振动传感器在船舶发动机上应用时,从安装、运行到维护全周期内可能遇到的典型问题?

一、 安装与调试阶段

  1. 信号微弱或无信号

    • 问题描述: 安装后,数据采集系统显示信号非常弱、全是噪声,或者根本没有信号。

    • 根本原因:

      • 供电错误: 对于IEPE传感器,数据采集器没有提供恒流源供电(通常是2-20 mA),或者极性接反。

      • 安装松动: 传感器没有与测量表面刚性连接,存在“软脚”,导致高频振动无法有效传递。

      • 接线错误或断路: 电缆或连接器在安装过程中受损、芯线断裂或接触不良。

      • 传感器本身损坏: 在运输或安装中意外跌落、撞击导致内部元件损坏。

  2. 噪声干扰严重

    • 问题描述: 信号中混杂着规律的50/60Hz工频噪声或其谐波,或者不规则的随机尖峰。

    • 根本原因:

      • 地回路干扰: 这是最常见的原因。发动机本体、传感器外壳、采集系统之间存在多点接地,形成回路,感应到交流电噪声。

      • 电缆布线不当: 传感器电缆与动力电缆(尤其是变频器、大功率电机电缆)平行敷设,没有保持足够距离,导致电磁耦合干扰。

      • 接头密封不良: 连接器进水或受潮,导致绝缘性能下降,引入噪声。

二、 长期运行阶段

  1. 信号漂移或性能劣化

    • 问题描述: 随着时间的推移,测得的振动值出现缓慢的、不合理的趋势性变化,或者频率响应特性发生改变。

    • 根本原因:

      • 传感器“中毒”或老化: 长期处于高温环境,传感器内部的压电晶体或前置放大器性能发生不可逆的衰变。

      • 安装基础松动: 由于持续的强振动,安装螺栓可能发生松动,破坏了连接的刚性。

      • 机械损伤: 传感器被掉落的工具砸到,或被高温部件烫坏,导致物理损坏。

  2. 传感器完全失效

    • 问题描述: 系统显示该通道信号丢失或超限。

    • 根本原因:

      • 过热损坏: 安装点的实际温度超过了传感器的最高工作温度,导致内部电路或晶体永久性损坏。

      • 电缆损坏: 电缆因未固定好而长期晃动,最终因金属疲劳而断裂;或被附近的活动部件磨损、压碎。

      • 连接器腐蚀: 海洋盐雾环境导致连接器的金属触点严重腐蚀,造成断路或接触电阻过大。

  3. 数据不准,误报警频繁

    • 问题描述: 系统经常发出虚假的振动高报警,但现场检查发动机运行似乎正常。

    • 根本原因:

      • 安装位置不当: 传感器安装在了一个对局部共振特别敏感的位置,而不是反映整体振动状态的最佳位置。

      • 基准数据失效: 发动机在大修后,机械状态发生了改变(例如更换了部件),但系统的报警阈值没有相应更新,导致基于旧阈值的误报。

      • 外部振动传递: 传感器捕捉到的并非完全是发动机本身的振动,而是来自其他相邻设备(如辅机、螺旋桨)通过基座传递过来的振动。

三、 诊断与维护阶段

  1. 诊断结果与实际情况不符

    • 问题描述: 基于振动频谱分析得出的诊断结论(如“轴承内圈故障”)与轮机员开箱检修的实际情况不一致。

    • 根本原因:

      • 数据分析经验不足: 振动分析是一门专业学科,分析人员可能误读了频谱特征,或未能考虑到发动机复杂的运行工况(如变负荷、多谐波)。

      • 传感器类型或位置不匹配: 试图用一个安装在机体上的传感器去精确诊断轴系的轻微不对中,其敏感度可能不够。诊断特定故障需要选择合适类型和位置的传感器。

  2. 维护困难

    • 问题描述: 需要更换或校验传感器时,操作非常不便。

    • 根本原因:

      • 物理空间受限: 传感器安装在极其狭窄或隐蔽的位置,拆卸和重新安装需要大量拆卸其他部件,费时费力。

      • 校准中断: 在线校验传感器需要停机,或者没有便捷的现场校准手段,导致无法确认传感器在两次大修之间的性能是否可靠。


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