船舶发动机上选用压电振动传感器需要注意什么?

一、 核心性能参数

  1. 温度范围 - 首要考量!

    • 问题: 发动机表面温度极高,尤其是气缸盖、排气歧管附近,可能超过150°C甚至200°C。普通工业传感器(通常上限85-120°C)会很快损坏或产生严重测量误差。

    • 选型要点:

      • 必须选择高温专用压电加速度计。

      • 确认传感器的 “工作温度范围” ,而不仅仅是存储温度。确保其上限远高于安装点的实际最高温度。

      • 对于极高温度测点(>180°C),可能需要考虑电荷输出型传感器(不含内置电路),但其系统更复杂。常用的IEPE/ICP型传感器通常有较低的温度上限(约175°C),需仔细核对。

  2. 频率响应范围

    • 问题: 发动机振动频谱极宽,从极低的转速频率(几Hz)到轴承、齿轮啮合的高频成分(数千Hz)。

    • 选型要点:

      • 传感器的可用频率范围必须覆盖您关心的所有故障特征频率。

      • 关注其谐振频率,确保在您需要测量的最高频率之上,避免共振区影响测量精度。

      • 低频响应对于分析不平衡、不对中等问题同样重要。

  3. 灵敏度与量程

    • 权衡:

      • 高灵敏度 有利于检测微弱的早期故障信号。

      • 大量程 能够承受发动机燃烧冲击和机械冲击产生的高g值峰值,避免传感器饱和或损坏。

    • 选型要点: 在保证不超出传感器最大冲击量程的前提下,选择尽可能高的灵敏度,以获得最佳信噪比。

二、 环境与机械适应性

  1. 防护等级与密封性

    • 问题: 机舱环境潮湿、多油、多盐雾。

    • 选型要点:

      • 防护等级至少达到 IP66/IP67,确保能完全防尘和防止液体侵入。

      • 优选 激光焊接的不锈钢外壳,确保整体密封性和耐腐蚀性。

  2. 本体与安装结构

    • 问题: 发动机持续强振动可能导致连接松动。

    • 选型要点:

      • 外壳材料应为 316不锈钢 以抵抗腐蚀。

      • 安装底座应平整,并采用 中心通孔 的螺栓安装方式,这是保证高频响应和连接可靠性的最佳方式。

  3. 电缆与连接器

    • 问题: 电缆易被磨损、烫伤、拉脱。

    • 选型要点:

      • 电缆必须是 耐高温、耐油、阻燃的柔性电缆

      • 连接器应同样具备高防护等级(如 M12接口),并带锁紧机构。

      • 必须使用 不锈钢电缆夹 或铠装护套来固定电缆,防止其因振动而疲劳断裂。

三、 电气特性与信号类型

  1. 信号输出类型:IEPE/ICP vs 电荷输出

    • IEPE/ICP型(首选):

      • 优点: 输出低阻抗信号,抗干扰能力强;可以使用同轴电缆进行长距离传输;系统集成简单,现代数据采集系统普遍支持。

      • 缺点: 有工作温度上限。

      • 注意: 必须确认采集系统能为传感器提供 恒流源供电(通常2-20 mA)。

    • 电荷输出型(特殊情况使用):

      • 优点: 无内置电路,耐温极高(可达260°C以上)。

      • 缺点: 需要外接昂贵的电荷放大器;信号为高阻抗,易受电缆噪声和移动影响;系统更复杂。

      • 适用场景: 仅用于IEPE传感器无法承受的超高温测点。

  2. 接地与隔离

    • 问题: 发动机与监测系统间可能存在“地回路”,引入低频交流噪声。

    • 选型要点:

      • 强烈推荐选用 内部电气隔离 或通过 绝缘螺栓和垫片 安装的传感器。这能有效切断地回路,保证信号纯净。

四、 认证与合规性

  • 船级社认证: 对于商用船舶,确保所选传感器和监测系统获得主要船级社的认证,如 DNV GL, ABS, LR, BV 等。这是确保设备质量和系统可靠性的重要一环。


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