什么是振动监测系统？

计划外的停机，或对意外发生故障的机械进行维护，可能会在时间、流程损失和人力资源等方面给公司造成巨大的损失。振动监测系统是一种可通过测量机械的振动水平来查找机械健康状况中的不合常规之处和其他异常情况的工具。它有助于保护设施、流程和人员。该系统可以识别包括不平衡、不对中以及零件松动在内的任何情况，并有助于防止机械停机。振动监测系统，即使是单通道振动监测系统，也是预测潜在机械问题和提供机械故障早期预警的最有效方法之一。对于许多行业来说，安全和保持运行至关重要。

振动监测系统如何运作？

振动监测系统使用一种称为振动趋势分析的方法来运作。振动趋势分析是一种监测机械振动特征的异常的过程。当振动幅度在稳态条件下显著上升或下降时，通常表示机械内部发生了某些变化。通频振幅是机械故障的主要标示，它非常适合通过 4-20 mA 输出传达给到控制系统（PLC、SCADA、RTU 等）。通频振幅包括机械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。一些监控系统会记录振动波形，通过解释所记录的振动中的异常来识别潜在的机械问题。

振动的特征

振动的主要特征是振幅、频率、相位、形式，以及使用趋近式传感器,时轴的位置。振幅是指所涉振动的幅度。频率有助于查明振动源。与机械转速变化无关的振动频率的变化也可能表明存在问题。应注意频率，如此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机械的大量信息。通过比较机械开始运行时与零件出现问题的特定时刻的数据，振动监测系统测量的振幅可以显示运动的差异。凭借趋近式传感器，可以观察到转子在轴承间隙中的位置或转子的轴向运动，这对于评估机械的状况很重要。在大多数应用情景中，振动监测系统使用通频振幅与振动阈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来记录的，但它是通过加速度、速度和位移来测量的。这些数据更便于通过传感器和振动分析设备进行监控。所用的设备可能根据测量的物理量以及测量方式而有所不同。

例如，带有滚动轴承（REB）的机械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 机械通常使用速度传感器。带有液油膜轴承（轴颈轴承或套筒轴承）的机械通常使用趋近式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，它就会产生电荷。加速度计在设计时也可以采用 MEMS（微机电系统）技术，以便测量加速度。速度传感器可以采用经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测量采用速度作为物理量的振动。  趋近式探头用于测量通常带有油膜轴承的转子表面和轴承之间的相对运动。趋近式探头可以测量振动、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以用于趋势分析。

流行的振动监测方法

1.巡逻式/周期性振动采集

这种类型的监测通常使用加速度计定期记录机械每个径向轴承和止推轴承的振动水平，通常是每月或每季度一次。它不使用瞬态数据（启机和停机数据），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采集之间的机械故障。

2.巡逻式振动数据采集（带波形或瞬态数据）

这通常在巡逻式数据采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，以帮助防止机械故障。这种类型的监测使用提供 4 至 20 毫安（mA）信号的变送器，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（对过程数据进行关联分析，无波形或瞬态数据）

这种监控概念结合了警报和停机功能，有助于防止机械故障和识别异常趋势。使用直接连接到控制系统的 4 至 20 mA 变送器发送数据，而控制系统已连接到“工厂信息网络”以与其他过程信息（负载、流量、液位、压力、温度等）相关联。振动数据与过程数据一道提供了对机械实际运行情况的更高程度的了解。

5.连续振动监测（与过程数据进行关联分析）

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械故障并轻松识别振动趋势。当您拥有正确的传感器组件时，这种类型的监控还允许您在机械上执行诊断。振动、速度、推力位置和冲击数据通常储存在数据套件中。

6.连续振动监测（与过程数据进行关联分析且有波形和瞬态数据）

这种类型的监控具有上述功能，允许您在正常处理条件下识别异常趋势并防止机械故障。您还可以按需运行机械诊断，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，旋转式或往复式机械上使用的振动传感器数量应取决于设备的关键程度。对于关键设备，指仅停机一天就可能会耗费超过 100,000 美元的设备，则应安装XY振动传感器在每个径向轴承、推力位置和至少一个相位触发器。如果机械不那么重要，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，必须使用最佳的方法来监控机器，以便工厂可以获得投资回报（ROI），也许安装一两个具有开关功能（报警/停机）的传感器就是最佳的方式了。

1.旋转式机械

电机、风扇、涡轮机和变速箱等旋转式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运作至关重要。对于旋转式设备，一个问题就可能导致设备损坏和灾难性故障。振动监测可以帮助识别旋转式机械中的不对中、不平衡、摩擦、轴承故障甚至共振问题。

2.轴承和齿轮

在机械的轴承和齿轮中，各种振动以不同的频率发生，这也是振动监测系统的应用如此普遍的原因。对于齿轮，当设备执行其所需任务时会产生多种不同的振动模式。这些变化多端的振动很难由人类单独监测，而采用监测系统进行预警对于机械的持续运行至关重要。

3.往复式压缩机、发动机和泵

往复式压缩机、发动机和容积泵等设备内部都有多个移动振动的部件。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械造成损坏之前将它们识别出来。

4.桥梁

在确保桥梁结构完好方面，振动监测至关重要。振动趋势有助于为未损坏和健康的桥梁的性能建立行为的基线，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，维修人员可以执行必要的检查以确定问题的根源。

5.管道

对于容易出现因振动而引起的问题的管道，振动监测系统必不可少。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

采取措施确保机械和设备正常运作并能够尽可能长时间地运行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就潜在问题向您发出警报，您将能够帮助您的机械更有效地运行更长时间而不会造成重大损失。

在 Metrix，我们多年来一直在研发和安装工业振动监测系统。我们是全球最受欢迎的振动监测公司和供应商之一，在 40 多个国家/地区提供服务。无论您是在寻找振动传感器、想进行安装还是想获得建议，我们都能满足您的要求。如需了解我们的产品及其应用的更多信息，或要咨询有关特定产品的信息，请立即联系 Metrix。.