振动测量的基本原理

在许多不同的行业中，振动监测系统在检测机械设备的潜在问题方面发挥着至关重要的作用。这些系统目前可以监控测旋转式和往复机械，例如泵、涡轮机、马达、压气机、风扇和其他设备，如管道和支撑结构。通过检测异样、异常来推断相关设备的健康状况。可用于维持机械和/或设备的效率和寿命。

历史上监测振动的方法
机器和其他机械系统由于作用在其上的各种力和刚度而振动。这种振动可以提供有关机器如何运行以及潜在问题所在位置有效信息，尽管如今使用的系统复杂精确，以前振动监测的历史用途还是得到了开发和运用，直到创建了更现代的系统。

其中一种 振动监测方法，鱼尾法，使用一块带有v形缺口的木头抵靠旋转轴。技术人员小心地用棍子抵靠旋转轴来感觉或感测振动幅值。另一种旧式振动监测法是螺丝刀方法。熟练的技术人员会用螺丝刀的导电路径来隔离机器中的振动位置。虽然这两种方法都需要经验丰富的技术人员，而且看起来很简陋，但这两种方法在创建和使用时都很有价值。幸运的是，振动测量方法被广泛采用，已经有了一定的历史。

当前的振动监测系统要先进得多。该系统会收集有关机器振动的信息，来查找振动输出中出现的模式或不规则性。这些数据可以帮助操作员提前找到问题并修复，无需再等待可见或可听的变化来显露问题。如果没有监视设备，当操作员发现这些变化时，问题已经变严重了。与早发现早解决相比，这可能会造成更大的损害。由于企业已经意识到振动监测的价值，振动传感器已成为监测工厂机械和其他设备的综合系统的一部分，以确保过程继续运行，人员和设施保持安全。

什么是振动？
了解这些系统的功能需要了解振动本身。振动是围绕部件或机器的平衡位置的机械振荡或运动。它可以是随机的，就像轮胎在砾石路上的运动一样，也可以是周期性的，就像钟摆的运动一样。从技术上讲，振动是力与刚度的比率。在旋转式或往复式机械以及结构元件中，振动幅值根据力的变化或刚度的变化而变化。

物体振动有两种方式: 自由振动和强迫振动。

● 自由振动 当结构或物体受到冲击或移位后，让其自然振荡，就会发生这种情况。例如音叉-敲击音叉后，音叉会以其固有频率振动，然后由于阻尼力，声音会逐渐减弱。其他乐器也类似，如钢琴、吉他、鼓等。
● 强迫振动 此类振动见于机械系统。如，洗衣机由于不平衡而摇晃。不平衡是强迫振动的一个很好的例子。在旋转的机器上，大多数机器的剩余不平衡是正常的。由于成本原因，完美平衡的机器是不切实际的。只要不平衡在范围内且是可接受的，如通过振动测量，机器可以运行无限数量的循环而不会退化。

如何测量振动？
根据速度、加速度和/或位移来测量和报告振动。测量单位取决于振动传感器的设计及其测量内容。

● 位移 物体移动的距离。车辆的移动距离通常很大，因此以英里或公里为单位。而物体振动的距离很小，测量单位为密耳 (1/1000英寸) 或微米 (1/1000毫米)。就振动而言，测量将以密耳（峰到峰）或微米（峰到峰）为单位。位移通常用趋近式探头测量转子与使用流体油膜 (套筒或轴颈) 轴承的机器壳体的相对运动。在具有滚动元件轴承的慢速移动机器 (10 hz或更低) 上，采用速度传感器，而输出集成到位移上，以提供更有意义的振动测量。

● 速度 位移速率-或位移变化的时间速率。还是用上面的汽车类比，汽车会使用更大的单位，如英里每小时或公里每小时。对于旋转式或往复式机械，则会用较小的单位，例如每秒英寸 (ips) 峰值或每秒毫米 (mm/s) 峰值，用于振动。根据工厂或设施的不同，有些人使用RMS峰值来代替速度峰值的单位。RMS表示速度的均方根，是整流振动正弦波下的总能量或总面积。因此，速度也可以表示为ips RMS峰值或mm/s RMS峰值。

● 加速度 速度的时间变化率。使用车辆类比，您可以在踩下油门时感觉到加速度，然后加速或踩下刹车减速。对于旋转式和往复式机械，测量单位是g的峰值或米每秒平方 (m/s2) 峰值。与上述速度情况一样，加速度可以用g的RMS峰值或m/s2 RMS峰值表示。

通常，在谈论趋近式传感器时使用位移单位，而在谈论地震式传感器时使用速度和加速度单位。趋近式传感器通常与流体油膜轴承机器一起使用，而地震式传感器通常与滚动元件轴承机器一起使用。考虑到特定的轴承布置和机器的速度，传感器的选择与从机器产生的振动信号的信噪比有很大关系。

用于检测机器振动的工具
如前所述，振动检测设备已得到改进，可以对机器状况的变化提供预警。选择有很多。

● 振动传感器和监测系统 这些系统测量振动的总振幅，而振动的振幅指示振动的严重程度。但是，真正需要注意的是振动幅度相对于正常情况的变化，振动幅值高于或低于正常幅值，都是机器故障的迹象。这些系统也可以是复杂的，能在测量整体振幅的同时查看振动的振幅和相位角，如果系统使用趋近式 传感器，则还可以监测位置以及相位角和振动幅度。
● 振动变送器和控制系统 这些系统利用了 振动变送器的简约特点。振动变送器采用复杂的振动信号，并将其转换为易解码的4-20mA输出，适用于控制系统。
● 振动计 这些 是通过读取和测量机器的振动来完成的，振动传感器通常连接在机器上的一个点上。该系统由振动传感器、电缆和读取器组成，可在测量点显示机器的振动值。
● 振动分析仪 该仪器同时测量沿机组图多个点的振动。该系统能更好地展现机器内部正在发生的情况。如果使用趋近式探头，这些系统利用整个振动波形，包括振动振幅、频率、相位角、振动形式，和轴位移。这些系统通常与上述振动监测系统相结合使用。

测量振动在不同的行业中均有应用。如果您对机器如何从振动监测中受益有疑问，请随时致电。 Metrix Vibration 和我们的振动监测设备可以帮助您的机器更可靠、高效和安全地运行。期待您的回复。