振动分析

振动分析用于在维护过程中检查旋转部件是否存在潜在故障（如轴承缺陷或不平衡）。通过特殊的技术设备，振动分析能够检测并记录旋转部件产生的振动。在随后的分析中，通过振动振幅和振动模式可以推断出旋转部件和相应轴承的状况。如检测到与目标状态有偏差，振动分析可以帮助及早发现必要的维修，并在机器发生故障前进行处理。因此，一方面可以减少维修所需的停机时间，另一方面可以将停机时间安排在非生产时间。

带旋转部件的机器或系统振动的原因多种多样。常见的故障源包括：

• 不平衡和对齐错误
• 风扇上有沉积物
• 齿轮箱的齿形有误
• 轮轴弯曲
• 流体引起振动
• 地基问题或安装元件有缺陷

旋转中机器、系统或发电机的过度振动不仅会导致设备运行不稳并产生高噪音，还会对所有部件造成应力，尤其是轴承会受到负荷增加的影响，可能会发生振动断裂，从而导致长时间的维修工作。

旋转的机器越大、越复杂，运行过程中的振动就越严重。如发生的振动振幅超过最大值，就会出现严重、昂贵的故障，停机时间也会很长。为了防止这些故障，DIN ISO 10816（现为20816）或API 670对所用保护系统提出了明确要求。系统可通过加速度传感器监测轴承的绝对振动，或通过非接触式位移传感器监测相对位移振动或轴向轮轴移动。

要进行振动分析，首先必须记录振动的相位。为此，通常使用基准传感器来检测要监控的旋转部件（轮轴或类似部件）的位置，同时测量速率。获得的参考值可用于监测特征值，从而对产生的振动进行评估。这些特征值包括

• 振动幅度
• 振动宽度
• 谐振成分

在传统的预测性维护中，机器和系统会定期停机或关闭，以检查部件是否有磨损或缺陷。在这一流程中，往往会定期更换实际上仍能发挥作用的部件。这就产生了不必要的昂贵费用。另一方面，在常规维护过程中，有些损坏发现得太晚或根本没有被发现。

随着工业4.0的发展，传统的维护工作正逐渐被预测性维护（也称为状态监测）所取代。在状态监测中，传感器对机器或系统进行持续监控。数字系统可以在早期阶段检测到与理想目标状态的偏差，并在缺陷出现之前及时消除。在现代状态监测中，振动分析是不可或缺的一部分。由于振动相位的微小偏差都可能预示着故障，因此振动分析可以可靠地防止严重损坏和昂贵的停产。

使用振动分析传感器和必要的软件会产生不小的初始采购成本。在熟练技术人员短缺的情况下，评估数据所需的专业知识也是一个不利因素。然而，如果直接与机器或系统故障时产生的成本进行比较，很快就会发现这些成本是合理的。