01 應(yīng)用背景

真空泵作為廣泛應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)真空泵發(fā)生故障會(huì)直接影響到設(shè)備的性能和使用壽命，進(jìn)而影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和維護(hù)成本。真空泵在維護(hù)過(guò)程中遇到的常見(jiàn)故障問(wèn)題包括：頻繁漏氣問(wèn)題、性能衰減難以預(yù)測(cè)、診斷復(fù)雜度高、維護(hù)成本高昂、自動(dòng)化和智能化程度不足等。

針對(duì)如上痛點(diǎn)，企業(yè)通常需要采取一系列措施，比如實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)策略、優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃以及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和智能診斷系統(tǒng)。捷杰傳感自主研發(fā)的溫振一體傳感器以及設(shè)備智能在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，能夠輕松地解決以上問(wèn)題。

真空泵

02 應(yīng)用方案

本方案依托溫振傳感器VB40和溫度傳感器GTS40-A的簡(jiǎn)易部署優(yōu)勢(shì)，以無(wú)線LoRa的方式將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)匯聚至平臺(tái)，構(gòu)建一套針對(duì)真空泵的基本狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)早期故障預(yù)警與性能評(píng)估，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，確保生產(chǎn)連續(xù)性。

傳感器參數(shù)、特點(diǎn)介紹

組網(wǎng)架構(gòu)圖

傳感器安裝點(diǎn)位

?溫度傳感器：傳感器被置于泵殼體表面或油封式真空泵的油箱上，以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行溫度，預(yù)防過(guò)熱導(dǎo)致的設(shè)備損壞，確保穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

?溫振傳感器：溫振傳感器緊固于泵體或電機(jī)外殼關(guān)鍵位置，尤其是接近軸承及旋轉(zhuǎn)組件，以高靈敏度捕捉振動(dòng)幅度的變化。這有助于早期識(shí)別出如不平衡、軸對(duì)中不良或軸承磨損等潛在故障跡象。

安裝測(cè)點(diǎn)示意圖

通過(guò)上述溫振傳感器的合理布局，本方案不僅實(shí)現(xiàn)了真空泵運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)跟蹤，還為設(shè)備健康管理提供了數(shù)據(jù)支持，是邁向設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)堅(jiān)實(shí)的一步。此方案的實(shí)施，要求極低的系統(tǒng)集成復(fù)雜度，易于操作與維護(hù)，非常適合于尋求成本效益與維護(hù)效率雙重提升的企業(yè)應(yīng)用。

03 自診斷預(yù)警

2024年4月29日上午九點(diǎn)，廠房外一樓真空泵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常（見(jiàn)上圖安裝測(cè)點(diǎn)示意圖），報(bào)警類(lèi)型為：振動(dòng)異常，報(bào)警測(cè)點(diǎn)的溫振傳感器位于真空泵外側(cè)，智能運(yùn)維平臺(tái)也給出了報(bào)警結(jié)論，見(jiàn)下圖1。

圖1 平臺(tái)自診斷界面

04 分析師復(fù)核

運(yùn)維人員通過(guò)分析其振動(dòng)信號(hào)，以期找到故障原因。如圖2即為異常信號(hào)三個(gè)方向的時(shí)域及頻域結(jié)果。由圖2（a）可知，異常工況下的真空泵振動(dòng)速度信號(hào)的原始時(shí)域波形呈現(xiàn)畸變的正弦波；由圖2（b）可知，三個(gè)方向的頻譜圖皆出現(xiàn)1X和3X倍頻分量（轉(zhuǎn)速為1450r/min），并以Z方向速度量級(jí)最大。

（a）時(shí)域波形結(jié)果

（b）頻譜結(jié)果

圖 2異常信號(hào)三個(gè)方向的時(shí)域及頻域結(jié)果（上午）

綜合以上結(jié)果，可初步判斷設(shè)備疑似存在轉(zhuǎn)子不對(duì)中、轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)子/軸磨損或腐蝕、轉(zhuǎn)子上異物附著缺陷。

上午經(jīng)運(yùn)維人員簡(jiǎn)單保養(yǎng)并重新運(yùn)行后，設(shè)備運(yùn)行暫無(wú)異常。但當(dāng)天下午設(shè)備再次進(jìn)行報(bào)警，對(duì)當(dāng)時(shí)段的信號(hào)進(jìn)行頻域分析，結(jié)果如圖3所示。由圖可知，該設(shè)備仍存在1X、3X并新增了6X倍頻分量；且由圖4的監(jiān)測(cè)溫度變化趨勢(shì)可知，設(shè)備本體運(yùn)行溫度仍存在上升的趨勢(shì)，建議對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)詳細(xì)復(fù)查。

（a）時(shí)域波形結(jié)果

（b）頻譜結(jié)果

圖3 異常信號(hào)三個(gè)方向的時(shí)域及頻域結(jié)果（下午）

圖4 真空泵設(shè)備監(jiān)測(cè)溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)

05 檢修驗(yàn)證

經(jīng)廠家回廠拆修后發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在轉(zhuǎn)子油污、葉片爆裂、缸體輕微磨痕、軸套磨損等問(wèn)題，如圖5所示，與第二節(jié)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論一致。更換相應(yīng)部件并進(jìn)行保養(yǎng)后對(duì)試運(yùn)設(shè)備再次檢測(cè)，振動(dòng)頻譜結(jié)果中的故障特征頻率消失，振動(dòng)烈度等特征參量降至正常，設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)良好。

（a）轉(zhuǎn)子油污、葉片爆裂

（b）軸套磨損

圖5 真空泵異常部件示意

06 客戶(hù)價(jià)值

通過(guò)對(duì)真空泵設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)感知，及時(shí)檢測(cè)設(shè)備故障位置、原因和發(fā)展程度，科學(xué)評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，降低非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，最大化減少對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)出和產(chǎn)品品質(zhì)的的影響。