振动变送器工业设备的“振动听诊器”

概述

• 定义：振动变送器是一种能将机械振动的物理量转换为标准电信号输出的装置，可用于测量和监测各种设备的振动情况。

• 分类：从结构上可分为分体式和一体化两种。分体式振动变送器由振动传感器和变送电路两部分组成，两者之间通过电缆连接；一体化振动变送器则是将传感器与变送器合二为一，结构紧凑，减少了信号传输过程中的干扰。

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工作原理

• 传感器原理：振动测量传感器按工作原理可分为压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式等。例如压电式加速度传感器，是利用压电材料的压电效应，当受到振动时，压电材料会产生电荷，电荷的大小与振动加速度成正比，从而将振动加速度转换为电信号。

  
  

  
  

  变送原理：传感器输出的电信号通常比较微弱，且可能是非标准信号，变送电路将传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，将其转换为标准的电信号，如 4-20mA 电流信号或 1-5V 电压信号等，以便于远距离传输和后续的显示、控制、数据处理等

性能指标

• 测量范围：包括振动速度有效值、振动位移峰峰值、振动加速度真峰值等的测量范围，如振动速度有效值测量范围 0-200mm/s，振动位移峰峰值 0-2000μm，振动加速度真峰值 0-200m/s²。

• 频率响应：如 5-11000Hz，表示振动变送器能够准确测量的振动频率范围。

• 输出信号：常见的有三线制或两线制的 4-20mA 电流信号，也有 1-5V 电压信号等，还可输出振动的动态波形。

• 工作温度：一般为 - 30-80°C，不同型号有所差异。

• 测试精度：通常为 5% 左右，衡量测量结果与真实值的接近程度。

应用领域

• 工业设备健康监测

• 旋转机械：用于电机、泵、风机、压缩机等的轴承磨损、不平衡或不对中检测，如监测电机轴承振动，可提前发现轴承故障隐患，避免设备损坏。

• 发电厂：对汽轮机、水轮机进行振动超限预警，防止因振动过大导致停机事故，保障发电设备的稳定运行。

• 石油化工：监测管道振动，预防管道泄漏风险；对反应釜进行状态评估，确保生产安全。

• 关键基础设施

• 轨道交通：对列车轮轴、齿轮箱进行实时振动分析，保障列车运行安全，例如通过监测轮轴振动判断轮对磨损情况。

• 航空航天：用于发动机试车台振动监测，优化发动机性能与寿命，确保发动机在各种工况下的可靠性。

• 建筑桥梁：记录结构振动响应，评估地震或风载对建筑桥梁的影响，为结构健康监测提供数据支持。

• 智能制造与预测性维护：集成到物联网（IIoT）系统中，通过振动数据分析实现设备寿命预测，减少非计划停机。如在风电行业，安装在风机齿轮箱上的振动变送器可监测振动趋势，提前数月预警轴承故障；造纸厂中实时监测烘缸振动，防止因不平衡导致纸张厚度不均。

选型要点

• 测量参数：根据实际需求确定测量振动的加速度、速度还是位移参数，如关注设备的冲击振动，可选择加速度型振动变送器；关注设备的运行平稳性，速度型或位移型可能更合适。

• 测量范围：确保所选振动变送器的测量范围能够覆盖被测设备的振动幅值范围，避免测量值超出量程导致测量不准确或设备损坏。

• 工作环境：考虑安装环境的温度、湿度、粉尘、腐蚀性等因素。如在户外潮湿环境中，应选择防水型振动变送器；在有腐蚀性气体的环境中，需选择具有防腐性能的变送器。

• 输出信号：根据后续连接的设备和系统要求，选择合适的输出信号类型，如 4-20mA 电流信号适用于远距离传输和大多数工业控制系统，而电压信号则适用于一些对电流信号敏感的设备。

• 安装方式：根据被测设备的结构和安装位置，选择合适安装方式的振动变送器，如垂直安装或水平安装，常见的安装方式有螺纹安装、磁吸安装等。