设备监测常用手段
风机、电机、泵等旋转类设备在长期运行过程中难免会有机械故障,为提前识别故障,减少停机事故,不得不对设备进行状态监测。
传统的监测主要靠人工看听摸,这种监测方式往往对点检人员的经验要求较高,不仅耗时耗力,还容易发生错漏检,严重时甚至发生安全事故;
随着数字时代的到来,设备监测手段越来越先进,大致分为如下几类:
上图可见,振动分析占比最大,是当前最受欢迎的设备状态监测方式。
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振动传感器
振动传感器起源
振动监测起源于上世纪五十年代,早期用于航天,火箭发射领域的检测降低火箭的故障率。随着现代化电子科技的进步,故障诊上世纪80年代进入中国,最早用于石油化工的重要设备诊断,后被广泛应用于石化、造纸、冶金、风电、火电、水电等领域。
近几年随着工业4.0的提出和预测性维修保养的重视(PDM),在线监测技术及结构的成熟,在线监测在各种场合被广泛使用。
振动传感器分类
常用振动传感器
压电式传感器
工作原理:利用某些晶体材料(如压电陶瓷锆钛酸铅等)的压电效应作为机电变换器而制成的加速度传感器。
优势
具有较宽的采集频率
不足
测量原始值为加速度,分析速度需要积分,需要配合采集卡使用
MEMS传感器
工作原理:MEMS加速度传感器是运用MEMS芯片(即微型电子机械系统)结合传统的半导体工艺和材料。MEMS传感器集成微振动传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、通讯模块等于一体的系统。
优势:
小体积、低成本、高可靠
集成化高、数字化输出、具备边缘计算能力
免布线、安装方便
可测量三轴向数据,较普通压电加速度单轴向测量,测量时间更短、更有利于数据分析
不足:
受制于电源限制采集频率不能太高
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振动传感器选型
现代产业迫切需要采用保障在役设备安全运行的相关监测技术,揭示设备运行状态的发展演变规律,实现早期故障预报,进而避免故障,特别是恶性事故发生。如上文,设备状态监测由振动、声音、温度、电流、电压、油液、视频等多种方式。但大型机械设备的早期故障对振动信号中最为敏感。
振动信号测量一般指对设备振动进行勘测,并通过频谱特征以确定轴承、齿轮或润滑是否出现故障,最终衡量设备的健康状态。工业应用中,90%以上的旋转机械设备使用轴承元件和齿轮传动,而齿轮和轴承的早期故障会在振动信号的高频端反映出来。如下图所示:
轴承早期故障信息
对于监测轴承早期故障,传统的压电传感器相比于MEMS传感器的局限性,如下表所示:
另外,由于MEMS传感器具备体积小、重量轻等特点,在现场应用中,如下图所示,MEMS振动传感器可充分与监测平台耦合,保证振动信号传输的完整性。
捷杰振动传感器
为满足各类工业现场对MEMS传感器的需求,捷杰传感已研制出三大系统,20款产品。捷杰传感—专注振动十余载,以感知驱动万物互联为己任。
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