皮肤科医生郑玲玲 https://m.39.net/baidianfeng/a_r1v9uiq.html2.3轴有线加速度传感器
3.3轴无线加速度传感器
1.典型工况：环境温度20℃~30℃，网络环境良好，单次采样时间1s，每小时采集一包特征值，每4小时采集一包波形数据，每8小时上传一次数据的情况。有线传感器具有频响范围宽、测试精度高、传感器占用空间小的优势。但由于传感器需由外部数据采集器负责供电，因此安装有线传感器的同时需要加装数据采集器，施工复杂，对于防爆危险性场所部署尤为困难。此外，由于现场环境复杂，传感器与数采器之间的连线容易因弯折、挤压、踩踏等而产生损坏，需要定期检查维护。单轴有线传感器因只能采集单一方向的振动，多数情况下不能满足监测需求，3轴有线传感器虽然可以满足多方向振动信号的采集需求，但其成本较高。综上，有线传感器多适用于预算充足，对振动测量精度要求较高，具备施工布线条件的场景。相比有线传感器，无线传感器采用一体化设计，具有安装部署简单，抗干扰能力强、可靠性高的优势，传感器采集的数据通过4G/5G网络上传，可远程查看。此外，无线传感器通常具备3轴测量能力，硬件成本较低。但是由于内部结构及其他因素的限制，无线传感器3方向的振动测量指标有所不同，一般情况下，其垂直方向的测量精度最高且具有更宽的频响范围。对于有无线信号覆盖的场所，使用无线传感器进行设备状态监测是一种更加经济、便捷的解决方案。三不同设备的传感器安装方式设备状态监测的测点通常选在设备轴承或靠近轴承的位置，通过在轴向、垂直方向、水平方向部署振动传感器来实现设备振动信号的采集。但在实际工作中，考虑安装空间和硬件成本，部署过程通常被两个问题困扰：
（1）如何高效利用状态监测传感器，即传感器安装在什么位置，既可以减少传感器的使用数量，还可以尽可能的保证设备状态监测的效果；
（2）对于可以同时测量多方向振动的传感器，如果不同方向的性能指标存在差异，应当优先测量哪个方向更为合理。
参考振动状态监测的相关标准，并结合设备故障诊断的实际经验，我们总结出选取状态监测传感器安装部署位置和方向时，应当遵循如下原则：
（1）安装位置应尽量选择设备结构刚度较高的部位，例如设备的轴承座、端盖等，减少振动信息在传递路径中的损失；
（2）安装方向应优先选择振动强度大的方向，例如与安装管道垂直的方向、设备的受力方向、齿轮的啮合方向等，提高振动信号的幅值。
下面我们针对现场常见的几类工业设备，具体说明进行设备状态监测时，振动传感器推荐的安装位置及安装方向。
1.电机（1）卧式电机
可靠安装在刚性支撑上的卧式电机，其驱动端带动负载设备，振动强度大于非驱动端，设备约束方向为垂直方向，因此大多数情况下水平方向的振动大于垂直方向。
进一步考虑到传输距离越长，振动信号衰减越大的情况，卧式电机若选取单轴振动传感器，安装位置和方向的优先级由高到低依次为：驱动端水平→驱动端垂直→驱动端轴向→非驱动端水平→非驱动端垂直。
若使用3轴传感器，则应优先测量水平方向的振动，安装位置和方向优先级由高到低为：驱动端水平→非驱动端水平。
（2）立式电机
通常情况下，立式电机的驱动端与安装面距离近、约束较好，非驱动端距离安装面较远，振动强度大。
因此，立式电机部署单轴或3轴传感器时，均应优先安装在远离安装平面的非驱动端，条件不允许时可安装在驱动端。
2.传动部件（1）直齿减速机
齿轮箱按传动级数可分为单级齿轮箱和多级齿轮箱。监测齿轮箱的运行状态需至少在输入轴和输出轴上各安装一台振动传感器。对于内部为直齿轮的直齿减速机，其受力方向主要沿径向。
因此，若选取单轴振动传感器，安装位置和方向的优先级由高到低依次为：输入/输出端垂直→输入/输出端水平→输入/输出端轴向。
若选取3轴传感器，则应优先测量垂直方向的振动，在输入和输出轴的垂直方向安装传感器即可。
（2）斜齿、伞齿减速机
对于斜齿或伞齿减速机，其受力方向主要沿轴向，应重点监测主轴方向的振动信号。
若采用单轴振动传感器，安装位置和方向的优先级由高到低依次为：输入/输出端轴向→输入/输出端水平→输入/输出端垂直。
若采用3轴传感器进行状态监测，应优先测量轴向的振动，选择在输入和输出轴的轴向安装传感器即可。
3.泵/风机（1）悬臂式离心机/风机
悬臂式离心机/风机的轴承在叶轮一侧，测点通常选取在靠近驱动端轴承的位置。需要注意的是，泵机/风机的进口和出口管道同样对设备起到约束作用，一定程度上抑制了设备在管道方向上的振动，在条件允许的情况下，振动测量方向应当与进口管道和出口管道垂直。但是相比泵机底部螺栓的固定，管道的约束效果有限，当管道方向为水平方向时，仍优先在水平方向安装振动传感器。
使用单轴传感器进行悬臂式离心机/风机的状态监测时，安装位置和方向的优先级由高到低依次为：驱动端水平→驱动端垂直→驱动端轴向。
使用3轴传感器进行状态监测，则优先选择测量水平方向振动。
（2）双支撑式离心机/风机
相比单支撑离心机/风机，双支撑离心机/风机在叶轮两侧均有轴承，因此在监测时需要在驱动端和非驱动端均布置测点。
采用单轴传感器时，安装的优先级由高到低依次为：驱动端水平→驱动端垂直→驱动端轴向→非驱动端水平→非驱动端垂直→非驱动端轴向。
若采用3轴传感器，则应优先测量水平方向的振动，驱动端的安装优先级高于非驱动端。
（3）罗茨风机/双螺杆压缩机
罗茨风机/双螺杆压缩机中扇叶的啮合方向为垂直方向，因此垂直方向的振动相对较大。对于主动轴和从动轴轴心距离小于mm的罗茨风机或双螺杆压缩机，每端（驱动端/非驱动端）可以使用一台传感器，在两轴中间进行垂直方向的振动测量。如果主动轴和从动轴轴心距离超过mm，主动轴和从动轴垂直方向的振动需要分别安装2台传感器进行采集。
若采用单轴传感器，由于主动轴和从动轴转速一致、轴承型号一致，考虑到传感器的成本，出现问题可不定位故障轴承，状态监测可针对一根轴来进行。
（1）若选择主动轴监测，传感器安装位置的优先级由高到低依次为：驱动端主动轴垂直→驱动端主动轴轴向→非驱动端主动轴垂直→非驱动端主动轴水平→驱动端主动轴水平→非驱动端主动轴轴向。
（2）若选择从动轴，安装位置的优先级变为：驱动端从动轴垂直→驱动端从动轴轴向→非驱动端从动轴垂直→非驱动端从动轴水平→驱动端从动轴水平→非驱动端从动轴轴向。
若采用3轴传感器，则需优先测量垂直方向的振动，传感器安装位置和方向的优先级由高到低依次为：驱动端主动轴垂直→非驱动端主动轴垂直→驱动端从动轴垂直→非驱动端从动轴垂直。
四结语
在实际现场中，设备种类多、运行情况复杂，选择振动传感器的安装位置和测量方向时需要综合考虑设备的安装方式及运行工况。合理的安装位置是保障设备运行监测精准度的基础，可以有效提高故障诊断的准确性，为设备的精准维护创造条件，降低运营成本，提升企业竞争力。
作
者丨屈晓南编
辑丨毛娜
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