加速度振动传感器在自动扶梯监测系统上的应用

一、自动扶梯监测系统的行业背景

近年中国城市轨道交通快速发展，同时也出现了多起因为自动扶梯机械故障导致重大人员伤亡的事故，为避免重大事故的发生，有必要建立自动扶梯故障监测系统，以及时发现扶梯设备故障。本方案针对自动扶梯建立健康监测系统，对电机、减速器、驱动轮、扶手带等部件进行振动、转速、温度、电流监控，通过对相关指标的联合分析，建立数据库，在设备发生故障前监测相关指标变化的情况以及时发现警情并发出预警，避免重大事故的发生。系统由前端传感系统、高精度数据采集仪、在线监测软件以及网络传输系统等几部分组成。

二、自动扶梯监测系统的监测目的

由于轴承、导轨等磨损问题造成扶梯运行振动过大，长时间振动有可能会引起固定螺栓松动、断裂，造成诸如驱动主机移位的严重事故。机械设备的损坏往往有一个逐渐发展的过程，在故障的早期阶段，从外观上看不到，当损伤程度发展到一定阶段，则可能突然出现机毁人亡的重大事故。但是设备早期的故障，例如轴承或齿轮磨损，在振动信号中已经有所体现，通过适当的数据处理可以提早发现。因此针对不同的故障，可以在关键部件处布置传感器进行监测。

三、自动扶梯监测系统传感器作用

（1）监测对象及传感器

振动加速度传感器：振动加速度传感器监测各机械部件的振动信号，当轴承、齿轮、轨道磨损或者地脚螺栓松动时时，振动信号将会发生变化，通过提取信号峰峰值、峭度指标、有效值、主频幅值、低频或高频幅值等特征指标，并结合倒谱、包络谱等分析方法可以有效捕捉故障的早期特征。

（2）动态数据采集仪

本方案采用国际主流的 24 位 AD 高精度、高动态范围数据采集仪对传感器的信号进行模数转换和预处理。该监测型采集仪，采用防风、防尘、防潮，强抗电磁干扰设计，可以满足比较恶劣的现场环境。轨道交通站台有多台自动扶梯，可以分布式布置采集仪分别进行数据采集。

四、自动扶梯监测系统森瑟科技传感器产品

310AT温振一体传感器：

310AT系列产品一款温振同步测量的工业用IEPE加速度传感器，其特点是采用环形剪切模式的陶瓷晶体为敏感元件，具有长期保持输出稳定的特性。此加速度传感器的内部电路是在IEPE系统的两线制上同时提供恒流源激励和传输低阻抗电压输出信号，集成的温度传感器以电压信号传输温度信号，信号地内部屏蔽，并与外壳隔离；同时信号放大电路设计考虑了极性反向保护。外壳采用激光焊接工艺以保证产品的密封性；输出连接头采用标准的MIL-C-5015玻璃绝缘连接器以满足不同环境下使用时输出的稳定性。310AT系列加速度传感器除了粘合剂安装还提供了1/4-28的螺纹孔以便牢固安装；310AT系列加速度传感器具有宽频带响应和抗冲击的特性，所以对环境比较恶劣的工业振动监控和测量使用来说，310AT绝对是一款理想的加速度传感器。另外，森瑟科技还提供与标准MIL-C-5015接头配套的线缆，型号20A-L可选，

IN-SDG数据采集器：

IN-SDG智能振动变送器是基于设备制造商向运维商转变，全设备生命周期概念的提出，大数据，人工智能概念的提出和智慧工厂的概念以及通讯方式的改变，5G应用的出现为背景而开发。IN-SDG智能振动变送器主要用于检测大型滑动轴承类设备：如汽轮发电机，大型轴流风机，大型空压机组。带齿轮箱的滚动轴承类设备，如风力发电机，轧机，各种泵和鼓风机。

在对设备进行长期监测之后，将不断积累设备在每个时期的运行状态数据，根据这些历史数据，通过拟合方法，得到数据的拟合曲线，该曲线即可反映数据的变化趋势，即为设备运行状态的变化趋势。通常随着设备的使用时间变长，设备由于损耗等原因，状态不断劣化，振动数据则不断增大。根据趋势曲线便可了解设备劣化速度，并预测在未来的一定时间内是否会达到或者超过危险门限。趋势预测可以在设备未达到损坏之间而预知并及时采取适当的维修对策，实现设备的预测维修。