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什么是振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)？
什么是振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)？
計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間，或花在對(duì)意外發(fā)生故障的機(jī)器進(jìn)行維護(hù)上花費(fèi)的時(shí)間，可能會(huì)在時(shí)間、流程損失和人力資源方面給公司造成巨大的損失。振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種通過(guò)測(cè)量振動(dòng)水平來(lái)查找機(jī)器健康狀況中的不規(guī)則性和其他異常情況的工具。它有助于保護(hù)設(shè)施、流程和人員。該系統(tǒng)可以識(shí)別從不平衡、未對(duì)準(zhǔn)到零件松動(dòng)的任何情況，并有助于防止機(jī)器停機(jī)。振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即使是單通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也是預(yù)測(cè)潛在機(jī)器問(wèn)題和提供機(jī)器故障早期預(yù)警的zui有效方法之一。對(duì)于許多行業(yè)來(lái)說(shuō)，安全和保持流程運(yùn)行至關(guān)重要。
振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何工作？
振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用一種稱為振動(dòng)趨勢(shì)分析的方法來(lái)工作。振動(dòng)趨勢(shì)分析是一個(gè)監(jiān)測(cè)機(jī)器振動(dòng)特征異常的過(guò)程。當(dāng)振動(dòng)幅度在穩(wěn)態(tài)條件下顯著上升或下降時(shí)，通常表示機(jī)器內(nèi)部發(fā)生了某些變化。總振幅是機(jī)器故障的主要指示，非常適合將 4-20 mA 輸出到控制系統(tǒng)（PLC、SCADA、RTU 等）。整體振幅包括機(jī)器部件產(chǎn)生的各種單獨(dú)頻率和振幅、其旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)和/或過(guò)程問(wèn)題。一些監(jiān)控系統(tǒng)記錄振動(dòng)波形并通過(guò)揭示記錄的振動(dòng)中的異常來(lái)識(shí)別潛在的機(jī)器問(wèn)題。
振動(dòng)的特征
振動(dòng)的主要特征是振幅、頻率、相位、形式，當(dāng)使用接近傳感器時(shí)，位置。振幅是指相關(guān)振動(dòng)的嚴(yán)重程度。頻率有助于查明振動(dòng)源。與機(jī)器速度變化無(wú)關(guān)的振動(dòng)頻率變化也可能表明存在問(wèn)題。注意頻率可以快速識(shí)別特定問(wèn)題。相位有助于確定振動(dòng)發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。在研究給定振動(dòng)的波形時(shí)，變化的振幅和頻率可以揭示有關(guān)相關(guān)機(jī)器的大量信息。從機(jī)器開(kāi)始運(yùn)行到零件可能出現(xiàn)問(wèn)題或問(wèn)題的特定時(shí)刻，振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的振幅可以顯示運(yùn)動(dòng)的差異。使用接近傳感器，轉(zhuǎn)子在軸承間隙中的位置，或轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)被觀察到并且在評(píng)估機(jī)器狀況時(shí)很重要。在大多數(shù)情況下，振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用總振幅與振動(dòng)限值或警報(bào)值進(jìn)行比較。
如何測(cè)量振動(dòng)？
雖然振動(dòng)是使用頻率和振幅記錄的，但它是根據(jù)加速度、速度和位移來(lái)測(cè)量的。這些特性可以通過(guò)傳感器和振動(dòng)分析設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。該設(shè)備在其測(cè)量的元素以及測(cè)量方式方面可能會(huì)有所不同。
例如，帶有滾動(dòng)軸承 (REB) 的機(jī)器通常使用地震振動(dòng)傳感器（速度傳感器或加速度計(jì)）進(jìn)行監(jiān)控。運(yùn)行頻率低于 60 Hz 的 REB 機(jī)器通常使用速度傳感器。帶有油膜軸承（軸頸軸承或套筒軸承）的機(jī)器通常使用接近探頭傳感器進(jìn)行監(jiān)控。
加速度計(jì)通常使用壓電晶體（PZT 傳感器），當(dāng)發(fā)現(xiàn)加速度、壓力或力的任何變化時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電荷。加速度計(jì)也可以設(shè)計(jì)為采用 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)來(lái)測(cè)量加速度。速度傳感器可以采用放大的加速度計(jì)輸出（壓電或 MEMS），對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分，然后輸出速度信號(hào)。在高溫應(yīng)用中，動(dòng)圈式速度傳感器通常用于使用速度測(cè)量振動(dòng)。接近探頭用于測(cè)量轉(zhuǎn)子表面和軸承之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通常帶有油膜軸承。接近探頭可以測(cè)量振動(dòng)、軸向位置和轉(zhuǎn)子速度。來(lái)自傳感器的振動(dòng)信號(hào)可以被數(shù)字化并記錄下來(lái)用于趨勢(shì)分析。
流行的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法
1. 走動(dòng)/周期性振動(dòng)收集
這種類型的監(jiān)測(cè)通常使用加速度計(jì)定期記錄機(jī)器每個(gè)徑向軸承和軸向軸承的振動(dòng)水平，通常是每月或每季度一次。它不使用瞬態(tài)數(shù)據(jù)（啟動(dòng)和關(guān)閉數(shù)據(jù)），最好配備振動(dòng)開(kāi)關(guān)（電氣或機(jī)械），這有助于防止每次周期性數(shù)據(jù)運(yùn)行之間的機(jī)器故障。
2. Walk Around Vibration Data Collection（帶波形或瞬態(tài)數(shù)據(jù)）
這通常在巡視數(shù)據(jù)收集過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后執(zhí)行，或者在振動(dòng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉機(jī)器時(shí)執(zhí)行。
3.連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)（無(wú)波形或瞬態(tài)數(shù)據(jù)）
這些監(jiān)控系統(tǒng)通常配備警報(bào)和停機(jī)功能，以幫助防止機(jī)器故障。這種類型的監(jiān)測(cè)使用提供 4 至 20 毫安 (mA) 信號(hào)的變送器直接連接到控制系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。
4.連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)（具有過(guò)程數(shù)據(jù)相關(guān)性，無(wú)波形或瞬態(tài)數(shù)據(jù)）
這種監(jiān)控概念結(jié)合了警報(bào)和停機(jī)功能，有助于防止機(jī)器故障和識(shí)別異常趨勢(shì)。數(shù)據(jù)使用直接連接到控制系統(tǒng)的 4 到 20 mA 變送器發(fā)送，該控制系統(tǒng)已連接到“工廠信息網(wǎng)絡(luò)"以與過(guò)程信息（負(fù)載、流量、液位、壓力、溫度等）相關(guān)聯(lián)。振動(dòng)數(shù)據(jù)與過(guò)程數(shù)據(jù)一起提供了對(duì)機(jī)器實(shí)際運(yùn)行情況的更高程度的了解。
5.連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)（與過(guò)程數(shù)據(jù)相關(guān)）
具有報(bào)警和停機(jī)功能的單通道或多通道監(jiān)控設(shè)備，有助于防止機(jī)器故障并輕松識(shí)別振動(dòng)趨勢(shì)。當(dāng)您擁有正確的傳感器套件時(shí)，這種類型的監(jiān)控還允許您在機(jī)器上執(zhí)行診斷。振動(dòng)、速度、推力位置和沖擊數(shù)據(jù)通常包含在數(shù)據(jù)套件中。
6. 連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)（具有過(guò)程數(shù)據(jù)相關(guān)性以及波形和瞬態(tài)數(shù)據(jù)）
這種類型的監(jiān)控具有與上述相同的功能，允許您在正常處理?xiàng)l件下識(shí)別異常趨勢(shì)并防止機(jī)器故障。您還可以按需運(yùn)行機(jī)器診斷并使用與工廠過(guò)程數(shù)據(jù)集成的傳感器。這是機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)的最高形式。
振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的常見(jiàn)應(yīng)用
振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可用于各種不同的應(yīng)用。以下是一些最常見(jiàn)的工業(yè)用途：
需要注意的是，旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式機(jī)器上使用的振動(dòng)傳感器數(shù)量取決于設(shè)備的關(guān)鍵程度。關(guān)鍵設(shè)備，如果僅停機(jī)一天可能會(huì)花費(fèi)超過(guò) 100,000 美元，則應(yīng)在每個(gè)徑向軸承、推力傳感器和至少一個(gè)相位觸發(fā)器上安裝 XY 振動(dòng)傳感器。如果機(jī)器不那么重要，每天的影響小于 10,000 美元，也許在離聯(lián)軸器最近的負(fù)載側(cè)軸承上安裝一個(gè)振動(dòng)傳感器就足夠了。在這兩個(gè)jiduan之間，必須判斷監(jiān)控機(jī)器的最佳方式，以便工廠可以獲得投資回報(bào) (ROI)，這可能是一個(gè)或兩個(gè)具有開(kāi)關(guān)功能（警報(bào)/關(guān)閉）的傳感器。
1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械
電機(jī)、風(fēng)扇、渦輪機(jī)和變速箱等旋轉(zhuǎn)設(shè)備和機(jī)械是振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最常見(jiàn)的地方。由于多個(gè)不同的部件同時(shí)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生振動(dòng)模式，因此振動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)于確保所有組件正常工作至關(guān)重要。對(duì)于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，一個(gè)問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞和災(zāi)難性故障。振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以幫助識(shí)別旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的錯(cuò)位、不平衡、摩擦、軸承故障甚至共振問(wèn)題。
2. 軸承和齒輪
在機(jī)器的軸承和齒輪中，各種振動(dòng)以不同的頻率發(fā)生，這就是振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如此普遍的原因。使用齒輪，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行其所需任務(wù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生多種不同的振動(dòng)模式。這些變化的振動(dòng)太難以由人類單獨(dú)監(jiān)測(cè)，并且采用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警對(duì)于機(jī)器的持續(xù)功能至關(guān)重要。
3. 往復(fù)式壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和泵
往復(fù)式壓縮機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和正排量泵等設(shè)備內(nèi)部都有多個(gè)主動(dòng)振動(dòng)的部件。往復(fù)式機(jī)械的特殊之處在于其零件以旋轉(zhuǎn)和直線兩種方式運(yùn)動(dòng)。監(jiān)測(cè)這些不同部件的振動(dòng)有助于在潛在故障對(duì)機(jī)器造成損壞之前識(shí)別它們。
4.橋梁
在確保橋梁結(jié)構(gòu)完好方面，振動(dòng)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。振動(dòng)趨勢(shì)可以幫助為未損壞和健康的橋梁的行為制定基線，然后檢測(cè)它何時(shí)可能遇到結(jié)構(gòu)問(wèn)題。如果橋梁開(kāi)始出現(xiàn)異常振動(dòng)行為，維護(hù)人員可以執(zhí)行必要的檢查以確定問(wèn)題的根源。
5.管道
對(duì)于可能容易出現(xiàn)振動(dòng)引起的問(wèn)題的管道，振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是bi不可少的。監(jiān)控系統(tǒng)不僅有助于在問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)發(fā)出警報(bào)，還有助于找到問(wèn)題區(qū)域的根源。通過(guò)這種方式，可以監(jiān)控管道上的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域以發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。
安裝振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
采取措施確保機(jī)器和設(shè)備正常工作并能夠盡可能長(zhǎng)時(shí)間地使用對(duì)任何企業(yè)來(lái)說(shuō)都是bi不可少的。使用振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量任何異常情況并提醒您潛在問(wèn)題，您將能夠幫助您的機(jī)器更有效地運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間而不會(huì)造成重大損壞。