設備故障預測機床故障提前預警機械設備振動監測機床故障預警CNC震動無線監控設備異常提前預警

機械振動是工程中普遍存在的現象，機械設備的零部件和整機都有不同程度的振動。機械設備的振動往往會影響其工作精度，加劇機器的磨損，加速疲勞破壞；而隨著磨損的增加和疲勞損傷的產生，機械設備的振動將更加劇烈，如此惡性迴圈，直至設備發生故障和破壞。振動加劇往往是伴隨著機器部件工作狀態不正常、乃至失效而發生的一種物理現象。有60%以上的機械故障都是通過振動反映出來的。不用停機和解體，通過對機械振動信號的測量和分析，就可對其劣化程度和故障性質有所瞭解。如今，振動的理論已相當成熟，方法更加簡單易行。
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工業設備的維護維修大致分為3種手段，預測性維修是大勢所趨。

修複性維修：屬於事後維護，亡羊補牢。

預防性維修：屬於事先維護，基於時間、性能等條件對設備進行定期維修，更多還是憑經驗。

預測性維修：屬於事先維護，基於安裝在設備上的各種感測器，實時監控設備運行狀 態，更準確的判斷故障何時發生。如果發現故障隱患，自動觸發報警或修理命令。

對於工廠內使用最廣範的輔機，如電機、風機、空壓機、水泵、減速機等非關鍵工藝和流程節點上的設備絕大部分尚沒有使用到線上監測系統。新型的智能振動感測和端雲統籌結合的監測系統將有助於顯著降低設備線上監測的部署成本、使用成本和維護成本，必將迎來巨大的增量市場，目前很多設備製造商也在積極推進將設備狀態監測用的振動感測器作為出廠設備的選配或標配。

智能振動監測系統解決方案主要由無線振動感測器（無線單軸溫度振動感測器、無線三軸溫度振動感測器、無線單軸溫度加速度感測器、無線三軸溫度加速度感測器等）、智能無線採集儀、智能振動監測系統雲平臺和手機小程式組成。該系統通過無線振動感測器將採集到的終端設備的溫度、振動幅度、加速度等信息，通過LoRa/BLE/Wi-Fi/ NB-IOT（任選）等無線方式，利用智能無線採集儀或運營商基站，將相關信息傳輸到智能。

二、方案優勢

1、檢測精準，實時上報；

2、超低功耗，性能穩定；

3、無線傳輸，安裝方便；

4、電池供電，防水防爆；

5、支持雲平臺，實時查詢、異常報警，遠程監測；

三、應用案例

案例1：某大型車廠衝壓車間飛輪軸承狀態監測項目
需求場景：
衝壓車間AB線採用飛輪結構，飛輪軸承安裝隱蔽，無法觀察到其磨損狀態，更換此軸承需要6個班次，8人/班次，如果不能提前判斷其損壞程度，待其突然故障停機，還會連帶造成離合制動器和主軸的損壞，損失在200萬元以上。

案例2：無錫某半導體工廠廠務設備智能監控系統
需求場景：
無錫半導體Fab廠，廠務設施風機、水泵、電機必須確保可靠穩定工作，如有異常停機損失非常巨大，對設備的運行和維護要求較高，成本也很高，通過對設備的智能監控可以有效提前監測到設備的異常，可以做到預防性維護。

案例3：天津某煤炭分選振動篩機智能監控項目
需求場景：
此應用場景環境惡劣，室外有粉塵、水和高溫，分選機振動幅度大，雜訊大，設備狀態無有效監測手段，採用Zigbee組網的無線振動監測感測器後可以對篩機的運行狀態做到線上監控，提前發現故障徵兆，預防性維護。

案例4：承德某鋼廠軋機故障報警與預測項目
需求場景：
軋鋼廠軋鋼設備必須確保可靠穩定工作，如有異常停機損失非常巨大，對設備的運行和維護要求較高，成本也很高，目前靠人員經驗點檢，費時費力設備故障也無法提前進行預警，通過智能化線上監控可以有效提前監測到設備的異常，可以做到預防性維護。

案例5：與上海某集團合作提供地鐵軸箱智能監測系統
需求場景：
地鐵的行車安全幾乎關係到我們每一個人，輪轂的監測、保養和維修是非常重要的安全保證，我司與客戶戰略合作開發出具有自主知識產權的振動監測感測器、數據傳輸和數據分析系統。對軸箱系統設置檢測裝置，實現對軸箱體內的軸承溫升和振動監測，實現分級報警，所有檢測結果都能在司機室顯示，並可將報警信息通過列車控制系統發送至 OCC，本系統將首先安裝使用於上海軌道交通6、8號線。

案例6：與某電力行業上市公司合作提供電廠輔機智能監測系統
需求場景：

客戶為電力行業知名的系統解決商，搭建遠程智能監測系統，通過溫振一體感測器進行設備運行數據的實時採集，同時通過遠程智能監測系統整合已有監測系統數據，並根據電力機組和相關輔機的運行特性配置針對性的數據採集策略，抓取對分析定位機組故障有效的振動、溫度數據，並藉助智能報警策略，及時發現設備的運行異常狀態，並實現異常狀態的自動推送簡訊和移動APP報警推送。遠程診斷工程師對數據進行精密分析，出具設備診斷結論以及檢維修建議，並提交診斷報告，從而為現場提供針對性的檢修指導建議。

案例7：某LCD模組水冷系統設備狀態智能監控項目
需求場景：
客戶為LCD行業台企龍頭企業，3個工廠區域共有13個冷卻水塔均在5層樓頂，水泵均已服役9年以上，由於維護人員未能按照規定做到定時定點的設備點巡檢，致使工廠環境嚴重超標後才發現一冷卻水系統已經停止工作3天，設備已發生嚴重損壞，直接損失30萬元。現安裝我司無線振動溫度一體監測感測器、網關和上位機系統，無任何現場改動和佈線施工，實現了在中控室的遠程監控，代替了人工的點檢和巡檢，減少了人力成本和維修成本。

案例8：某A股上市代工行業巨頭機床設備刀具壽命智能監控項目
需求場景：
數控機床的刀具為易損部件，刀具的磨損狀態，直接決定了加工成品的良率。目前的刀具檢測方法存在檢測不准確，建模複雜等問題，無法適應智能製造的要求。捷傑感測與客戶深度合作，開發智能刀具磨損檢測感測器VB30，通過檢測刀把（刀具夾持裝置）的振動信號，更加精確的檢測刀具的磨損狀態，為客戶實施“無人工廠”戰略提供可靠的數據來源。項目實施後降低了 60% 的意外停機，質量缺陷率從 6‰降至 3‰，節約 16% 的成本。

四、產品介紹
1、無線振動感測器

無線振動感測器主要分為：無線單軸振動感測器、無線單軸溫度振動感測器、無線三軸振動感測器、無線三軸溫度振動感測器、無線單軸加速度感測器、無線單軸溫度加速度感測器、無線三軸加速度感測器、無線三軸溫度加速度感測器等。

2、 智能無線振動採集儀
智能無線採集儀是一款智能化、專業化的無線電子裝置，用以採集感測器的溫度、振動、加速度等數據信息。它集成了RS232、RS485、乙太網、4G等豐富介面，具有數據採集、處理、存儲與發送等功能，能夠可靠地把設備數據傳輸到雲平臺。

3、智能振動監測系統雲平臺

　數控機床機械部分的故障與普通機床機械部分的故障有許多共同點，因此在對機械故障進行診斷及維修時，有許多地方是相通的。但是，數控機床的機械結構有很大的簡化，使其機械結構的故障呈現出一些新的特征，比如傳動鏈縮短，傳動部件的精度高，機械維護的面更廣。

　　1、數控機床機械結構

　　1.1 主要組成

　　(1)主傳動系統;

　　(2)進給傳動系統;

　　(3)實現機床某些部件自動動作和輔助功能的系統和裝置，如排屑、防護等裝置，刀架和自動換刀裝置，自動工作台交換裝置;

　　(4)特殊功能裝置，如刀具破損監控、精度檢測和監控裝置。

　　1.2 主要機械部件

　　⑴主軸部件：提供切削功率、在高檔數控機床中還具有C 軸功能及定向功能

　　⑵進給部件：在伺服電機的驅動下完成直線運動的定位、進給。

　　⑶迴轉運動部件：指旋轉軸如：B軸、A軸

　　⑷自動換刀裝置：數控車床的轉塔刀架、加工中心的刀庫及換刀機構

　　2、數控機床機械故障診斷

　　數控機床機械故障的診斷技術，分為簡易診斷技術和精密診斷技術

　　2.1簡易診斷技術：也稱為機械檢測技術。對機床進行問、看、聽、摸、嗅等。

　　2.2精密診斷技術：根據簡易診斷中提出的疑難故障，由專職故障精密診斷人員利用先進測試手段進行精確的定量檢測與分析，找出故障位置、原因、數據，確定修理方法和時間

　　2.2.1常用故障診斷方法

　　(1)直觀法(望聞問切)

　　問—機床的故障現象、加工狀況等

　　看—CRT報警信息、報警指示燈、熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護器脫扣、觸點火花等

　　聽—異常聲響(鐵芯、欠壓、振動等)

　　聞—電氣元件焦糊味及其它異味

　　摸—發熱、振動、接觸不良等

　　(2)CNC系統的自診斷功能

　　(3)數據和狀態檢查

　　(4)報警指示燈顯示故障

　　(5)備板置換法(替代法)

　　(6)將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，就能快速判斷故障的部位。

　　(7)敲擊法

　　數控系統是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或介面槽接觸不良都會

　　引起故障。可用絕緣物輕輕敲打疑點處，若出現，則敲擊處很可能就是故障部位。

　　(8)升溫法

　　設備運行較長時間或環境溫度較高時，機床就會出現故障，可用電吹風、紅外燈照

　　射可疑的元件或組件。確定故障點。

　　(9)功能程式測試法

　　(10)隔離法

　　隔離法是將某些控制迴路斷開，從而達到縮小查找故障區域的目的。

　　(11)測量比較法

　　為了檢測方便，在模板或單元上設有檢測端子，用萬用表、示波器等儀器對這些端子的電平或波形進行測試，將測試值與正常值進行比較，可以分析和判斷故障的原因和及故障的部位。各種故障診斷方法各有特點，要根據故障現象的特點靈活的組合應用。

　　2.2.2 機械振動檢測診斷法

　　以機床振動作為信息源，在機床運行過程中獲取信號，對信號作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來判別有無故障、根據由以往診斷經驗形成的一些判據來確定故障的性質並綜合一些其他依據來進一步確定故障的部位。具有實用可靠、判斷準確的特點

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