标签: 预测性维护

来源：宏集科技 工业物联网 宏集应用 | 如何通过振动传感器防止造纸工业中的意外故障？ 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Z2qSdJnPLdOxJuG5qz-JJA 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ 一 应用背景 在造纸工业中，由于生产过程涉及 高温和腐蚀性 环节，机械故障很容易引发 严重火灾 。因此，选择适合的传感器对设备进行预测性维护，对于纸张及纸浆制造的安全至关重要，可有效生产效率并防止灾难性事故的发生。 造纸厂内需要监测的常见机器 ▶ 造纸机滚筒 ▶ 切纸机 ▶ 纸浆压榨机 ▶ 干燥机及烘缸 ▶ 纸张绕卷机 ▶ 各类风扇、齿轮箱、电机和泵 在造纸过程中，滚动轴承元件的缺陷可能会导致常见故障，例如 纸张误卷、断裂和起火 ，原因如下： 造纸厂常见故障原因 ▶ 润滑不当 ▶ 错位 ▶ 不当磨损 ▶ 设备过载 在造纸的整个生产过程中，如果 实时监测各类轴承的振动状态 ，就能确保生产的可靠性，减少设备故障引起的停机和检修成本。 二 宏集方案 加工过程中纸张和纸浆长期处于 炎热、潮湿和化学腐蚀性 的环境中，危险性极高。因此，宏集建议在机器上 永久安装振动传感器 ，对造纸过程的各个环节进行检测。我们提供各种坚固可靠的硬件，以适配造纸工业中每个流程的需求和环境。 （一）材料切割和压制过程 环境挑战： 高湿度，化学腐蚀性 推荐产品： ▶适用于高达250 °F (121 °C) 环境的标准加速度计 ▶适用于慢速、低频应用的500mV/g加速度计 宏集CTC的双输出传感器也是造纸厂预测维护计划中非常重要的选项。双输出传感器允许客户在同一个传感器中测量 温度和振动 。 ▶双输出振动和温度传感器 宏集CTC的 尼龙连接器 是纸张处理中与多功能加速度计和双输出传感器配合使用的理想选择，对腐蚀性环境具有很强的 耐化学性 ，可保护客户的数据的有效性。对于高湿度问题，宏集推荐 V 系列 Viton® 密封防护罩以获得 IP69 级密封 ： 此外，宏集建议使用 FEP护套布线 来解决纸张加工中存在的化学问题： （二）纸浆烘干过程及高温应用 环境挑战： 高温且多变的温度，高湿度 推荐产品： 针对高温环境，宏集CTC提供各种耐高温高达 325 °F (162 °C) 的IEPE传感器。 ▶适用于高达325 °F (162 °C) 环境的高温IEPE传感器 宏集CTC 为耐高温传感器配套了 耐高温连接器 。宏集CTC 提供各种额定温度高达 325 °F (162 °C) 的PPS连接器，其中 V2R（用于单轴传感器）和 JV4R（用于三轴传感器）是带有 PPS 插入件的 Viton® 密封套连接器。这些连接器 非常适合腐蚀性环境 ，并具有 IP69 级密封，可防止炎热和潮湿的环境： 永久安装传感器时，务必将电缆连接到 安全的数据收集点 ，以防止维护人员暴露在烘干区域的高温下。宏集CTC提供 数据接线盒 用作通用的电缆端接点，可将传感器的兼容电缆连接到特定位置，以便使用便携式数据采集器进行常规数据采集： 宏集CTC 提供的各种接线盒，可选 1-48个接线端 ，客户可根据所需的通道数灵活选择。考虑到纸张处理过程中的 湿气侵入问题 ，宏集建议仅选择带有 NEMA4X（相当于 IP66防护等级）等级的锁定门闩外壳。 三 应用总结 造纸工业的多个流程处于 高温、潮湿和腐蚀性 的环境中，存在火灾和意外故障等隐患，因此我们建议通过振动传感器对设备进行 预测性维护 。宏集CTC系列传感器专为满足造纸行业各工业流程的需求和环境而定制，可对纸张 切割、压制、烘干 等过程进行预测性监测，确保造纸过程的可靠性与效率，防止灾难性故障的发生。 目前，宏集所服务的行业包括水泥、采矿、石化、食品和饮料、汽车、钢铁、风能、造纸和纸浆、发电、水和废水处理、制药、医院、装瓶等。

一、 无线振动监测方案 虹科无线振动监测方案具有 高安全性、高可靠性、全自动诊断 的优势，广泛应用于各种 旋转设备的故障诊断 。虹科无线振动监测方案包括 Accel 310高分辨率无线振动系统 ，用户能够实现每小时获取标量数据或每日诊断监控机器状态。借助先进的 人工智能算法 和世界上最大的机器状态数据库，在可靠的全自动诊断平台支持下，用户可以准确获取故障问题和优先维护建议，并通过 预测门户网站 查看资产、工厂和企业的健康评分。 二、 无线振动监测方案Q&A Q1：一个网关可以连接多少个传感器？传感器和网关无线传输的距离范围？ A1: 每个网关可以直连14个传感器，但是传感器可以作为中继连接，允许无限多个传感器连接到一个网关。 根据不同应用环境，传感器和网关之间的距离范围如表所示： Q2：传感器的安装方式都有哪些？ A2： 1. 钻孔安装：这种方法的好处是传感器的温度探头位于螺栓的尖端，因此可以监测最准确的标量过程数据。但是，对于振动传感器三轴方向的确定非常具有挑战性。 2. 使用螺母适配器攻丝：适配器可用于缩短钻孔的深度，螺母适配器在传感器和机器之间提供了一个垫片，帮助对齐三轴振动传感器的三个正交轴。 3. 胶水适配器（首选）：随附的安装垫是胶水适配垫，购买无线传感器时默认预装，安装垫被拧紧到传感器以防止脱落。适配器和传感器作为一个组件粘在机器上，以确保正确的方向。移除传感器通常需要通过一些机械操作来完成。 4. 磁性适配器（演示目的）：这种适配器安装方式可以在配置布局时临时使用或用于演示目的。 Q3：如果我的机器将要关闭一段时间，有没有办法关闭传感器以便节省电池电量？ A3： 1. 传感器关闭的方式主要有两种，可以使用传感器上的按钮关闭传感器，也可以从预测门户平台将其关闭。在这两种情况下，重新打开传感器的位移方法是手动按下传感器的按钮。通常不建议关闭传感器。 2. 使用“禁用收集”：在预测门户的系统配置页面中，单击传感器的省略号。您将看到“禁用收集”选项。在此模式下，传感器不会自动收集每小时标量数据或每日诊断数据从而来降低电池的功耗。但是，传感器仍处于打开状态，并且仍然是网状网络的活跃部分，允许其他传感器和网关保持正常通信能力，从而保持无线系统的可靠性。由于传感器并未物理断电，因此可以通过预测门户重新启用数据收集，无需物理按下传感器按钮。 Q4：可以将传感器移动到另一台机器上吗？ A4: 将传感器移动到另一台机器很容易，只需考虑几个步骤。 1. 自动诊断平台中的机器有一个周期性设置，因此需要重新设置资产信息以确保数据收集无误。 2. 传感器与机器的关联在预测门户中直接控制。只要了解在资产位置安装了哪个序列化传感器，一旦您在门户中移动传感器分配，数据就会流入该关联机器的自动诊断平台中，无需更改其他配置。 Q5：Accel 网关的安装位置？ A5： 1. 网关是相对于传感器安装的，因此网关位置的选择比传感器位置灵活性高。 2. 网关应安装在相对于传感器的中心位置。这减少了网状网络中的拥塞，在网状网络中，单个传感器将多个传感器的消息发送给网关。 3. 需要电源、网络连接。 4. 车间墙壁或天花板安装。 5. 建立网关专用电源，标准网关只有壁式插头适配器。 Q6：Accel 网关如何将数据传输到云平台上？ A6：已经预先配置了网关和云平台之间通信的协议，用户使用过程中只需要配置WIFI/以太网/蜂窝网络即可连接到云平台，数据就可以成功传输到云平台。 Q7：网关的防护等级？ A7：无线振动监测方案中的网关主要有两种，分别为标准网关和工业网关，标准网关防护等级为IP20，可在清洁度高的工厂应用；工业网关防护等级为IP68，可在环境相对较差的场合应用。

一、应用背景 用户是一家从事化工生产的企业，其主要业务是通过一系列化工工艺处理生产脂肪酸，在一般的生产工艺过程中有一个水箱分离器，还有萃取器、蒸发器等化工设备。 需要振动监测的设备包括： （1）加热循环泵 （5）冷却塔 （2）渣油泵 （6）进料泵 （3）热油泵 （7）真空泵 （4）离心机 二、无线振动监测方案介绍 虹科无线振动监测方案具有 高安全性、高可靠性、全自动诊断 的优势，广泛应用于 各种旋转设备的故障诊断 。虹科无线振动监测方案包括 Accel 310高分辨率无线振动系统 ，用户能够实现每小时获取标量数据或每日诊断监控机器状态。借助先进的人工智能算法和世界上最大的机器状态数据库，在可靠的 全自动诊断平台 支持下，用户可以准确获取故障问题和优先维护建议，并通过 预测门户 网站查看资产、工厂和企业的健康评分。 三、现场部署 （1）初步的信息收集。 ·对资产的金属标签进行拍照 ·向最终用户询问技术数据表、资产规格手册和图纸（除了RPM信息，如VFD电机的电机极数量、叶轮叶片数量） ·确定轴承的合适位置和方向 ·测量轴承表面的温度读数（<105℃） ·填写存档表格 ·确定合适的位置来定位无线网关 ·确定现有的网络介质：以太网/WIFI/蜂窝网络 （2）在预测门户进行传感器和网关的标量数据采集之间的网络强度测试，确定无线网关和无线传感器的位置。 （3）在专家警报诊断系统（EADS）程序中配置MID资产。 （4）安装传感器前需对机器表面进行处理，确保机器表面清洁，无油漆、油污。 （5）在机器表面涂上环氧树脂粘合剂，并根据说明将无线传感器连接到机器/资产表面。安装传感器后12-24小时内，使环氧树脂粘合剂硬化；对资产设备进行最后的补漆。 （6）安装无线网关。 （7）在预测门户中检查传感器和网关是否在线，并收集第一个标量数据。 （8）在所有的传感器安装垫上进行额外的粘胶，以确保传感器获得更好的连接强度。 四、应用成效 （1）应用冲击解调趋势监测轴承故障 ·2022年5月12日，无线振动系统检测到冲击解调趋势增加，显示7.1 g的水平高于6.0允许限值，表明轴承磨损。 ·客户拆卸泵时发现滚珠轴承支撑架损坏，更换轴承后，冲击解调趋势降低。2022年6月8日的冲击解调显示轴承健康范围为4 g至5 g。 （2）应用标量数据监测机器运行状态和网络状态 通过预测性门户的标量数据采集，可以发现影响数据收集的网络状态，能够判断出有无网络连接。同时，也可以通过标量数据曲线判断机器设备是否在运行状态。 （3）警报通知和工作分配 无线振动监测系统会将故障分为极端、严重、中等、轻微四个等级，对于那些故障为中等等级以上的机器，可以在预测性门户设置并接收警报，工厂的运维经理可以指定负责人对机器故障进行调查和处理。 （4）应用标量数据监测轴承润滑油 用户在2021年安装了无线振动监测系统，从2022年4月开始到了4月中旬，系统实际上检测到了轴承严重程度的急剧增加，所以全自动诊断平台建议检查轴承润滑。用户检查并发现润滑油已用完，处理完润滑油泵后，仅仅过了5分钟，标量振动曲线显著下降并且趋于平稳。 五、总结 使用虹科无线振动监测方案带来的优势： 1. 减少计划外维护（趋势信息-优先考虑资产维护） 2. 减少环境事故（防止化学泄漏/浪费） 3. 减少备件/年度维护支出（早期故障检测减少意外损坏） 4. 延长资产寿命（即适当润滑/拉伸资产阈值） 5. 增加收入（更高的生产时间/正常运行时间） 该企业运维经理表示，从2022年1月至6月的过去6个月里， 虹科无线振动监测方案为企业节省了288000美元 。因此，他们在不到一年的时间内将虹科无线振动传感器的数量从20个增加到85个。

一、前言 状态监测是工厂预测维修和主动维修的基础，是企业优化资源，提升生产运营水平和市场竞争力的前提。成功开展状态监测将保证工厂设备长周期、满负荷、安全可靠地运行，避免非计划停机造成的损失，降低维修成本和生产成本。 旋转设备 是工厂生产常用的设备，主要包括一些通用设备或行业专用设备，例如泵、电机、风机、冲压机等类型设备。这类设备的故障具有频发性和多样性，是工厂管理的难点，因此对其进行状态监测是不可或缺的。根据经验表明， 振动分析对于旋转设备来说是最有效的状态监测技术，也是建立先进维修方式的基础。本文主要对振动分析中常用到的专业术语进行介绍说明。 二、 振动监测专业术语 机械振动就是机械或者机械部件的前后运动，引起机械振动的主要原因包括往复作用力、松动、共振等。振动监测行业常用来描述机械振动的两个重要术语分别为 幅值和频率 。 幅值描述振动的剧烈程度，频率描述振动的振荡速率，振动幅值和频率一起提供辨明振动根源的基础。 1. 振动幅值 （1）振动幅值是反映振动大小的量。机器的幅值越大，机器承受的运动或应力就越剧烈，机器就越容易损坏。 （2）机械振动速度幅值可以用峰值或均方根值表示，峰值是指在一段时间内机器上得到的最大振动速度值。 （3）速度幅值的单位表示：英制单位（英寸每秒-in/s）；米制单位（毫米每秒-mm/s） 虹科诊断平台振动频谱图 2. 振动频率 振动频率f是物体每秒钟内振动循环的次数，频率是振动特性的标志，是分析振动原因的重要依据。振动频率越高，振动越快。常见的频率单位有CPS（周期每秒）、Hz（赫兹）、cpm（周每分钟）。 虹科诊断平台设置频率和幅值单位 3. 振动频谱 频谱是振动分析师常用来进行分析的一种表现形式。在振动频谱中能够反映机器部件在某（些）频率所对应的振动幅值，体现幅值和频率之间的关系。相比之下，波形不能清楚的显示产生振动的特定频率，只能显示综合效果。因此 频谱是通常用于分析机器振动的方式 。 虹科诊断平台显示可以同时显示三轴的高频、低频多条振动频谱曲线 一个单一机器部件可以同时以多个频率振动。 频谱显示关键的振动信息，这些信息很难从波形图中抽取出来。 频谱包含的信息取决于最大频率和频谱分辨率（由谱线数决定）： Fmax ：频谱的最大频率值Fmax是频率的界限，在整个频率范围内，振动信息可以从频谱中得到。需要多高的最大频率取决于机器的运行速度，运行速度越高，就需要更高的最大频率值。 谱线数 ：频谱线数是决定频谱细致程度的一个尺度，谱线数越多，谱图越细致，从频谱图获得的信息就越多。当然，谱线数越多意味着需要采集更多的数据，进而会占用更长的测量时间。 虹科无线振动监测系统最大FFT分辨率为0.24Hz，在最大频率值386Hz下频谱线数可达到1600。 4. FFT（快速傅里叶变换） 快速傅里叶变换是在振动分析过程中最常用的变换方法，主要是指将速度波形变换成振动分析师常用的速度频谱。 虹科故障诊断平台可一站式输出FFT频谱 ，通过内置集成算法，将传感器数据快速处理，转换输出振动频谱。 三、 虹科无线振动监测方案介绍 虹科无线振动监测方案具有高安全性、高可靠性、全自动诊断的优势，广泛应用于各种旋转设备的故障诊断。虹科无线振动监测方案包括 Accel 310高分辨率无线振动系统 ，用户能够实现每小时获取标量数据或每日诊断监控机器状态。借助先进的人工智能算法和世界上最大的机器状态数据库，在可靠的 全自动诊断平台 支持下，用户可以准确获取故障问题和优先维护建议，并通过 预测门户网站 查看资产、工厂和企业的健康评分。 虹科诊断平台可监测的部分故障类型：

一、应用背景 用户是一家从事化工生产的企业，其主要业务是通过一系列化工工艺处理生产脂肪酸，在一般的生产工艺过程中有一个水箱分离器，还有萃取器、蒸发器等化工设备。 需要振动监测的设备包括： （1）加热循环泵 （5）冷却塔 （2）渣油泵 （6）进料泵 （3）热油泵 （7）真空泵 （4）离心机 二、虹科无线振动监测方案介绍 虹科无线振动监测方案具有 高安全性、高可靠性、全自动诊断 的优势，广泛应用于 各种旋转设备的故障诊断 。虹科无线振动监测方案包括 Accel 310高分辨率无线振动系统 ，用户能够实现每小时获取标量数据或每日诊断监控机器状态。借助先进的人工智能算法和世界上最大的机器状态数据库，在可靠的 全自动诊断平台 支持下，用户可以准确获取故障问题和优先维护建议，并通过 预测门户 网站查看资产、工厂和企业的健康评分。 三、现场部署 （1）初步的信息收集。 ·对资产的金属标签进行拍照 ·向最终用户询问技术数据表、资产规格手册和图纸（除了RPM信息，如VFD电机的电机极数量、叶轮叶片数量） ·确定轴承的合适位置和方向 ·测量轴承表面的温度读数（<105℃） ·填写存档表格 ·确定合适的位置来定位无线网关 ·确定现有的网络介质：以太网/WIFI/蜂窝网络 （2）在预测门户进行传感器和网关的标量数据采集之间的网络强度测试，确定无线网关和无线传感器的位置。 （3）在专家警报诊断系统（EADS）程序中配置MID资产。 （4）安装传感器前需对机器表面进行处理，确保机器表面清洁，无油漆、油污。 （5）在机器表面涂上环氧树脂粘合剂，并根据说明将无线传感器连接到机器/资产表面。安装传感器后12-24小时内，使环氧树脂粘合剂硬化；对资产设备进行最后的补漆。 （6）安装无线网关。 （7）在预测门户中检查传感器和网关是否在线，并收集第一个标量数据。 （8）在所有的传感器安装垫上进行额外的粘胶，以确保传感器获得更好的连接强度。 四、应用成效 （1）应用冲击解调趋势监测轴承故障 ·2022年5月12日，无线振动系统检测到冲击解调趋势增加，显示7.1 g的水平高于6.0允许限值，表明轴承磨损。 ·客户拆卸泵时发现滚珠轴承支撑架损坏，更换轴承后，冲击解调趋势降低。2022年6月8日的冲击解调显示轴承健康范围为4 g至5 g。 （2）应用标量数据监测机器运行状态和网络状态 通过预测性门户的标量数据采集，可以发现影响数据收集的网络状态，能够判断出有无网络连接。同时，也可以通过标量数据曲线判断机器设备是否在运行状态。 （3）警报通知和工作分配 无线振动监测系统会将故障分为极端、严重、中等、轻微四个等级，对于那些故障为中等等级以上的机器，可以在预测性门户设置并接收警报，工厂的运维经理可以指定负责人对机器故障进行调查和处理。 （4）应用标量数据监测轴承润滑油 用户在2021年安装了无线振动监测系统，从2022年4月开始到了4月中旬，系统实际上检测到了轴承严重程度的急剧增加，所以全自动诊断平台建议检查轴承润滑。用户检查并发现润滑油已用完，处理完润滑油泵后，仅仅过了5分钟，标量振动曲线显著下降并且趋于平稳。 五、总结 使用虹科无线振动监测方案带来的优势： 1. 减少计划外维护（趋势信息-优先考虑资产维护） 2. 减少环境事故（防止化学泄漏/浪费） 3. 减少备件/年度维护支出（早期故障检测减少意外损坏） 4. 延长资产寿命（即适当润滑/拉伸资产阈值） 5. 增加收入（更高的生产时间/正常运行时间） 该企业运维经理表示，从2022年1月至6月的过去6个月里， 虹科无线振动监测方案为企业节省了288000美元 。因此，他们在不到一年的时间内将虹科无线振动传感器的数量从20个增加到85个。