水泥工业中的振动监测
振动监测以提升效率
在本文中，Hansford Sensors 董事总经理克里斯·汉斯福德（Chris Hansford）解释了预测性维护（特别是振动监测）如何通过将停机时间降至最低，来最大限度地提高水泥制造中所用机械的效率。其中还包含了关于如何选型和安装合适解决方案的建议。.
水泥制造的恶劣环境
水泥制造是所有生产过程中最具腐蚀性的工艺之一。用于生产波特兰水泥和砌筑水泥的化学物质，特别是硅酸盐、铝酸盐和铝铁酸盐，组合在一起会产生大量微细颗粒，对生产和搬运设备造成严重问题。.
旋转部件的风险最大，通常存在于破碎机、磨机、电除尘器、窑炉和料仓所使用的马达、泵和风机中。.
尽管带有运动部件的设备通常都配有防护罩或按照高 IP 标准进行密封，但仍无法完全阻止微小颗粒（通常尺寸在 15 到 45 微米之间）的进入。这会影响润滑剂的效率，增加轴承、轴和密封件的磨损，并增加过早失效的风险，在高温区域尤其如此。.
振动如何揭示机械磨损
磨损的旋转部件会增加内部公差，从而导致机械不平衡、部件松动以及部件摩擦。这些问题表现为振动，可以通过适当的传感器检测出来。.
由于振动传感器能够检测到极低的振动水平以及振动状态之间的细微变化，因此可以在故障发生之前评估磨损率并采取纠正措施。.
提升不断增长的市场中的效率
水泥市场正在快速增长，最具效率的生产商最能借此增长机遇获利。.
据预测，到2017年，全球水泥消费量将以4.9%的复合年增长率增长，人均消费量也将显著增加。其他行业分析师预计，水泥产量将继续以每年约4%的速度增长。.
为了在这样一个竞争激烈且对成本敏感的市场中实现盈利，供应商必须确保在严苛条件下的最高可靠性。许多水泥厂产能不足，部分原因在于维护时间过长。.
通过振动监测优化现有系统可以显著减少维护时间并提高生产力。.
振动监测的作用
振动监测设备最初是为帮助工业制造和过程工业提高生产力和盈利能力而开发的。.
近年来，行业已从反应性维护转向预测性长期维护策略。这些方法通常应用于整个工艺流程，旨在最大化正常运行时间的同时降低运营成本。振动传感器是这一策略中的关键要素。.
振动传感器的工作原理
振动传感器（也称为加速度计）包含一个粘合在质量块上的压电晶体。当受到振动时，质量块会压缩晶体，从而产生与所受力成正比的电信号。.
该信号经过放大和调理，产生适合数据采集或控制系统的可测量输出。.
安装在关键位置的加速度计所产生的数据，可以通过手持式数据采集器进行收集，也可以通过开关箱路由至集中式系统进行连续监测。.
水泥制造中需监控的关键资产
在水泥厂中，需要监测的关键部件包括窑驱动系统中的电动机和减速机总成、破碎机、筛分机、输送带、生料磨、提升机、分级机和鼓风机。.
正确选择传感器对于确保可靠运行、简化安装以及准确收集数据至关重要。在某些应用中，为了防止杂物损坏，可能更倾向于使用侧向进入式传感器。在高温区域，应使用经过适当保护的传感器。.
加速度计的规格说明与安装
为了正确选定加速度计，工程师必须考虑振动水平、频率范围、温度等环境条件以及腐蚀性化学物质的存在。.
其他需要考虑的因素包括大气是否易燃以及是否存在重量限制。.
与传感器供应商紧密合作可确保性能正常。汉斯福传感器（Hansford Sensors）提供种类繁多的振动传感器，专为承受水泥制造的恶劣环境而设计，并提供多种连接、输出和环境选项。.
正确安装的重要性
加速度计的有效性完全取决于其安装方式。安装或维护不当会损害其精度和使用寿命。.
状态监测依赖于稳定性。安装不良的加速度计所产生的读数可能反映的是传感器的不稳定，而非机器状态的变化。.
现代加速度计在广泛的温度范围内工作，具有高精度和低迟滞性。不锈钢外壳可防止污染物进入。.
加速度计应直接安装在机器上平整、光滑、未涂漆且大于传感器底座的表面上，表面应无油脂和油污，并应尽可能靠近振动源且垂直于旋转轴。.
安装方式与测量方向
正确安装传感器对于检测不平衡、不对中、轴承缺陷、机械松动、液压力和摩擦至关重要。.
对于水平测量，传感器应安装在电机或水泵轴承上，以检测不平衡和基础问题。.
为了进行垂直测量，传感器应安装在驱动端轴承上，以检测松动和结构问题。.
对于轴向测量，传感器应安装在驱动端轴承上以检测不对中情况。.
根据关键性和预算，可能会安装额外的传感器，不过电动机和齿轮箱仍然是最重要的监测部件。.
典型传感器布置示例
在典型的破碎机电机上，加速度计径向安装在驱动端和非驱动端，以监测轴承状况。.
在齿轮箱上，传感器径向安装在输入轴和输出轴上以监测轴承和风扇不平衡，并可选配轴向传感器以监测推力。.
水泥厂通常使用4至20毫安加速度传感器，通过现场接线盒和多芯屏蔽双绞线缆连接到PLC系统，用于数据趋势分析和报警。.
数据收集与分析
离线振动监测是通过便携式数据采集器来进行的，使用的是临时传感器或是连接到永久安装的传感器的手持设备。.
维护团队根据设备关键性制定数据采集路线，以最大化效率。.
传感器越来越多地通过硬线连接到集中式控制系统以进行实时监控，这虽然成本更高，但效率更高且更安全。.
无论采用何种数据采集方法，都必须根据转速最快的部件来分析合适的频段，以避免错误解读。.
利用振动数据提高可靠性
仔细的数据分析可以揭示诸如轴承不对中、部件松动、联轴器干磨或灰尘积聚导致的不平衡等问题。.
振动监测可在进一步损坏发生之前向工程师发出问题警报，即使根本原因出乎意料也是如此。.
摘要：实用技巧
识别振动级别和频率范围
这是选择振动监测系统之前的第一步。还必须考虑温度和湿度。.
考虑工作环境
水泥制造要求极高。传感器必须高度密封，并能承受高温和腐蚀性化学物质。.
在线或离线监测
在线系统直接与PLC进行接口。离线系统则依赖于手持式数据采集器。.
安装在靠近振动源的地方
加速度计应尽可能靠近振动源安装。.
建立监测网络
专用传感器网络可提高效率并防止故障。.
最大化稳定性
稳固安装至关重要。请认真考虑钻孔、攻丝或粘合等方法。.
列车运营商
培训可减少人为差错。诸如英国无损检测学会等机构可提供相关的培训。.
有效利用振动数据
忽视警告可能会导致代价高昂的故障。及早维护总是更为可取。.
请教专家
专业建议至关重要。与 Hansford Sensors 这样经验丰富的供应商合作，可确保获得最佳规格。.
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