1. 传感器选型 (最关键的第一步)

• 类型选择：

  • 加速度传感器：最常用。适用于中高频振动测量（如泵、压缩机、阀门噪声、气蚀）。需要注意其本身无法直接测量低频位移。

  • 速度传感器：适用于中低频振动测量（如管道本身的晃动、大型设备的振动）。通常体积较大，不耐冲击。

  • 位移传感器（电涡流传感器）：非接触式测量，主要用于测量轴相对管道的振动，或者测量管道在低频下的大幅度摆动。不直接测量管壁振动。

• 关键参数：

  • 量程（Range）：预估管道振动的最大幅度（g或m/s²），选择比最大值再大1.5-2倍的量程，避免信号削波（Clipping）。

  • 频率范围（Frequency Response）：管道振动频率可能从不到1Hz（流体引起的缓慢晃动）到数千Hz（高频噪声）。必须确保传感器的可用频率范围覆盖您关心的频率段。例如，监测泵的叶片通过频率（BPF）需要高频响，而监测水锤现象则需要良好的低频响应。

  • 灵敏度（Sensitivity）：如100 mV/g。振动信号弱时选高灵敏度，信号强时选低灵敏度，以匹配数据采集器的输入范围。

  • 输出信号类型：

    • ICP/IEPE（内置电路）：最常用，提供恒流源激励，信号强，抗干扰能力强，兼容大多数数据采集设备。

    • 电荷输出：需要配套电荷放大器，系统更复杂，但能耐更高温度。

2. 安装方式 (决定测量数据的真实性)

安装共振频率必须远高于您关心的最高频率，否则会引入严重失真。

• 安装方式优劣排序（从最佳到最差）：

  1. 螺柱安装（Stud Mounting）：最佳方式。在管壁上焊接或螺纹连接一个安装座，然后用螺柱固定传感器。刚性最好，频率响应最宽，适用于长期监测和精确测量。

  2. 粘接安装：使用高强度胶粘剂（如环氧树脂）或快干胶。效果较好，但需注意胶层的厚度和均匀性会影响频率响应。耐温性和长期稳定性是挑战。

  3. 磁座安装：非常方便，适用于临时诊断和巡检。但注意：磁座会大幅降低传感器的有效频率范围（通常只能到1000-2000Hz），且不适用于高温或不锈钢管道。务必确保磁力足够强，安装牢固。

  4. 探针手持：仅用于快速粗略筛查，数据不能用于定量分析。结果极不可靠。

3. 测量位置选择

• 靠近振源：尽可能靠近怀疑的振源（如泵、压缩机、阀门、弯头、变径管等）。

• 刚性结构点：选择管道的刚性部位，避免安装在薄壁、保温层或柔性支撑上。测量点应能代表管道的整体振动。

• 方向性：振动是有方向的。通常需要测量三个相互垂直的方向（轴向、径向垂直、径向水平） 以全面了解振动情况。传感器方向应与测量方向一致。

• 可达性：考虑长期监测的安全性和维护便利性。

4. 环境因素

• 温度：

  • 普通工业加速度计通常工作温度上限为120°C左右。

  • 高温管道（如蒸汽管道）必须选择高温加速度计（采用特殊晶片和电缆，耐温可达260°C甚至更高）。

  • 注意传感器本身可能会成为热源，影响管道局部温度场（通常影响很小）。

• 防爆/防护等级：

  • 在可能存在可燃性气体的区域（如石化厂），必须选择具有相应防爆认证（如ATEX, IECEx）的传感器。

  • 户外或潮湿环境需关注传感器的防护等级（IP评级），至少达到IP65以上以防尘防水。

• 电磁干扰（EMI）：远离大功率电缆和变频器，使用屏蔽电缆并将电缆固定好，避免电缆晃动产生摩擦电噪声。

5. 信号处理与数据分析

• 数据采集器：确保其采样率满足奈奎斯特采样定理（至少是最高分析频率的2.56倍以上），并有足够的动态范围。

• 单位转换：加速度值可以通过积分转换为速度值和位移值，但需注意积分会放大低频噪声和直流偏差，通常需要高通滤波。

• 分析手段：

  • 时域分析：观察振动波形，看幅值大小、是否有冲击。

  • 频域分析（FFT频谱）：最重要。用于识别振动主要来源，例如泵的转频、叶频、管道固有频率等。

  • 趋势分析：长期监测时，观察振动幅值随时间的变化趋势，可以预测潜在故障。