設備監(jiān)測常用手段

風機、電機、泵等旋轉類設備在長期運行過程中難免會有機械故障，為提前識別故障，減少停機事故，不得不對設備進行狀態(tài)監(jiān)測。

傳統(tǒng)的監(jiān)測主要靠人工看聽摸，這種監(jiān)測方式往往對點檢人員的經驗要求較高，不僅耗時耗力，還容易發(fā)生錯漏檢，嚴重時甚至發(fā)生安全事故；

隨著數字時代的到來，設備監(jiān)測手段越來越先進，大致分為如下幾類：

上圖可見，振動分析占比最大，是當前最受歡迎的設備狀態(tài)監(jiān)測方式。

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振動傳感器

振動傳感器起源

振動監(jiān)測起源于上世紀五十年代，早期用于航天，火箭發(fā)射領域的檢測降低火箭的故障率。隨著現代化電子科技的進步，故障診上世紀80年代進入中國，最早用于石油化工的重要設備診斷，后被廣泛應用于石化、造紙、冶金、風電、火電、水電等領域。

近幾年隨著工業(yè)4.0的提出和預測性維修保養(yǎng)的重視（PDM），在線監(jiān)測技術及結構的成熟，在線監(jiān)測在各種場合被廣泛使用。

振動傳感器分類

常用振動傳感器

• 壓電式傳感器

工作原理：利用某些晶體材料（如壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等）的壓電效應作為機電變換器而制成的加速度傳感器。

優(yōu)勢

具有較寬的采集頻率

不足

測量原始值為加速度，分析速度需要積分，需要配合采集卡使用

• MEMS傳感器

工作原理：MEMS加速度傳感器是運用MEMS芯片（即微型電子機械系統(tǒng)）結合傳統(tǒng)的半導體工藝和材料。MEMS傳感器集成微振動傳感器、微執(zhí)行器、微機械機構、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、通訊模塊等于一體的系統(tǒng)。

優(yōu)勢：

小體積、低成本、高可靠

集成化高、數字化輸出、具備邊緣計算能力

免布線、安裝方便

可測量三軸向數據，較普通壓電加速度單軸向測量，測量時間更短、更有利于數據分析

不足：

受制于電源限制采集頻率不能太高

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振動傳感器選型

現代產業(yè)迫切需要采用保障在役設備安全運行的相關監(jiān)測技術，揭示設備運行狀態(tài)的發(fā)展演變規(guī)律，實現早期故障預報，進而避免故障，特別是惡性事故發(fā)生。如上文，設備狀態(tài)監(jiān)測由振動、聲音、溫度、電流、電壓、油液、視頻等多種方式。但大型機械設備的早期故障對振動信號中最為敏感。

振動信號測量一般指對設備振動進行勘測，并通過頻譜特征以確定軸承、齒輪或潤滑是否出現故障，最終衡量設備的健康狀態(tài)。工業(yè)應用中，90%以上的旋轉機械設備使用軸承元件和齒輪傳動，而齒輪和軸承的早期故障會在振動信號的高頻端反映出來。如下圖所示：

軸承早期故障信息

對于監(jiān)測軸承早期故障，傳統(tǒng)的壓電傳感器相比于MEMS傳感器的局限性，如下表所示：

另外，由于MEMS傳感器具備體積小、重量輕等特點，在現場應用中，如下圖所示，MEMS振動傳感器可充分與監(jiān)測平臺耦合，保證振動信號傳輸的完整性。

捷杰振動傳感器

為滿足各類工業(yè)現場對MEMS傳感器的需求，捷杰傳感已研制出三大系統(tǒng)，20款產品。捷杰傳感—專注振動十余載，以感知驅動萬物互聯(lián)為己任。