解锁资产健康：振动分析以实现早期问题检测并节省维护成本

振动分析是测量和分析资产振动模式的过程。这是让您的设备保持更长时间正常运行并同时降低总体维护支出的最有效方法之一。

振动模式的变化可能表明资产不平衡、未对准或存在轴承故障。现代振动传感器足够灵敏，可以捕捉到振动的细微变化，以便技术人员可以及早发现问题并在造成故障之前进行修复。

我们将深入研究振动分析的工作原理，并介绍一些最常见的方法。

什么是振动？

振动是物体围绕其平衡位置的来回运动或振荡。当你拨动吉他弦时，它会振动；发动机在运行时也会振动。

电机驱动资产在运行过程中出现一定程度的振动是正常的。然而，过度振动可能表明您的设备内部正在出现问题。弯曲的轴、未对准的零件和不平衡的资产都可能导致异常振动。可靠性工程师通过分析振动模式来诊断这些问题。

振动有什么特点？

振动具有三个重要特征：

• 幅度
• 频率
• 方向

每个特征都提供有关资产健康状况的重要信息。

振幅（也称为位移）是指振动的大小。振幅越大，振荡越大。在波形上，幅度通常是通过峰峰值来测量的。

幅度是衡量严重程度的好方法；振幅越高表明问题越严重。

频率是指振动物体每秒完成的周期数。频率以赫兹为单位测量。

方向是指振动物体的运动。例如，方向可以是轴向或径向。

如何测量振动？

振动分析师通常使用手持式振动分析仪和无线振动传感器以及状态监测软件来测量振动水平和频率。最先进的振动分析程序也使用人工智能。

最常见的加速度计类型是压电传感器，它将物理振动转换为电信号。这些信号被记录为振动数据。然后软件以波形或快速傅立叶变换或 FFT 的形式组织和分析数据。

根据工厂的不同，技术人员可能希望安装无线振动传感器来实时测量振动数据。有些操作更喜欢使用手持式振动分析仪（例如 Pruftechnik 的 VibXpert II）进行基于路线的振动测量。

采集振动数据后，下一步就是分析。

振动分析如何工作？

振动分析获取振动数据并理解它，以便维护团队可以采取行动并进行任何必要的维修。分析振动数据有几种不同的方法：频谱分析和波形分析。

什么是频谱振动分析？

频谱分析获取振动数据并“分解”它，让技术人员单独研究每个组件。频谱分析不是查看整体振动水平，而是呈现频域中的振动信号。

频谱分析是查明机器故障位置的好方法。机器部件发生故障时会以不同的频率振动。例如，轴承出现故障时往往会以更高的频率振动。

模态分析使用软件创建资产频率响应的可视化显示。一些团队使用动画来创建所有不同振动模式的视觉图。

什么是波形振动分析？

波形分析显示时域中的振动信号。例如，一个简单的正弦波可以绘制随时间变化的振动水平。这是全面了解振动事件并发现任何警报异常的好方法。

波形分析可以告诉您振动的严重程度。它还可以准确地指出最极端的振动何时发生。波形的“峰值”指向冲击事件。研究波形可以告诉您这些冲击事件在运行周期的哪个点发生。

技术人员还会查看 RMS（均方根）来确定振动强度。 RMS 测量由资产振动引起的总能量。这是衡量问题严重性的有用指标。

机器振动分析方法

振动分析是发现旋转机械缺陷的最有效技术之一。如果做得好，振动分析可以帮助团队及早识别机器故障，以便维护人员能够立即进行维修。

长期以来，工厂一直使用振动分析作为预防性维护策略的一部分。如今，越来越多的运营商正在使用振动分析作为预测性维护和状态监测方法的关键部分。

振动分析可以发现什么？

振动分析就像工厂的预警系统。如今的振动传感器经过精心调整；他们发现振动的微小变化表明机器存在缺陷。

旋转机械最常见的四种机器故障是

• 不平衡
• 错位
• 轴承故障
• 松动

如果不加以控制，这些问题可能会发展成为令人头疼的问题，导致停工或生产力下降。这就是振动分析的用武之地。

振动分析可识别不平衡、不对中、轴承故障或松动的最初迹象。这意味着维护人员可以在方便的时候安排维修。这也意味着问题不会失控。

振动分析示例

几乎任何操作都可以从振动分析中受益。汽车、制造业以及石油和天然气行业都利用振动分析来保持运营正常运行。

什么是维护中的振动分析？

维护团队使用振动分析来识别不平衡、松动、轴承故障或不对中的早期迹象。

如今，大多数工厂的生产计划都很紧张，没有停机或产量下降的余地。典型的工厂还拥有比过去更多的关键资产。与此同时，大部分团队都面临着用工短缺的问题。

所有这些都意味着保持资产平稳运行比以往任何时候都更加重要。振动分析可帮助团队掌握新的和正在发生的机器故障。通过及早发现故障并在最方便的时候解决它们，这也是为维护计划留出一些空间的好方法。

通常，维护技术人员会使用手持式振动分析仪在途中收集数据。然后，这些振动测量结果将由内部可靠性工程师或外部状态监测服务（例如 Fluke Reliability 提供的服务）进行分析。

振动分析的常见示例

每个旋转资产都有一个标准的振动“特征”。当该签名发生变化时，就表明出现了问题。

泵和空气压缩机等电机驱动资产是振动分析的理想选择。在泵和压缩机上安装振动传感器将帮助您发现问题的早期迹象，从而将其消灭在萌芽状态。

振动分析工具足够灵敏，可以捕捉细微的故障迹象。即使对于没有技术背景的人来说，它们中的大多数都易于使用。

什么是振动传感器？

传感器测量并记录振动加速度、速度和频率。您的技术人员可以在您想要监控的几乎任何资产或组件上安装振动传感器。 

无线传感器可以连续收集振动数据并实时传输，让您不会错过任何事情。您还可以对大多数传感器进行编程，以便在振动水平超过特定阈值时向您发出警报。

什么是振动分析仪？

振动分析仪是典型的复合仪器：它们一部分是传感器，一部分是计算机。振动分析仪配有压电加速度计来测量振动水平。他们还分析并显示该数据。一些振动分析仪可以诊断机器故障并指导用户进行维修。  

什么是振动监测？

振动监控使用传感器和数据分析来持续监控您最关键的资产。大多数工厂没有员工手动监控所有设备。使用振动传感器和分析仪网络可确保您随时掌握问题并充分利用有限的资源。

状态监测振动分析

状态监控使用传感器和数据分析来跟踪设备的整体健康状况。其目标是在新的机器故障还很小且易于管理时发现它们。如果做得好，状态监测可以在问题迹象出现数周甚至数月之前向您发出警报。

振动分析是任何状态监测策略的关键部分。通过识别振动水平的微小变化，振动分析可以帮助团队提前解决问题。

状态监测依靠传感器、软件和工业物联网工具来捕获和分析数据。大多数团队需要一些培训才能实施状态监测计划，但这些工具仍然易于使用。 

对于专业知识有限的团队或预算有限的工厂来说，这是一种可靠的方法。当然，对于任何人来说，这都是在正常运行时间和更高的可靠性方面看到更多结果的好方法。