一、核心工作原理
压电传感器利用压电效应:当传感器内部的压电晶体受到机械应力(振动)时,会产生与振动加速度成正比的电荷信号。该信号经过放大和转换,可精确测量振动的加速度、速度或位移,尤其擅长捕捉高频动态信号。
二、在离心式压缩机上的关键监测点
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轴承部位(径向与止推轴承)
监测因不平衡、不对中、磨损或润滑不良引起的振动。
高频加速度信号可早期发现轴承的点蚀、剥落等缺陷。
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齿轮箱(如有增速齿轮)
捕捉齿轮啮合频率及其边频带,诊断齿面磨损、断齿等故障。
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转子轴
通过非接触式涡流探头(常与压电传感器互补使用)监测轴的相对振动(位移),而压电传感器则监测壳体振动(绝对振动)。
联轴器附近:监测不对中、松动等问题。
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壳体与基座
检测结构共振、管道应力或基础松动引起的振动。
三、典型应用场景与故障诊断
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早期故障预警
不平衡:振动频率以1×转频为主,幅值随转速升高而增大。
不对中:产生2×转频的高幅振动,常伴轴向振动增大。
松动:产生丰富的高频谐波,振动信号中出现多倍频成分。
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滚动轴承故障诊断
通过分析加速度信号中的高频共振频带(如包络解调技术),可提取轴承内/外圈、滚动体、保持架的特征频率(BPFO、BPFI、FTF等),实现早期损伤识别。
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喘振与旋转失速监测
喘振发生时,振动幅值会急剧突变,同时伴有低频成分(通常低于转频)的显著上升。高频加速度传感器可快速捕捉这种瞬态冲击。
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叶片通过频率(BPF)监测
离心压缩机叶轮的叶片通过频率(叶片数×转频)的振动变化,可指示叶片磨损、结垢或气流激振问题。
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摩擦与碰撞
转子与静止件摩擦时,振动信号会出现高频抖动、削波或混沌特征。
四、系统实施要点
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传感器选型与安装
选择适合高温环境(压缩机排气侧可能温度高)的工业级加速度传感器。
安装方式:优先采用螺纹刚性连接,保证高频响应;磁吸座可用于临时诊断。
方向:通常需安装径向(垂直/水平)与轴向多个传感器。
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信号处理与分析
时域分析:查看振动峰值、有效值(RMS)、峰值因子(预警冲击故障)。
频域分析(FFT频谱):定位故障特征频率,是最核心的诊断工具。
包络分析:用于提取轴承和齿轮的早期微弱故障信号。
趋势分析:长期跟踪振动值变化,预测维护时机。
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系统集成
与在线监测系统(如Bently Nevada、SKF等)集成,实现实时数据采集、报警与远程诊断。
可结合过程参数(压力、流量、温度)进行综合分析,区分机械故障与工艺扰动。
