پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت

2در میان هجوم بی اندازه پایان نامه هایی که راه به صنعت باز نمی کنند، پایان نامه هایی هم پیدا می شوند، که با خلاقیت و تلاش دانشجویان و اساتید همراه بوده و تولیدی دانش بنیان را رقم می زنند. درست مانند اختراعی که محمد سماواتیان موفق شد آن را در حوزه پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی در سیستم های دوار ثبت کند.(استاد راهنمای پایان نامه ایشان، دکتر بهزاد، عضو هیات علمی دانشکده مکانیک دانشگاه شریف هستند.)

اگر بخواهیم اختراع او را بیشتر بشناسیم، باید به اِشکالی در سیستم های دوار اشاره کنیم که راه های مختلفی برای حل آن وجود دارد. هر سیستم دوار، یک توان تولید و تحویل به مصرف کننده می دهد. این توان دارای نوسان است(هر چند دور سیستم می تواند ثابت باشد). به عنوان مثال، یک مته حفاری چاه نفت، با برخورد به خاک ها و سنگ هایی که از جنس های مختلفی اند، دارای توان متفاوتی در حین کار خواهد شد. بنابراین این توان نوساناتی دارد که اندازه گیری آن برای مصرف کننده مهم می شودمثل:

  • زمانی که عمر سیستم بخواهد تخمین زده و کارکرد آن تضمین شود.
  • زمانی که نحوه صحیح کار کردن ماشین برای مصرف کننده حائز اهمیت ویژه باشد
  • زمانی که پایش وضعیت ماشین های دوار بوسیله سنجش ارتعاشات پیچشی محاسبه شود.

اکثر روش های اندازه گیری نوسان توان، روش هایی هستند که یا داده های غیر پیوسته را ارسال می کنند و یا محدودیت های استفاده دارند. مثلا نسبت سیگنال به نویز مناسبی ندارند و یا در برخی دماها خطای زیادی دارند و یا به حرکت های جانبی حساس هستند و یا محدودیت دور دارند و یا امواج رادیویی خاصی، می تواند این سیستم ها را مختل کند.

بنابراین ایده کلی اختراع آقای سماواتیان بر مبنای اندازه گیری مداوم نوسان بوسیله یک سیال است که با کمترین واسطه، اطلاعات موجود در سیستم دوار را به خارج از سیستم می رساند. استفاده از واسط سیالی شبیه جیوه می توانست این کار را انجام دهد اما چون جیوه دارای ترکیباتی سمی است، استفاده از آن در صنعت مرسوم نیست. بنابراین از سیال یونی(الکترولیت) استفاده شد چرا که میزان سمی بودن آن نسبت به جیوه خیلی کمتر بوده و از لحاظ در دسترس بودن، ارزان بودن و امکان استفاده از آن برای هر ابعادی، دارای مزیت خوبی نسبت به جیوه است. اما این سیستم مشکل آب بندی دارد که خودش سبب ایجاد حرارت اصطکاکی در شفت ها می شود که در دستگاه مورد نظر، این مشکل با استفاده از PTFE که نوعی پلیمر با توان تحمل حرارت بالاست، جبران شد.

پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت
پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت

خروجی دستگاه یک سیگنال ولتاژ نوسانی است که با کالیبراسیون به سیگنال گشتاور پیچشی تبدیل می‏شود. بنابراین می‏توان در خروجی گشتاور، توان و دور نقطه مورد اندازه‏گیری را مشاهده کرد. مکانیزم اندازه‏گیری نیز بدین صورت است که با اعمال ولتاژ ثابت به دو سر پل وتستون کرنش‏سنج پل باردار می شود و بایستی خروجی دو سر دیگر پل در حالتی که مقاومت‏ها یا کرنش‏سنج‏ها تغییر شکل نداده‏اند در حالت ولتاژ صفر باشد به محض تغییر شکل کرنش سنج‏ها، پل ناپایدار شده و در خروجی ولتاژ غیر صفر مشاهده می‏شود. کرنش‏سنج‏ها نیز به منظور افزایش حساسیت جهت اندازه‏گیری تنش برشی بایستی به صورت ۴۵ درجه بر روی شافت متصل شوند.

پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت
پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت

همچنین از چهار محفظه برای ساخت این وسیله استفاده شده است. دو محفظه برای انتقال ولتاژ مثبت و منفی و یکی به عنوان ولتاژ رفرنس و آخری هم برای ارسال داده به کار گرفته شده است. بنابراین دستگاه دارای چهار کانال ورودی و خروجی است. محفظه های به کار رفته برای نگهداری الکترولیت، از جنس پلیمر هستند که در مقابل خوردگی اسید و باز مقاوم هستند. این سیستم با شیرهای ورودی و خروجی، تغذیه می شوند و بدون نیاز به توقف برای جابجایی قطعات، می تواند به کار خود به صورت پیوسته ادامه دهد. در نهایت اطلاعات رسیده از الکترولیت در نرم افزار لب ویو تحلیل می شود.

مدل صنعتی این دستگاه تحت عنوان دستگاه Torque Stream جهت اندازه ‏گیری گشتاور و توان سیستم‏ های دوار تحت نظارت یکی از شرکت های مبتکر ساخته شده و آماده بهره‏ برداری است.

پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت
پایش پیوسته ارتعاشات پیچشی با کمک محلول الکترولیت
1+

مطالب مرتبط

نظر بدهید