Tại sao việc lựa chọn hệ thống kiểm tra rung động đạt chứng nhận CNAS lại quan trọng đối với các phòng thí nghiệm hiện đại?

Tóm tắt
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành hàng không vũ trụ, vận tải đường sắt và thiết bị năng lượng mới, việc kiểm chứng độ tin cậy của môi trường cơ khí sản phẩm đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với phần cứng phòng thí nghiệm, khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu và tuân thủ tiêu chuẩn. Hệ thống thử nghiệm rung động được chứng nhận CNAS đóng vai trò là phần cứng cốt lõi đáp ứng các tiêu chí công nhận phòng thí nghiệm. Hệ thống tạo rung động điện động mô phỏng các điều kiện rung động phức tạp khác nhau dựa trên nguyên lý kích thích điện từ để đánh giá độ tin cậy rung động của các bộ phận và sản phẩm hoàn chỉnh. LISUN Bài báo này phân tích sự cần thiết của một hệ thống thử nghiệm rung động được chứng nhận CNAS cho các phòng thí nghiệm hiện đại bằng cách tham khảo các đặc điểm của hệ thống thử nghiệm rung động điện động LVD-AT10 (phiên bản được chứng nhận CNAS). Bài báo mô tả cấu tạo, tính năng kỹ thuật, các ngành công nghiệp áp dụng và khả năng thử nghiệm của hệ thống máy phát rung động điện động, so sánh phạm vi ứng dụng giữa thiết bị chưa được chứng nhận và thiết bị được chứng nhận CNAS, đồng thời giải thích ý nghĩa thực tiễn của việc lựa chọn phần cứng, hiệu chuẩn thiết bị và truy xuất nguồn gốc dữ liệu đối với việc mở rộng phạm vi CNAS của phòng thí nghiệm và việc cấp báo cáo được công nhận, cung cấp tài liệu tham khảo cho các cơ quan kiểm định bên thứ ba và các phòng thí nghiệm nội bộ của doanh nghiệp trong việc thực hiện các thử nghiệm môi trường rung động.

Giới thiệu

Rung động là một môi trường cơ học phổ biến đối với các sản phẩm công nghiệp trong quá trình vận chuyển, lắp đặt và sử dụng. Rung động hình sin kéo dài, rung động ngẫu nhiên và tải trọng va đập có thể dẫn đến nới lỏng kết cấu, hỏng mối hàn, dịch chuyển linh kiện và sự thay đổi hiệu suất điện. Mục đích cốt lõi của thử nghiệm rung động là tái tạo ứng suất cơ học thực tế trong điều kiện phòng thí nghiệm để đánh giá khả năng chống rung, độ ổn định kết cấu và độ tin cậy hoạt động của sản phẩm trong suốt vòng đời của chúng. Thiết bị rung động được chứng nhận trước thông thường chỉ có thể được sử dụng cho các thử nghiệm sàng lọc nghiên cứu và phát triển nội bộ của doanh nghiệp, nhưng lại không đáp ứng được các yêu cầu nghiêm ngặt về chứng nhận phòng thí nghiệm CNAS về độ chính xác đo lường, khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu và hiệu chuẩn đo lường. Các phòng thí nghiệm thử nghiệm bên thứ ba hiện đại và các phòng thí nghiệm thuộc sở hữu của doanh nghiệp cần cấp báo cáo được CNAS chứng nhận phải được trang bị Hệ thống thử nghiệm rung động được chứng nhận CNAS tuân thủ tiêu chuẩn.

Hệ thống máy phát rung động điện động (Electrodynamic Vibration Generator System) hiện là thiết bị kiểm tra rung động chủ đạo. Nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học theo định luật Ampere. Khi cuộn dây chuyển động đặt trong khe từ được cấp điện, lực kích thích điện từ được tạo ra để tạo ra các dạng sóng rung động khác nhau, bao gồm sóng sin, sóng ngẫu nhiên và sóng xung kích. LISUN LVD-AT10 Hệ thống thử nghiệm rung động điện động (Phiên bản được chứng nhận CNAS) Sản phẩm mang lại nhiều ưu điểm như băng thông tần số rộng, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện. Lực đẩy có thể được cấu hình tùy chọn từ 1 kN đến 60 kN. Dòng sản phẩm bao gồm LVD-AT01, LVD-AT10, LVD-AT30 và LVD-AT60, được sử dụng rộng rãi trong các thử nghiệm môi trường cơ khí cho ngành hàng không vũ trụ, đóng tàu, vận tải đường sắt, năng lượng mới và các ngành công nghiệp khác. Hệ thống máy phát rung điện động hoàn chỉnh bao gồm thân máy rung, bộ khuếch đại công suất, bộ làm mát cưỡng bức, bàn trượt mở rộng ngang-dọc, hệ thống điều khiển với phần mềm thử nghiệm chuyên dụng, các phụ kiện tùy chỉnh và cảm biến gia tốc nhiệt độ cao-thấp. Kiến trúc phần cứng tích hợp hỗ trợ các thử nghiệm mỏi rung, thử nghiệm tìm kiếm cộng hưởng, đo đặc tính động, hiệu chuẩn cảm biến và các hạng mục thử nghiệm khác.

Nguyên lý hoạt động và các thông số kỹ thuật của hệ thống máy phát rung điện động

Cốt lõi chuyển đổi năng lượng của Hệ thống Máy phát rung điện động là cụm cuộn dây chuyển động. Cuộn dây của cuộn dây chuyển động được đặt bên trong khe từ có mật độ từ thông cao. Các tín hiệu do hệ thống điều khiển tạo ra được khuếch đại bởi bộ khuếch đại công suất và truyền đến cuộn dây chuyển động. Dây dẫn mang dòng điện tạo ra lực điện từ trong từ trường, làm quay bàn rung và các mẫu thử được gắn trên đó để tạo ra rung động cơ học qua lại. Hệ thống điều khiển tích hợp một máy tính với phần mềm chuyên dụng để chỉnh sửa thông số thử nghiệm và điều khiển dạng sóng. Nó cũng thu thập và lưu trữ tất cả dữ liệu thử nghiệm thô. Hệ thống làm mát liên tục tản nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của thiết bị để đảm bảo hiệu suất ổn định trong điều kiện thử nghiệm công suất cao kéo dài. Bàn mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc cho phép tải rung dọc theo ba trục X/Y/Z vuông góc để đáp ứng các yêu cầu rung đa trục được xác định trong các tiêu chuẩn khác nhau.

Hệ thống tạo rung điện động (được chứng nhận CNAS)

LISUN Hệ thống thử nghiệm rung động đạt chứng nhận CNAS dòng LVD-AT tạo thành một danh mục sản phẩm hoàn chỉnh, từ các mẫu lực đẩy thấp đến lực đẩy cao, phù hợp với trọng lượng mẫu thử và mức độ khắc nghiệt của thử nghiệm khác nhau. Bảng dưới đây tóm tắt các thông số kỹ thuật chính của Hệ thống tạo rung động điện động trong dòng LVD-AT.

Sự cần thiết của việc triển khai hệ thống kiểm tra rung động đạt chứng nhận CNAS trong các phòng thí nghiệm hiện đại

Hệ thống chứng nhận phòng thí nghiệm CNAS đặt ra các yêu cầu bắt buộc đối với thiết bị thử nghiệm. Độ chính xác đo lường phải có thể truy xuất nguồn gốc, quy trình thử nghiệm phải có thể tái lập, dữ liệu thô phải được lưu trữ đầy đủ và phải thực hiện hiệu chuẩn đo lường định kỳ. Ngay cả khi thiết bị rung đã được chứng nhận trước đó có thể tạo ra dạng sóng rung, nó vẫn thiếu chuỗi truy xuất nguồn gốc đo lường hoàn chỉnh. Kết quả thử nghiệm được tạo ra bởi các thiết bị như vậy không thể được sử dụng để cấp báo cáo được CNAS chứng nhận và chỉ có giá trị cho việc đánh giá nghiên cứu và phát triển nội bộ.

Trước hết, Hệ thống Máy phát rung động điện động được trang bị cho Hệ thống Kiểm tra Rung động được Chứng nhận CNAS đáp ứng các thông số kỹ thuật phần cứng chính thức. Nó hoàn toàn tương thích với các tiêu chuẩn rung động trong nước và quốc tế, bao gồm GB/T13309‑91, JJG189‑97, IEC 60068, GB/T 2423, GB/T 4857 và ASTM D999. Thiết bị được cung cấp kèm theo chứng nhận hiệu chuẩn và hỗ trợ đo lường định kỳ liên tục. Các chỉ số hiệu suất của nó đáp ứng các yêu cầu phần cứng để đánh giá trong phòng thí nghiệm. Khi các tổ chức thử nghiệm bên thứ ba thực hiện các dự án được ủy thác từ các lĩnh vực hàng không vũ trụ, vận tải đường sắt và năng lượng mới, khách hàng thường yêu cầu các báo cáo được chứng nhận CNAS. Các phòng thí nghiệm không có Hệ thống Kiểm tra Rung động được Chứng nhận CNAS đáp ứng các yêu cầu sẽ không thể nhận các nhiệm vụ như vậy.

Thứ hai, hệ thống điều khiển của Hệ thống Kiểm tra Rung động được Chứng nhận CNAS cung cấp các chức năng quản lý dữ liệu toàn diện. Phần mềm của Hệ thống Máy phát Rung động Điện động ghi lại đầy đủ các thông số thử nghiệm, đường cong diễn biến theo thời gian và dữ liệu rung động thô. Nhật ký hoạt động có thể được kiểm tra và dữ liệu được lưu trữ không thể bị can thiệp tùy ý, tuân thủ các quy định của CNAS về hồ sơ thử nghiệm và khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu. So với các thiết bị được chứng nhận trước đó, các hệ thống được chứng nhận CNAS áp dụng các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt hơn về độ chính xác khớp phổ rung động ngẫu nhiên, điều khiển phản hồi vòng kín và độ lặp lại phép đo trong điều kiện tải thay đổi để ngăn ngừa sự sai lệch kết quả do sai lệch điều khiển gây ra.

Thứ ba, việc tiếp cận thị trường đối với thiết bị công nghiệp cao cấp đặt ra các yêu cầu bắt buộc đối với các báo cáo thử nghiệm được chứng nhận. Các báo cáo thử nghiệm môi trường rung động do các phòng thí nghiệm được CNAS công nhận cấp thường được yêu cầu để phê duyệt kiểu loại và cấp phép lưu hành cho các linh kiện hàng không vũ trụ, thiết bị vận tải đường sắt và các mô-đun pin năng lượng mới. Các phòng thí nghiệm xây dựng nền tảng thử nghiệm với LISUN Hệ thống thử rung LVD-AT series đạt chứng nhận CNAS có thể thực hiện thử rung hình sin, thử quét cộng hưởng, thử rung ngẫu nhiên và thử sốc. Có thể tích hợp thêm buồng môi trường kết hợp để thử nghiệm nhiệt độ-độ ẩm-rung động nhằm mô phỏng toàn diện các điều kiện vận hành. Mô hình LVD-100KG được chứng nhận trước phù hợp cho việc sàng lọc nghiên cứu và phát triển ban đầu nhưng không thể thay thế Hệ thống thử rung đạt chứng nhận CNAS cho công tác kiểm tra hướng đến chứng nhận.

Thứ tư, tính ổn định lâu dài và hỗ trợ bảo trì thiết bị. Hệ thống thử nghiệm rung điện động LVD-AT10 (phiên bản được chứng nhận CNAS) cung cấp dịch vụ bảo trì thuận tiện. Toàn bộ dòng sản phẩm của Hệ thống tạo rung điện động đều có thiết kế tiêu chuẩn hóa cao với nguồn cung cấp phụ tùng thay thế dồi dào. Các thiết bị phòng thí nghiệm thường hoạt động liên tục trong thời gian dài. Phần cứng dễ bảo trì giúp giảm chi phí vận hành về sau và đảm bảo tính liên tục của hoạt động kinh doanh. Bàn rung tùy chỉnh cũng có sẵn để linh hoạt thích ứng với các mẫu vật có kích thước và trọng lượng đặc biệt, mở rộng danh mục dịch vụ của phòng thí nghiệm.

Hướng dẫn lựa chọn và vận hành hệ thống kiểm tra rung động được chứng nhận bởi CNAS.

Các phòng thí nghiệm cấu hình Hệ thống thử nghiệm rung động được chứng nhận CNAS phải lựa chọn mô hình Hệ thống tạo rung động điện động phù hợp theo phạm vi hoạt động của mình. Đầu tiên, tính toán trọng lượng của các mẫu thử điển hình. Tổng khối lượng của mẫu thử cộng với các phụ kiện không được vượt quá khả năng chịu tải tối đa. Thứ hai, xác nhận yêu cầu lực đẩy, băng thông tần số và độ dịch chuyển cực đại dựa trên các tiêu chuẩn thử nghiệm hiện hành. LVD-AT01 được khuyến nghị cho các bộ phận kích thước nhỏ và thiết bị chiếu sáng. LVD-AT10 phù hợp cho các cụm lắp ráp kích thước trung bình và bộ pin. Các mô hình lực đẩy cao LVD-AT30 hoặc LVD-AT60 nên được sử dụng cho các bộ phận vận tải đường sắt và hàng không vũ trụ quy mô lớn.

Sau khi mua sắm thiết bị, các phòng thí nghiệm phải lập hồ sơ thiết bị và thực hiện hiệu chuẩn đo lường định kỳ, lưu giữ chứng chỉ hiệu chuẩn để đáp ứng yêu cầu xác minh tài liệu trong quá trình đánh giá của CNAS. Phải xác định rõ ranh giới giữa thiết bị chưa được chứng nhận và thiết bị được chứng nhận bởi CNAS trong các tài liệu quản lý chất lượng của phòng thí nghiệm. Các thiết bị chưa được chứng nhận chỉ được sử dụng để đánh giá nghiên cứu và phát triển nội bộ và không được sử dụng để lập báo cáo được CNAS công nhận. Người vận hành phải nắm vững các chức năng phần mềm của Hệ thống Máy phát rung điện động và thiết kế các giá đỡ chắc chắn để gắn mẫu nhằm tránh hiện tượng cộng hưởng bất ngờ do biến dạng của giá đỡ. Khi tiến hành các thử nghiệm môi trường kết hợp, phải chọn buồng nhiệt độ-độ ẩm phù hợp để thực hiện tải đồng bộ về nhiệt độ, độ ẩm và rung động.

Kết luận

Đối với các phòng thí nghiệm hiện đại, dù là các tổ chức kiểm định bên thứ ba hay các phòng thí nghiệm thuộc sở hữu doanh nghiệp có yêu cầu chứng nhận, Hệ thống thử nghiệm rung động được chứng nhận CNAS là phần cứng thiết yếu để kiểm tra độ tin cậy rung động tuân thủ các quy định. Hệ thống tạo rung động điện động tái tạo các môi trường rung động cơ học khác nhau thông qua các nguyên lý điện từ. Bên cạnh hiệu suất phần cứng, phiên bản được chứng nhận CNAS đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chứng nhận phòng thí nghiệm về khả năng truy xuất nguồn gốc đo lường, tính toàn vẹn dữ liệu và khả năng lặp lại phép đo. LISUN Dòng LVD-AT Hệ thống kiểm tra rung động được chứng nhận CNAS Hệ thống này bao gồm nhiều cấp lực đẩy khác nhau, bao gồm LVD-AT01, LVD-AT10, LVD-AT30 và LVD-AT60. Hệ thống thử nghiệm rung điện động LVD-AT10 (phiên bản được chứng nhận CNAS) có ưu điểm là băng thông tần số rộng, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện. Lực đẩy của nó có thể được cấu hình từ 1 kN đến 60 kN cho các thử nghiệm môi trường cơ học trong các ngành hàng không vũ trụ, đóng tàu, vận tải đường sắt, năng lượng mới và các ngành công nghiệp khác. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp, quản lý đo lường và đào tạo người vận hành giúp tối đa hóa giá trị của Hệ thống thử nghiệm rung được chứng nhận CNAS, cung cấp dữ liệu đo rung đáng tin cậy và hỗ trợ xác minh độ tin cậy cho các sản phẩm thiết bị cao cấp trong nước.