什么是振动监测系统？

计划外的停机时间，或花在对意外发生故障的机器进行维护上花费的时间，可能会在时间、流程损失和人力资源方面给公司造成巨大的损失。振动监测系统是一种通过测量振动水平来查找机器健康状况中的不规则性和其他异常情况的工具。它有助于保护设施、流程和人员。该系统可以识别从不平衡、未对准到零件松动的任何情况，并有助于防止机器停机。振动监测系统，即使是单通道振动监测系统，也是预测潜在机器问题和提供机器故障早期预警的最有效方法之一。对于许多行业来说，安全和保持流程运行至关重要。

振动监测系统如何工作？

振动监测系统使用一种称为振动趋势分析的方法来工作。振动趋势分析是一个监测机器振动特征异常的过程。当振动幅度在稳态条件下显着上升或下降时，通常表示机器内部发生了某些变化。总振幅是机器故障的主要指示，非常适合将 4-20 mA 输出到控制系统（PLC、SCADA、RTU 等）。整体振幅包括机器部件产生的各种单独频率和振幅、其旋转或往复运动和/或过程问题。一些监控系统记录振动波形并通过揭示记录的振动中的异常来识别潜在的机器问题。

振动的特征

振动的主要特征是振幅、频率、相位、形式，当使用接近传感器时，位置。振幅是指相关振动的严重程度。频率有助于查明振动源。与机器速度变化无关的振动频率变化也可能表明存在问题。注意频率可以快速识别特定问题。相位有助于确定振动发生的时间和地点。在研究给定振动的波形时，变化的振幅和频率可以揭示有关相关机器的大量信息。从机器开始运行到零件可能出现问题或问题的特定时刻，振动监测系统测量的振幅可以显示运动的差异。使用接近传感器，转子在轴承间隙中的位置，或转子的轴向运动，可能会被观察到并且在评估机器状况时很重要。在大多数情况下，振动监测系统使用总振幅与振动限值或警报值进行比较。

如何测量振动？

虽然振动是使用频率和振幅记录的，但它是根据加速度、速度和位移来测量的。这些特性可以通过传感器和振动分析设备进行监控。该设备在其测量的元素以及测量方式方面可能会有所不同。

例如，带有滚动轴承 (REB) 的机器通常使用地震振动传感器（速度传感器或加速度计）进行监控。运行频率低于 60 Hz 的 REB 机器通常使用速度传感器。带有油膜轴承（轴颈轴承或套筒轴承）的机器通常使用接近探头传感器进行监控。 

加速度计通常使用压电晶体（PZT 传感器），当发现加速度、压力或力的任何变化时，它会产生电荷。加速度计也可以设计为采用 MEMS（微机电系统）技术来测量加速度。速度传感器可以采用放大的加速度计输出（压电或 MEMS），对信号进行积分，然后输出速度信号。在高温应用中，动圈式速度传感器通常用于使用速度测量振动。接近探头用于测量转子表面和轴承之间的相对运动，通常带有油膜轴承。接近探头可以测量振动、轴向位置和转子速度。来自传感器的振动信号可以被数字化并记录下来用于趋势分析。

流行的振动监测方法

1. 走动/周期性振动收集

这种类型的监测通常使用加速度计定期记录机器每个径向轴承和轴向轴承的振动水平，通常是每月或每季度一次。它不使用瞬态数据（启动和关闭数据），最好配备振动开关（电气或机械），这有助于防止每次周期性数据运行之间的机器故障。

2. Walk Around Vibration Data Collection（带波形或瞬态数据）

这通常在巡视数据收集过程中发现问题后执行，或者在振动开关关闭机器时执行。

3.连续振动监测（无波形或瞬态数据）

这些监控系统通常配备警报和停机功能，以帮助防止机器故障。这种类型的监测使用提供 4 至 20 毫安 (mA) 信号的变送器直接连接到控制系统以监测振动数据。

4.连续振动监测（具有过程数据相关性，无波形或瞬态数据）

这种监控概念结合了警报和停机功能，有助于防止机器故障和识别异常趋势。数据使用直接连接到控制系统的 4 到 20 mA 变送器发送，该控制系统已连接到“工厂信息网络”以与过程信息（负载、流量、液位、压力、温度等）相关联。振动数据与过程数据一起提供了对机器实际运行情况的更高程度的了解。

5.连续振动监测（与过程数据相关）

具有报警和停机功能的单通道或多通道监控设备，有助于防止机器故障并轻松识别振动趋势。当您拥有正确的传感器套件时，这种类型的监控还允许您在机器上执行诊断。振动、速度、推力位置和冲击数据通常包含在数据套件中。

6. 连续振动监测（具有过程数据相关性以及波形和瞬态数据）

这种类型的监控具有与上述相同的功能，允许您在正常处理条件下识别异常趋势并防止机器故障。您还可以按需运行机器诊断并使用与工厂过程数据集成的传感器。这是机械振动监测的最高形式。

振动监测系统的常见应用

振动监测系统可用于各种不同的应用。以下是一些最常见的工业用途：

需要注意的是，旋转或往复式机器上使用的振动传感器数量取决于设备的关键程度。关键设备，如果仅停机一天可能会花费超过 100,000 美元，则应在每个径向轴承、推力传感器和至少一个相位触发器上安装 XY 振动传感器。如果机器不那么重要，每天的影响小于 10,000 美元，也许在离联轴器最近的负载侧轴承上安装一个振动传感器就足够了。在这两个极端之间，必须判断监控机器的最佳方式，以便工厂可以获得投资回报 (ROI)，这可能是一个或两个具有开关功能（警报/关闭）的传感器。

1.旋转机械

电机、风扇、涡轮机和变速箱等旋转设备和机械是振动监测系统最常见的地方。由于多个不同的部件同时旋转并产生振动模式，因此振动监测对于确保所有组件正常工作至关重要。对于旋转设备，一个问题可能会导致设备损坏和灾难性故障。振动监测可以帮助识别旋转机械中的错位、不平衡、摩擦、轴承故障甚至共振问题。

2. 轴承和齿轮

在机器的轴承和齿轮中，各种振动以不同的频率发生，这就是振动监测系统如此普遍的原因。使用齿轮，当设备执行其所需任务时会产生多种不同的振动模式。这些变化的振动太难以由人类单独监测，并且采用监测系统进行预警对于机器的持续功能至关重要。

3. 往复式压缩机、发动机和泵

往复式压缩机、发动机和正排量泵等设备内部都有多个主动振动的部件。往复式机械的特殊之处在于其零件以旋转和直线两种方式运动。监测这些不同部件的振动有助于在潜在故障对机器造成损坏之前识别它们。

4.桥梁

在确保桥梁结构完好方面，振动监测至关重要。振动趋势可以帮助为未损坏和健康的桥梁的行为制定基线，然后检测它何时可能遇到结构问题。如果桥梁开始出现异常振动行为，维护人员可以执行必要的检查以确定问题的根源。

5.管道

对于可能容易出现振动引起的问题的管道，振动监测系统是必不可少的。监控系统不仅有助于在问题开始出现时发出警报，还有助于找到问题区域的根源。通过这种方式，可以监控管道上的高风险区域以发现潜在问题。

安装振动监测系统

采取措施确保机器和设备正常工作并能够尽可能长时间地使用对任何企业来说都是必不可少的。使用振动监测系统来测量任何异常情况并提醒您潜在问题，您将能够帮助您的机器更有效地运行更长时间而不会造成重大损坏。