什么振动监测?

概述

振动监测通过传感器测量旋转轴、轴承、电机、涡轮、齿轮、往复式压缩机、风扇及泵等机械部件的振动特征。传感器数据传送至控制系统进行分析,并在必要时识别问题。过度或异常振动可能预示磨损、错位、不平衡或其他对操作安全构成风险的问题。振动监测是一种状态监测,用于判断部件何时需维修或更换,以防故障和停机。

内容

了解振动

振动是相对于参考点的运动或振荡。该运动的频率以赫兹(Hz)为单位。振动是许多机械运行的正常现象,但如果超出设定参数,可能成为问题。振动监测帮助工作人员在机器故障前判断其是否需要关注。预测性维护能预防昂贵的维修、设备损坏甚至人员伤害。

 

振动传感器

图1: 振动传感器

 

振动监测传感器

以下是几种用于振动监测的传感器类型:

  • 加速度计振动通常用加速度计测量,许多加速度计利用压电效应感知振动。压电效应是指某些晶体在受力时会产生电压的现象。电压与施加的力成正比,使加速度计能精确测量振动。
  • 接近探头接近探头测量与目标的距离,常用于测量旋转机械部件的位移。当柔性流体膜轴承或重型外壳阻挡了加速度计所需的振动时,接近探头尤其有效。
  • 速度传感器也称为速度换能器,工作原理类似加速度计,但带有将加速度转换为速度的积分电路。速度传感器常用于监测其他设备可能受噪声或失真影响的低频振动。

无线热监测过程

图2: 无线振动监测过程

振动监测工作原理

每个机器部件在正常运行下有独特的振动特征。偏离此基线的情况——如幅度增加、频率偏移或不规则模式——可能预示故障早期迹象。振动监测系统结合传感器、数据采集(DAQ)硬件和分析软件,实时检测这些变化,实现关键故障前的预测性维护。传感器类型多样,且有多种配置支持振动数据采集和分析,以下列举一些常见选项。

  • 无线振动监测设备上的传感器将数据传输到连接计算机的数据采集设备进行分析。无线振动传感器可安装于难以接近或危险区域,无需担心电线穿过机器或派遣技术人员在设备运行时手动读取。传感器也可以在不拆除和重新安装电线的情况下重新定位。但该方式存在潜在缺点,包括无线数据安全性和信号范围限制。
  • 有线振动监测振动传感器通过电缆连接到数据采集设备和计算机。数据较不易受干扰或拦截,且有线传感器提供实时读数。但另一方面,安装较复杂,电缆可能遭受物理损伤。将传感器迁移到其它位置需移除并重新安装电缆。

无线和有线振动监测均属于在线监测,持续收集数据。

  • 离线振动监测技术人员携带便携式传感器测量各部件振动水平。此方法灵活但为周期性非连续监测,且可能让人员暴露于运行机械的风险中。

什么振动分析?

振动分析是指专用软件对传感器数据的审查。信号分析方法多种多样,包括快速傅里叶变换(FFT)、阶次分析、时频分析、包络分析和小波分析。这些方法可结合使用,实现更全面的分析。潜在故障信号可标记供人工审查。振动监测系统可设定在情况严重时自动采取行动,如停机。 

工业振动监测应用

振动监测广泛应用于汽车、航空航天和能源等多个行业的设备中。您可能会在以下地方发现振动监测传感器:

  • 旋转轴
  • 电机
  • 燃气轮机
  • 往复式压缩机
  • 轴承
  • 风扇
  • 引擎

测试中的振动监测

振动监测是设计和测试新组件的重要部分。例如,工程师需确认火箭或喷气发动机部件在真实环境极端力和条件下能安全运行。

振动监测优势

振动监测具备以下潜在优势:

  • 减少计划外停机时间
  • 降低预测维护费用
  • 保障人员安全,远离危险
  • 延长机械使用寿命
  • 优化维护计划
  • 提升机器可靠性
  • 提高效率

NI振动监测中的作用

NI声音和振动硬件与加速度计配合,用于采集机器状态监测及噪声、振动与声振粗糙度(NVH)应用中的振动信号。我们的产品不仅包含DAQ硬件,还包括软件;NI LabVIEW Sound and Vibration Toolkit提供强大且广泛使用的软件平台支持振动分析。

NI振动监测解决方案相比其他方法具有多项优势:

  • 我们在众多应用领域拥有丰富测量经验,确保您使用NI设备获得的测量质量优于专为状态监测设计的硬件。NI产品测量更准确,时序更稳定,测量结果更可靠。
  • NI平台基于模块化设计理念,提升设计效率,且在应用生命周期内更易于维护。与固定功能系统不同,您可通过添加模块轻松扩展系统,实现更多通道和测量功能。
  • NI高速系统能采集全部数据,而非仅限周期性突发数据。这意味着系统能记录其他系统遗漏的事件。