1. 频率响应范围:能否覆盖磨损特征频率?
磨损监测通常关注高频信息,因此对传感器的频率上限有较高要求。
高频截止频率:磨损初期(如轴承微剥落、齿轮早期点蚀)产生的能量通常集中在较高的频带。为了捕捉这些信息,传感器的高频响应必须足够。一般建议选择谐振频率远高于测量频带的加速度计(例如,选用谐振频率在30kHz以上的传感器,以确保在10kHz以内的频段有平坦的响应)。
低频截止频率:如果同时需要监测转子不平衡、不对中或结构松动等低频问题,则需要传感器具备良好的低频响应(如低至0.5Hz或1Hz)。
选型建议:对于通用的旋转机械磨损监测,选择频率范围覆盖 0.5Hz 到 10kHz 或更高(如15kHz)的 IEPE(集成电路压电式)加速度传感器通常能满足多数场景。
2. 灵敏度与量程:能否听到"针落"而不被"雷声"震聋?
这是一对需要权衡的矛盾指标。
灵敏度:磨损初期的信号能量极小,需要传感器足够灵敏。对于大多数工业磨损监测,选择 100 mV/g 的灵敏度是一个比较均衡的选择。它既能捕捉到微弱的振动冲击,又能覆盖大多数机械的中等振动水平。
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量程:必须考虑设备在启动、停机或突发故障时可能出现的巨大振动。如果传感器量程不够,信号会被削峰(截断),导致数据失真。
如果被监测设备是精密机床主轴(振动极小),可以选择灵敏度更高(如500 mV/g)、量程较小(如±10g)的传感器。
如果是重型破碎机或轧机(振动剧烈),则需选择灵敏度较低(如10 mV/g或50 mV/g)、量程较大(如±500g)的传感器,以确保传感器在强冲击下不被损坏。
3. 安装方式:耦合质量决定信号质量
磨损产生的高频信号波长极短,对安装介质的衰减极其敏感。
首选:螺柱安装(通孔或盲孔)。这是传递高频信息最可靠的方式。金属与金属的刚性连接能将高频冲击尽可能完整地传递给传感器基座。
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次选:胶粘或磁吸座。
胶粘:使用专用胶水,对高频信号有一定衰减,但适用于不便打孔的场合。
磁吸座:这是需要谨慎使用的安装方式。磁吸座相当于在传感器和设备之间增加了一个低通滤波器,它会大幅衰减高频成分(比如5000Hz以上的信号),可能导致早期的磨损冲击特征丢失。
特别提醒:安装面需要平整、光洁,并且涂抹适量的硅脂耦合剂,以填充接触面的微观空隙,这在高频监测中至关重要。
4. 输出类型与抗干扰能力
IEPE(集成电子压电式):这是目前工业振动监测的主流选择。它内置了电荷转换电路,使用恒流源供电,信号通过同轴电缆传输,抗噪能力强,便于远距离传输。
抗干扰设计:工业现场往往存在变频器、电机等强电磁干扰源。建议选择带有屏蔽层、双层屏蔽电缆的传感器,并确保接地正确,防止将干扰信号误判为磨损特征。
5. 环境适应性
监测接触磨损的现场往往环境恶劣,传感器本身需要具备相应的防护能力。
防护等级:如果存在切削液、油污、水淋等情况,传感器的防护等级应达到 IP67 或 IP68,并选用耐油腐蚀的线缆。
温度范围:监测点附近的温度是否很高?如果是高温应用(如汽轮机轴承),需要选用耐高温的特种传感器(如 Charge 型或带水冷的 IEPE)。
本安防爆:如果应用于煤矿、石油化工等易燃易爆环境,必须选用具有相应防爆认证(如 Ex ia IIC T4)的本安型传感器。
