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振动分析与监测技术在工业生产中的应用

供稿:嘉兆科技(深圳)有限公司 2013/4/16 13:45:43

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  • 关键词: 振动分析 监测技术
  • 摘要:工业振动分析与监测技术是确定、预测和预防旋转机械故障的一种有效手段。实施设备振动分析将有助于提高设备的可靠性和工作效率,减少停机时间,消除机电故障,使设备尽可能长时间地正常工作,从而有效预防安全事故的发生,减小因设备故障引起的经济损失。

概述

      工业振动分析与监测技术是确定、预测和预防旋转机械故障的一种有效手段。实施设备振动分析将有助于提高设备的可靠性和工作效率,减少停机时间,消除机电故障,使设备尽可能长时间地正常工作,从而有效预防安全事故的发生,减小因设备故障引起的经济损失。

      工业振动分析技术适用于电机,泵组,风机,齿轮箱,压缩机,涡轮,输送带,辊筒,发电机等任何带有旋转组件的设备和系统。

 

  
             检测电机轴承的振动状态                                                  损毁的设备轴承

 

      这些设备的旋转组件都有各自特定的振动频率。其振动幅度代表该设备的工作情况或工作质量。振幅的扩大直接表示旋转组件例如轴承或齿轮发生了故障。根据设备的速度可以计算出旋转频率,对比检测到的频率即可确定设备发生的故障。

 

关于工业振动传感器

 

      实施振动分析技术需要运用到各种振动传感器(加速度传感器,速度传感器或位移探测器)对旋转型设备进行检测和分析。工业上常用的是加速度传感器。

      加速度传感器的安装可以运用固定螺钉或便携式磁座。加速度传感器监测到设备的振动值后,以相对“g”(重力加速度单位)的形式输出与振动值成比例的电压或电流。该信号也可以积分成速度的形式(mm/s)输出。


      为每种实际应用选择合适的加速度传感器,电缆,连接器和安装方式十分关键。这样才能提供高质量的检测和准确的振动数据,确定旋转型设备的故障。

 

      位移探测器的非接触型探针可以检测转轴的振动值, 轴间距和轴承内径。应用电涡流原理,探针可以提供与位移(mm)成比例的电压输出。

 

  

   电涡流传感器对轴径向振动的监测

 

通过振动分析技术可以确定旋转型设备下述几种常见类型的故障。
• 设备轴的不平衡 
•设备轴的不对中 
•共振监测
• 转轴变形
• 齿轮啮齿冲击振动 
•叶片转速扰动 
• 电机故障(转子和定子 ) 
•轴承故障 
•机械安装的松动 
• 重要设备的速度波动

 

动态振动分析
     

      动态振动的检测和分析需要应用加速度传感器检测振动值,数据采集器或动态信号分析仪来采集数据。数据的分析通常由受过旋转型设备振动技术培训的技术员或工程师完成。

  

用加速度传感器检测电机的振动情况

 

      加速度传感器的模拟电压输出由数据采集器进行检测,并以时间波形图和FFT快速傅立叶变换图的形式输出,这样便于工程师确认频率特性。

 

      振幅相对于时间(时间波形图),和振幅相对于频率(FFT)的图形必须由经过培训的技术员或工程师进行分析,并确定设备故障.由于每种设备产生各自独特的振动频率,分析其振动频率的不稳定变化可以判断故障所在. 一旦确定故障就可以定购备件,制定维修计划,这样既预防了安全隐患的发生,也为减小了因为设备故障而带来的经济损失。

 

动态振动分析可以由以下几种方式来实现: 
• 便携式传感器和便携式数据采集器,按照预先设定的机械检测途径 
• 永久式传感器和便携式数据采集器,按照预先设定的机械检测途径 
• 永久式传感器和永久式数据采集器,为设备提供每天24小时,每周7天,每年52周的保护。


过程振动警报

 

      最新的预测性维修和可靠性技术的进展是利用现有的过程控制系统(如PLC, DCS, & SCADA)。这样能使生产,维修和过程控制团队对关键设备的振动值进行监测并报警。 
通过标准4-20毫安的输出,回流电源振动信号发生器和传感器能提供和设备总振动值成比例的输出电流. 此电流输出不是动态的模拟信号,无法用来分析设备故障, 但可以在设备振动值过高时进行报警。

  

用回路电源传感器监测轴承的振动值

 

当过程控制系统检测到较高的振动值,可以及时采取措施判断振动值的原因或停机,避免设备损坏或出现故障。

 

4-20毫安的回流电源输出可以通过下面三种方式实现:


• 将带有100mV/g的模拟输出动态加速度传感器连接到信号调理单元。信号调理单元提供信号调制及4~20毫安与振动值成比例的电流输出,并且带有不同频率过滤器,可以在不同关注区域报警。 100mV/g 的动态信号可供受训过的技术员或工程师分析。


• 使用带有4~20毫安输出的回路电流传感器.该传感器无须使用信号发生器, 但频率过滤器范围限制在10 ~1000 Hz和 3~2500 Hz之间。


• 也可以使用带有4-20mA输出和100mA/g动态输出的双输出回路电流传感器。该传感器无须使用信号发生器, 但频率过滤器范围限制在10~1000 Hz和 3~2500 Hz之间。 100mV/g 的动态信号可供受训过的技术员或工程师分析。

 

      无论选择以上哪种方式, 都可以获得4-20mA与振动值成比例的输出电流用于过程控制.这样工厂可以充分利用传统的过程控制监测方式和报警系统.。这是关键设备的便捷报警方式!

 

总结

 

基于工业振动分析的动态振动分析和过程振动报警是一项成熟的技术,它能预测旋转型设备故障,提高设备的可靠性,为您的生命财产安全保驾护航。

 

美国CTC

 

美国CTC公司致力于提供最可靠的振动监测和设备保护产品,产品涵盖加速度传感器、速度传感器、电涡流探头、线缆、接线箱、信号调理器、振动仪表/继电器、相关配件等等。

 

 


      CTC产品具有高品质低价格的特点,并行客户承诺终生质保!产品目前已广泛应用于机械制造、水利水电、石油化工、造纸、风电、工矿、铁路、冶金、水泥、食品加工等需要对设备进行振动监控的工业现场和危险区域。

更多内容请访问 嘉兆科技(深圳)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=33442)

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