบบเครื่องบิน: การทดสอบ Vibration ช่วยให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบของเครื่องบินสามารถทนต่อความเครียดในการบินได้
• ยานอวกาศ: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ายานอวกาศสามารถรอดพ้นจากการสั่นสะเทือนที่รุนแรงระหว่างการปล่อยและปฏิบัติการในอวกาศ

4. การผลิต

• การควบคุมคุณภาพ: การตรวจสอบการสั่นช่วยให้แน่ใจว่าอุปกรณ์การผลิตทำงานภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ โดยรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์
• การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน: การวิเคราะห์การสั่นและสะเทือนอย่างสม่ำเสมอช่วยคาดการณ์และป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์ ลดการหยุดทำงานและต้นทุนการบำรุงรักษา

5. อุปกรณ์การแพทย์

• การถ่ายภาพอัลตราซาวนด์: อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ใช้การสั่นความถี่สูงเพื่อสร้างภาพภายในร่างกาย
• การใช้งานด้านการรักษา: การสั่นสะเทือนใช้ในการกายภาพบำบัดเพื่อกระตุ้นกล้ามเนื้อและปรับปรุงการไหลเวียน