智能传感器与故障诊断系统助力真空泵设备预测性维护

01 应用背景

真空泵作为广泛应用于多个工业领域的关键设备，其稳定运行对于保证生产效率和产品质量至关重要。然而，在实际运行过程中，当真空泵发生故障会直接影响到设备的性能和使用寿命，进而影响企业的生产效率和维护成本。真空泵在维护过程中遇到的常见故障问题包括：频繁漏气问题、性能衰减难以预测、诊断复杂度高、维护成本高昂、自动化和智能化程度不足等。

针对如上痛点，企业通常需要采取一系列措施，比如实施预测性维护策略、优化维护计划以及自动化监测和智能诊断系统。捷杰传感自主研发的温振一体传感器以及设备智能在线监测平台，能够轻松地解决以上问题。

真空泵

02 应用方案

本方案依托温振传感器VB40和温度传感器GTS40-A的简易部署优势，以无线LoRa的方式将数据传输至网关，网关将数据汇聚至平台，构建一套针对真空泵的基本状态监测系统，旨在实现早期故障预警与性能评估，减少非计划停机时间，确保生产连续性。

传感器参数、特点介绍

组网架构图

传感器安装点位

•温度传感器：传感器被置于泵壳体表面或油封式真空泵的油箱上，以实时监控运行温度，预防过热导致的设备损坏，确保稳定的运行环境。

•温振传感器：温振传感器紧固于泵体或电机外壳关键位置，尤其是接近轴承及旋转组件，以高灵敏度捕捉振动幅度的变化。这有助于早期识别出如不平衡、轴对中不良或轴承磨损等潜在故障迹象。

安装测点示意图

通过上述温振传感器的合理布局，本方案不仅实现了真空泵运行状态的持续跟踪，还为设备健康管理提供了数据支持，是迈向设备预测性维护坚实的一步。此方案的实施，要求极低的系统集成复杂度，易于操作与维护，非常适合于寻求成本效益与维护效率双重提升的企业应用。

03 自诊断预警

2024年4月29日上午九点，厂房外一楼真空泵设备运行状态出现异常（见上图安装测点示意图），报警类型为：振动异常，报警测点的温振传感器位于真空泵外侧，智能运维平台也给出了报警结论，见下图1。

图1 平台自诊断界面

04 分析师复核

运维人员通过分析其振动信号，以期找到故障原因。如图2即为异常信号三个方向的时域及频域结果。由图2（a）可知，异常工况下的真空泵振动速度信号的原始时域波形呈现畸变的正弦波；由图2（b）可知，三个方向的频谱图皆出现1X和3X倍频分量（转速为1450r/min），并以Z方向速度量级最大。

（a）时域波形结果

（b）频谱结果

图 2异常信号三个方向的时域及频域结果（上午）

综合以上结果，可初步判断设备疑似存在转子不对中、转子弯曲、转子/轴磨损或腐蚀、转子上异物附着缺陷。

上午经运维人员简单保养并重新运行后，设备运行暂无异常。但当天下午设备再次进行报警，对当时段的信号进行频域分析，结果如图3所示。由图可知，该设备仍存在1X、3X并新增了6X倍频分量；且由图4的监测温度变化趋势可知，设备本体运行温度仍存在上升的趋势，建议对设备进行停机详细复查。

（a）时域波形结果

（b）频谱结果

图3 异常信号三个方向的时域及频域结果（下午）

图4 真空泵设备监测温度随时间变化趋势

05 检修验证

经厂家回厂拆修后发现设备内部存在转子油污、叶片爆裂、缸体轻微磨痕、轴套磨损等问题，如图5所示，与第二节数据分析及结论一致。更换相应部件并进行保养后对试运设备再次检测，振动频谱结果中的故障特征频率消失，振动烈度等特征参量降至正常，设备整体运行状态良好。

（a）转子油污、叶片爆裂

（b）轴套磨损

图5 真空泵异常部件示意

06 客户价值

通过对真空泵设备进行实时状态监测和趋势感知，及时检测设备故障位置、原因和发展程度，科学评估设备运行状态，实现预测性维护，降低非计划停机时间，最大化减少对生产产出和产品品质的的影响。