压电振动传感器在离心式压缩机监测中的那些指标最重要?

一、 传感器自身选型的核心指标

这是确保数据源头准确的基础。

  1. 频率范围(Frequency Range)

    • 重要性首位:必须覆盖离心压缩机所有关键故障特征频率。

    • 具体考量

      • 低频下限:应能捕捉到转子的一阶临界转速喘振/失速低频成分(可低至几Hz到几十Hz)。

      • 高频上限:必须足够高以捕捉轴承和齿轮的早期故障。滚动轴承故障的共振频带通常在 1 kHz 至 20 kHz 甚至更高。通常要求传感器上限频率不低于 15-20 kHz

  2. 灵敏度(Sensitivity)

    • 通常以 mV/(m/s²) 或 pC/(m/s²) 表示。

    • 权衡艺术

      • 高灵敏度有利于检测微弱故障信号

      • 但高灵敏度传感器量程通常较小,易在启停或喘振等大冲击时饱和

    • 实践选择:需根据压缩机正常振动水平和可能的最大冲击值,选择具有合适灵敏度的通用型或高量程工业传感器(如100 mV/g 或 500 mV/g)。

  3. 温度范围(Operating Temperature Range)

    • 关键环境指标:压缩机轴承箱、缸体表面温度可轻易超过80-120°C

    • 选型准则:传感器的最高工作温度必须高于安装点的最高表面温度,并留有一定余量。常需选择高温型(如-50°C ~ +125°C 或更高)。

  4. 动态范围(Dynamic Range)与量程(Measurement Range)

    • 指传感器能测量的最小信号到最大信号的范围。

    • 必须确保:既能分辨微小的早期故障(如0.1 g RMS),又能承受数十g的突发冲击而不失真(不“削顶”)。


二、 监测与分析的关键振动参数指标

这些是直接从传感器信号中提取,用于评估状态的核心参数。

  1. 加速度峰值(Peak Acceleration)与加速度包络值(Acceleration Enveloped)

    • 最重要的高频冲击指标

      • 原始峰值:反映瞬态冲击强度,但对背景噪声敏感。

      • 包络解调值(RMS/Peak):这是滚动轴承和齿轮早期故障诊断的“黄金指标”。它通过解调高频共振信号,提取出故障冲击的特征频率幅值,对早期损伤极为敏感。该值的趋势性上升是轴承失效的最明确预警

  2. 振动速度有效值(Velocity RMS)

    • 国际通用标准(如ISO 10816)的评判基础:用于评估整体振动烈度,直接与设备机械应力相关,是划分“良好/满意/不满意/不可接受”状态区间的主要参数。

    • 不平衡、不对中、松动等中低频故障(10 Hz ~ 1 kHz)敏感。

  3. 振动位移峰峰值(Displacement Peak-Peak)

    • 特别用于评估转子相对振动(需用非接触式电涡流传感器)和低频振动

    • 对于评估轴颈在轴承内的位置、油膜稳定性以及非常低的频率成分(如喘振)很重要。

  4. 频谱(Frequency Spectrum)

    • 故障诊断的“地图”:将时域信号转换为频域,是最强大的分析工具。

    • 关键频率成分

      • 1X 转频:不平衡的典型特征。

      • 2X 转频:不对中的强相关特征。

      • 叶片通过频率(BPF):叶轮叶片数 × 转频,反映叶轮状态。

      • 轴承故障特征频率(内圈、外圈、滚动体、保持架)。

      • 齿轮啮合频率及其边频

      • 0.5X 或 0.45X 转频:可能预示油膜涡动。

      • 低于转频的宽带能量:可能预示喘振先兆或摩擦。


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