哪些传感器能检测机械振动?

从左到右:SA6200A 压电加速度计、MX2033 趋近式传感器和 5485C 速度传感器
对于旋转式和往复式机械,小毛病很快就会变成灾难性的问题。因此,对于任何使用工业机械的企业来说,安装传感器至关重要,这些传感器可以在小问题和故障演变成更严重的问题之前检测到它们。
振动传感器是发现机械问题的最佳方式。它们的工作原理是感应振动,并识别机械正常响应中的异常情况。如果检测到任何异常,传感器可用于在问题恶化或导致机械故障之前提醒用户。
如果您希望安装振动传感器以避免机械出现潜在的破坏性问题,那么您需要了解以下内容。
什么是振动监测?
振动监测是使用传感器检测机械异常运动的过程。特别的振动在频率、振幅、相位以及在使用趋近式传感器的情况下的轴位置等方面具有特点。多数振动传感器将这些振幅组合成所谓的通频振幅。使用通频振幅是因为它很容易趋势化,并且可以告诉您很多有关机器状况的信息。在稳态条件下(例如:恒定负载和转速),如果通频振幅发生变化,通常需要进行调查。
因此,振动检测系统会监测机械振动的通频振幅,并在出现异常时提醒用户。
可以设置振动传感器来了解机械的正常振动特性,并在发现异常情况时提醒用户或者完全停掉机器。这有助于避免因未检测到的问题而造成的潜在损害并防止机械故障。这样一来,振动传感器可以为企业节省时间、成本并提高安全性。
振动传感器的类型
对于滚动轴承机械,加速度计和速度传感器是用于测量振动的主要工具。在油膜轴承机械(例如:套筒轴承、轴颈轴承、加压轴承等)中,趋近式探头传感器是用于测量振动的主要工具。趋近式探头还用于测量机器转速(每分钟转数-RPM)和推力位置。
我们将讨论下列传感器是如何测量机械振动的:
压电加速度计
A 压电加速度计 通过将机械应力转换为可测量并与机器加速度成正比的电信号来监控机械的健康状况。压电传感器通过产生由振荡机械应力引起的特定电压输出来运作。然后我们就可以分析此电压输出,并且可以快速识别任何异常情况。压电加速度计是极其精确的振动传感器,可与各种旋转式和往复式机械兼容。此类振动传感器还拥有较宽的频率带宽。
基于MEMS的加速度计
基于微机电系统(MEMS)的加速度计已成为机械振动传感器的另一种选择。它们不仅在精度上越来越接近于压电加速度计,还具有一些明显的优势。基于 MEMS 的加速度计的优势之一是它们非常小(例如:它们可以装入您的手机中)。它们也只需使用压电设备所需功率的一小部分即可运行。因此,电池供电的振动传感器通常使用 MEMS 技术。
速度传感器
速度传感器和变送器 通常用于旋转式和往复式机械,因为它们能为多数机械的运行范围提供最佳信噪比。对于运行频率等于或低于 60Hz 的滚动轴承机械,速度传感器或变送器是首选的振动传感器。在往复式机器上,您经常会看到用于测量曲轴箱振动的速度传感器或变送器,以便提供曲轴故障的早期预警。
趋近式传感器
趋近式传感器用于在不与轴接触的情况下测量转子和定子之间的相对运动。由于轴承内流体楔的阻尼效应,趋近式传感器是监测转子振动的首选传感器。若有油膜轴承,通常情况下,由于轴承内流体楔的减震作用,转子振动不会影响外壳。
为您的企业寻找最佳的振动传感器
为您的企业的机械选择合适的振动传感器可能会是个难题——但也不一定如此。在寻找振动传感器或变送器时,务必牢记信噪比(SNR)以及您想要测量的具体内容。
如果要测量外壳振动,请使用加速度计或速度传感器。如果要测量转子振动,并且转子可以相对于定子移动,则使用趋近式传感器。选择传感器时请牢记响应频率。必须了解机械的转速,如果合适的话,还要了解滚动轴承频率、齿轮啮合频率、磁极通过频率、叶片通过频率等,以便选择合适的振动传感器。
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