HYDAC傳感器性能如何支持狀態監控解決方案

什么是不平衡，什么原因導致不平衡？

不平衡是指質量分布不均勻，會導致載荷使質心偏離旋轉中心。系統不平衡可歸因于安裝不當（例如聯軸器偏心）、系統設計錯誤、部件故障，甚至碎屑或其他污染物的累積。舉例來說，大多數感應電機內置的散熱風扇可能由于灰塵和油脂的不均勻積聚或扇葉損壞而變得不平衡。

為什么不平衡系統是一個問題？

不平衡系統會產生過大振動，這些振動會機械耦合到系統內的其他部件，如軸承、聯軸器和負載，進而可能導致處于良好運行狀態的部件加速劣化。

如何檢測和診斷不平衡

整體系統振動增加可能表明存在由不平衡系統引起的潛在故障，但振動增加的根本原因需要通過頻域分析來診斷。不平衡系統以系統的旋轉速率（通常稱為1×）產生一個信號，其幅度與旋轉速率的平方成比例，F = m × w2 。1×分量在頻域中通常總是存在，因此，通過測量1x和諧波的幅度可以識別不平衡系統。如果1×的幅度高于基線測量且諧波遠小于1×，則很可能存在不平 衡系統。水平和垂直相移振動分量也可能出現在不平衡系統中。

診斷不平衡系統時須考慮哪些系統規格？

噪聲必須很低，以便降低傳感器的影響并支持檢測由不平衡系統產生的小信號。這對于傳感器、信號調理和采集平臺非常重要。

為了檢測微小的不平衡，采集系統需要有足夠高的分辨率來提取信號（尤其是基線信號）。

另外還需要足夠的帶寬來捕獲充分的信息（不光是旋轉速率），以提高診斷的準確性和可靠性。1×諧波可能受其他系統故障的影響，例如未對準或機械松動，因此分析旋轉速率（或1×頻率）的諧波可以幫助區分系統噪聲和其他潛在故障。用于慢速旋轉機器，基本旋轉速率可能遠低于10 rpm，這意味著傳感器的低頻響應對于捕獲基本旋轉速率至關重要。ADI公司的MEMS傳感器技術可以檢測低至直流的信號，并能夠測量較慢的旋轉設備，同時還能測量寬帶寬，以獲得通常與軸承和齒輪箱缺陷相關的更高頻率內容。

未對準

什么是未對準，什么原因導致未對準？

S顧名思義，當兩根旋轉軸未對準時，就會發生系統未對準現象。圖2顯示了一個理想的系統，其中從電機開始對準，然后是軸、聯軸器，一直到負載（本例中是泵）。

未對準可以在平行方向和角度方向上發生，也可以是兩者的組合（參見圖3）。當兩根軸在水平或垂直方向上錯位時，稱為平行未對準。當其中一根軸與另一根軸成一個角度時，稱為角度未對準。

為什么未對準是一個問題？

未對準誤差可能會迫使部件在高于最初設計能力的應力或負載下工作，從而影響更大的系統，最終可能導致過早失效。

如何檢測和診斷未對準

未對準誤差通常表現為系統旋轉速率的二次諧波，稱為2×。2×分量在頻率響應中不一定存在，但當它存在時，其與1×的幅度關系可用來確定是否存在未對準。增加的對準誤差可以將諧波激勵到10×，具體取決于未對準的類型、測量位置和方向信息。圖4突出顯示與潛在未對準故障相關的特征。

診斷未對準系統時須考慮哪些系統規格？

為了檢測細小的未對準，需要低噪聲和足夠高的分辨率。機器類型、系統和工藝要求、旋轉速率決定了允許的未對準容差。

另外還需要足夠的帶寬來捕獲充分的頻率范圍，以提高診斷的準確性和可靠性。1×諧波可能受其他系統故障的影響，例如未對準，因此分析1×頻率的諧波有助于區分其他系統故障。這尤其適合于較高轉速的機器。例如，為了準確可靠地檢測不平衡，轉速超過10,000 rpm的機器（機床等）通常需要2 kHz以上的高質量信息。

多方向信息也能提高診斷的準確性，并有助于深入了解未對準誤差類型和未對準的方向。

系統相位與方向性振動信息相結合，可進一步改善對未對準誤差的診斷。測量機器上不同點的振動并確定相位測量值之間或整個系統內的差異，有助于深入了解未對準是角度、平行還是兩種未對準類型的組合。

滾動元件軸承缺陷

什么是滾動元件軸承缺陷，什么原因導致這些缺陷？

滾動元件軸承缺陷通常是機械引起的應力或潤滑問題的假象，這些問題在軸承的機械部件內產生小裂紋或缺陷，導致振動增加。圖5提供了滾動元件軸承的一些示例，并顯示了若干可能發生的缺陷。

為什么滾動元件軸承故障是一個問題？

滾動元件軸承幾乎在所有類型的旋轉機械上都會使用，從大型渦輪機到慢速旋轉電機，從相對簡單的泵和風扇到高速CNC主軸。軸承缺陷可能是潤滑污染（圖5）、安裝不當、高頻放電電流（圖5）或系統負載增加的跡象。故障可能導致災難性的系統損壞，并對其他系統部件產生重大影響。