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通用设备状态监测

1、工作原理

  • 振动传感器

    • 压电式振动传感器:基于压电效应,当设备振动时,传感器内部的压电晶体受到机械应力作用而产生电荷,电荷的大小与振动的加速度成正比。通过测量电荷信号并转换为电压信号,即可得到设备振动的加速度信息。

    • 电容式振动传感器:利用电容极板间距离随振动而变化的原理,设备振动导致电容极板间距离改变,从而引起电容值的变化。通过检测电容值的变化并经过电路处理,可获得振动位移或加速度等参数。

  • 压力传感器

    • 压阻式压力传感器:基于半导体材料的压阻效应,当设备内部压力作用于传感器的敏感元件时,半导体材料的电阻发生变化。通过测量电阻变化并转换为电压信号,即可测量出设备内的压力大小。

    • 电容式压力传感器:利用压力变化引起电容极板间距离或介质介电常数改变的原理,当设备压力变化时,电容值随之改变。通过检测电容值的变化并进行信号处理,可得到压力测量值。

2、应用领域

  • 制造业

    • 机床设备监测:通过在机床的主轴、刀具、工作台等关键部位安装振动传感器、温度传感器和位移传感器,实时监测机床在加工过程中的振动、温度和位移变化。当传感器检测到异常数据时,可及时提醒操作人员进行调整或维修,避免因设备故障导致的产品质量问题和生产延误。

    • 机器人监测:对于工业机器人,在关节部位安装扭矩传感器、角度传感器和振动传感器等,监测机器人在运动过程中的关节扭矩、角度变化和振动情况。这有助于优化机器人的运动控制算法,提高机器人的工作精度和稳定性,同时及时发现机器人的机械故障,保障生产线上的自动化生产过程顺利进行。

  • 电力行业

    • 发电机监测:在发电机的定子、转子等部位安装温度传感器、振动传感器和绝缘监测传感器等,实时监测发电机的运行温度、振动状态和绝缘性能。通过对这些参数的监测,可及时发现发电机的过热、不平衡振动、绝缘老化等问题,提前采取维护措施,防止发电机故障引发停电事故,保障电力系统的稳定供电。

    • 变压器监测:利用油温传感器、绕组温度传感器、油中溶解气体传感器等对变压器进行状态监测。油温过高、绕组温度异常以及油中溶解气体成分的变化都可能预示着变压器存在故障隐患。通过传感器监测数据的分析,可实现对变压器的故障诊断和寿命预测,合理安排维护计划,提高变压器的运行可靠性。

  • 交通运输行业

    • 汽车监测:在汽车发动机、变速器、底盘等关键部件上安装各种传感器,如发动机的转速传感器、温度传感器、氧传感器,变速器的油压传感器、油温传感器,底盘的加速度传感器、位移传感器等。这些传感器实时监测汽车各部件的运行状态,为汽车的故障诊断、性能优化和安全行驶提供保障。例如,通过氧传感器监测发动机尾气中的氧含量,可精确控制燃油喷射量,提高燃油经济性和减少尾气排放。

    • 轨道交通车辆监测:对于火车、地铁等轨道交通车辆,在车辆的走行部、牵引系统、制动系统等部位安装振动传感器、温度传感器、压力传感器等。通过对这些传感器数据的实时分析,可及时发现车辆的关键部件故障,保障轨道交通的安全运行,提高运营效率和服务质量。

  • 航空航天领域

    • 飞机发动机监测:飞机发动机是飞机的核心部件,通过在发动机上安装大量的温度传感器、压力传感器、振动传感器、转速传感器等,实时监测发动机的各项运行参数。这些传感器数据对于发动机的性能评估、故障诊断和飞行安全至关重要。例如,通过监测发动机的排气温度和压力,可判断发动机的燃烧效率和推力性能;通过振动传感器监测发动机的振动情况,可及时发现发动机的机械故障隐患。

    • 飞行器结构监测:在飞机、卫星等飞行器的结构上安装应变传感器、位移传感器和温度传感器等,监测飞行器在飞行过程中的结构应力、应变和温度变化。这有助于评估飞行器的结构健康状况,及时发现结构的疲劳损伤和潜在故障,保障飞行器的飞行安全和使用寿命。