更好的机器制造-振动测试技术来帮忙

对于机械制造商而言，它的机器开发及现场运营需要考虑两个常见的难题：

<< 便利的机器安装出厂测试

在机械制造业，机器的安装测试是复杂的过程，尤其是高速运动的设备，像风力发电机组、大型印刷设备、饮料灌装设备。其安装与测试传统上往往特别依赖于经验丰富的技师。而在另一些大型重值装备如高铁、船舶、航空发动机、燃气轮机等会有大型测试平台，但是，这种平台并非普通的机械制造企业可以投资的。因此，需要考虑：

（1）是否有比较简单的方法降低对人的经验依赖？

（2）是否有较低投资的方法，让中小型企业也可以使用的测试系统？

<< 机器持续运行中的监测

当机器制造商的机器发到了用户现场，就会有两个问题：

（1）如何为机器设备出现故障之前发出预警，便于用户的计划性维护，即，预测性维护问题；

（2）如何根据现场数据的反馈，来改善自身的机器机械设计环节的问题。

贝加莱，作为长期从事机械自动化领域的方案提供商，也不断响应行业用户需求，提供产品、技术与平台支撑。通过振动分析的传感器、信号处理与分析模块、通信为系统搭建一个具有可扩展性极高的诊断平台系统。从工厂内测试平台的快速问题定向，到长周期的机械系统研发数据的基础支撑。

为什么采用振动传感器？

其实，在各种测量方式都是可以分析机械系统的问题的，但是，我们可以从表1看到，振动信号蕴藏丰富的数据，并能对各种机械相关的故障进行分析。当然，另一方面，大部分的机械问题都会以振动的形式反映出来-并且，响应也快。

表1-振动与机械故障的检测

产品与技术组合

如图1，简单的描述振动分析的测试过程，首先，通过振动传感器的信号采样，获得时域的信号，经由信号处理模块，内含快速傅里叶变换，将时域转化为频域，在本地的工业PC上运行的分析软件，将对所对应的机械问题给出数据呈现-对于简单的现场测试来说，它能提供的相对简单，但非常有助于安装人员的问题定位，以及改善。

图1-振动监测分析过程

<< 传感器采样

图2-加速度传感器

图2为贝加莱提供的加速度传感器，用于振动信号的检测，其为IP67防护等级，可灵活安装于机器表面，采用表面粘装或永久性孔装。其灵敏度可达+/-50mg，而采样范围到50g，具有广泛的适用性。

<< 信号处理

图3-振动信号处理模块

图3为贝加莱X20系列中用于振动信号的处理专用的模块。4个IEPE通道输入的X20CM4810，以及X20CM4800XX的模块，可以用于处理范围达51.562kHz的信号，并内嵌24位分辨率的转换器。在振动分析模块里，可以进行信号的预处理，通过Automation Studio即可对其进行配置。包括调节算法、滤波、包络曲线、FFT（如图4所示），均可配置，且无需编程。

图4-快速傅里叶变换将时域转为频域

在X20CM4810进行时域到频域转换，并进行预处理，包括去除异常值，单位与比例换算、零漂校正等，然后会提供给数据分析系统来分析。在获得频域信号后，即可进行分析，对于不同的频谱，会对应不同的故障判断-当然，这也会需要一定的人员经验配合，以获得更为精准的问题分析。

图5-预测性维护的方法

当然，贝加莱的检测、处理与分析针对信号本身，而对于机械制造商，若需要构建长期的预测性分析。则需要根据自身行业的特征，结合物理建模及数据驱动建模方法，来实现长周期的预测性模型的构建。

在这里，贝加莱主要提供传感器、检测模块、通信传输方面的支持，而对于长期的数据分析，则需要机械制造商进行自主构建或采用第三方的专家系统。对于机器的振动分析而言，这是一个长期的过程，可以借助数据的持续积累，构建自身的机械安装分析、设计改善、运营维护服务，以构筑自身的机器附加值-提升市场竞争力。

应用场景分析

在一些传统的领域，贝加莱的这些产品技术已经被用户应用于工厂内的出厂前测试，例如印刷设备、饮料灌装设备、制药机械、锂电等领域的装备现场。仅举例说明。

例1：印刷机械的安装测试

当机器在工厂时候，我们可以构建一个测试平台，对机器本身的状态进行分析，这有助于安装人员判断系统运行中的问题，可以解决非常多的设备安装问题：

· 联轴器存在的问题；

· 底座是否出现松动？

· 版辊是否产生不对中？

· 轴承是否出现损坏？

· 特殊位置安装，以获得其他所需的共振、偏心、负载不均衡等问题的处理数据支持。

图6-印刷色组传动机构振动分析

如图6所示，在机器的联轴器、轴承（垂直与水平）安装传感器，并连接至X20CM4810并通过网络连接至机器的控制器，或经由OPC UA被PC访问-查看数据，工程师进行问题的可视化分析。

例2：到客户工厂的机器集群管理

继续扩展，延伸到印刷工厂，多条产线的集群数据管理，这里包括了图-7所示的架构，对于用户而言，其可以实现以下商业开发：

（1）基于振动分析的预测性维护；

（2）长周期的预测模型分析；

（3）自身机器远程诊断与分析；

（4）预测性的机器增值服务。

图7-工厂运营管理的系统搭建