HYDAC传感器性能如何支持状态监控解决方案

什么是不平衡，什么原因导致不平衡？

不平衡是指质量分布不均匀，会导致载荷使质心偏离旋转中心。系统不平衡可归因于安装不当（例如联轴器偏心）、系统设计错误、部件故障，甚至碎屑或其他污染物的累积。举例来说，大多数感应电机内置的散热风扇可能由于灰尘和油脂的不均匀积聚或扇叶损坏而变得不平衡。

为什么不平衡系统是一个问题？

不平衡系统会产生过大振动，这些振动会机械耦合到系统内的其他部件，如轴承、联轴器和负载，进而可能导致处于良好运行状态的部件加速劣化。

如何检测和诊断不平衡

整体系统振动增加可能表明存在由不平衡系统引起的潜在故障，但振动增加的根本原因需要通过频域分析来诊断。不平衡系统以系统的旋转速率（通常称为1×）产生一个信号，其幅度与旋转速率的平方成比例，F = m × w2 。1×分量在频域中通常总是存在，因此，通过测量1x和谐波的幅度可以识别不平衡系统。如果1×的幅度高于基线测量且谐波远小于1×，则很可能存在不平 衡系统。水平和垂直相移振动分量也可能出现在不平衡系统中。

诊断不平衡系统时须考虑哪些系统规格？

噪声必须很低，以便降低传感器的影响并支持检测由不平衡系统产生的小信号。这对于传感器、信号调理和采集平台非常重要。

为了检测微小的不平衡，采集系统需要有足够高的分辨率来提取信号（尤其是基线信号）。

另外还需要足够的带宽来捕获充分的信息（不光是旋转速率），以提高诊断的准确性和可靠性。1×谐波可能受其他系统故障的影响，例如未对准或机械松动，因此分析旋转速率（或1×频率）的谐波可以帮助区分系统噪声和其他潜在故障。用于慢速旋转机器，基本旋转速率可能远低于10 rpm，这意味着传感器的低频响应对于捕获基本旋转速率至关重要。ADI公司的MEMS传感器技术可以检测低至直流的信号，并能够测量较慢的旋转设备，同时还能测量宽带宽，以获得通常与轴承和齿轮箱缺陷相关的更高频率内容。

未对准

什么是未对准，什么原因导致未对准？

S顾名思义，当两根旋转轴未对准时，就会发生系统未对准现象。图2显示了一个理想的系统，其中从电机开始对准，然后是轴、联轴器，一直到负载（本例中是泵）。

未对准可以在平行方向和角度方向上发生，也可以是两者的组合（参见图3）。当两根轴在水平或垂直方向上错位时，称为平行未对准。当其中一根轴与另一根轴成一个角度时，称为角度未对准。

为什么未对准是一个问题？

未对准误差可能会迫使部件在高于最初设计能力的应力或负载下工作，从而影响更大的系统，最终可能导致过早失效。

如何检测和诊断未对准

未对准误差通常表现为系统旋转速率的二次谐波，称为2×。2×分量在频率响应中不一定存在，但当它存在时，其与1×的幅度关系可用来确定是否存在未对准。增加的对准误差可以将谐波激励到10×，具体取决于未对准的类型、测量位置和方向信息。图4突出显示与潜在未对准故障相关的特征。

诊断未对准系统时须考虑哪些系统规格？

为了检测细小的未对准，需要低噪声和足够高的分辨率。机器类型、系统和工艺要求、旋转速率决定了允许的未对准容差。

另外还需要足够的带宽来捕获充分的频率范围，以提高诊断的准确性和可靠性。1×谐波可能受其他系统故障的影响，例如未对准，因此分析1×频率的谐波有助于区分其他系统故障。这尤其适合于较高转速的机器。例如，为了准确可靠地检测不平衡，转速超过10,000 rpm的机器（机床等）通常需要2 kHz以上的高质量信息。

多方向信息也能提高诊断的准确性，并有助于深入了解未对准误差类型和未对准的方向。

系统相位与方向性振动信息相结合，可进一步改善对未对准误差的诊断。测量机器上不同点的振动并确定相位测量值之间或整个系统内的差异，有助于深入了解未对准是角度、平行还是两种未对准类型的组合。

滚动元件轴承缺陷

什么是滚动元件轴承缺陷，什么原因导致这些缺陷？

滚动元件轴承缺陷通常是机械引起的应力或润滑问题的假象，这些问题在轴承的机械部件内产生小裂纹或缺陷，导致振动增加。图5提供了滚动元件轴承的一些示例，并显示了若干可能发生的缺陷。

为什么滚动元件轴承故障是一个问题？

滚动元件轴承几乎在所有类型的旋转机械上都会使用，从大型涡轮机到慢速旋转电机，从相对简单的泵和风扇到高速CNC主轴。轴承缺陷可能是润滑污染（图5）、安装不当、高频放电电流（图5）或系统负载增加的迹象。故障可能导致灾难性的系统损坏，并对其他系统部件产生重大影响。