如何实施状态监测

随着工业生产使用更多、更复杂的机器，状态监测的可靠性变得越来越重要。状态监测为有效的预测性维护铺平了道路。通过这种方式，制造过程可以在实现高性能的同时降低生产设备的整体成本，并且可以减少计划外的停机时间。本期选购指南将向您展示如何实施状态监测。

01状态监测和预测性维护

状态监测是指在工业生产中使用监测技术来监督机器和系统，及早发现错误并防止生产停机。传感器监控机器的各个参数，如振动和温度，并将结果报告给评估单元。这意味着可以在故障发生之前停止机器，从而快速检测并纠正问题。状态监测主要应用于过程和制造工厂，特别是那些长时间运行的具有旋转或移动部件的机器。

预测性维护并不是一个新概念，但它因工业4.0和工业物联网等技术的进步而加速发展。预测性维护出现之前是常见的维护方法，旨在通过定期维护保持机器的良好运行状态，以防止设备故障。

预测性维护的目标是只在实际需要时进行维护。为了实现这一目标，使用数字传感系统来监控各种机器运行特性，如振动、热量和电流。利用这些状态数据，可以对何时需要进行干预以应对性能下降或磨损进行预测。

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02用于状态监测的软硬件

传感器

传感器可以以多种方式监控设备，以尽早发现问题和错误来源。基于状态的维护传感器的关键特性包括：

振动分析和诊断：振动传感器用于监控旋转机器上的轴和轴承。

检测液压油中的颗粒（油液状态分析）：润滑油的成分可以用电子显微镜扫描。这使您能够确保机器的顺利运行，并及时订购新材料。

红外热监测（红外热成像）：过度发热可能是部件故障的迹象，特别是电气电缆和接头。红外或热成像传感器可用于检测发热异常。

声学监测（超声波和声发射）：数字超声波设备可以测量轴承上的高频信号，并将其评估为声学信号。这使得预测运动轴承中的摩擦和缺陷成为可能，这对于高速机械应用和高压流体尤为重要。

油液状态传感器：传感器用于对油液成分进行光谱分析，以识别关键污染物。根据污染颗粒的类型，便可以确定原因并采取适当的对策。

继电器

除了传感器，继电器也可用于监控机器功能，并在检测到故障时触发断路器。继电器常见的监控应用包括：电压监控、相位监控、温度监控、电流监控、频率监控、速度监控、转速监控等等。

状态监测系统（CMS）

状态监测系统（CMS）不仅评估机器数据，还可以集中收集、对齐和检索任何终端设备上的数据。例如，公司可以为其员工提供关于个别机器状态（维护）、整个生产过程信息（过程管理）或故障原因和损坏统计评估（质量管理）的需求特定数据。除了机器数据外，您还可以集成建筑管理，并监控生产室的温度或安全门的状态，旨在系统地优化整个生产过程。

通过工业物联网（工业4.0）增强的网络连接为工业企业的流程管理创造了新的可能性，例如生产工厂的端到端数字化、监控和评估（维护4.0）。

产品、流程和生产手段都配备了智能传感器并无线传输数据。这意味着电缆的损坏不再会影响数据评估，而且我们不再需要在凌乱的生产区域安装或铺设额外的电缆。配备无线技术的传感器可以直接安装在机器上，例如，将振动数据无线传输到评估单元。

03监控未来

状态监测的使用程度是否值得升级，取决于公司通过实时数据采集想达成的目的。机器和系统的完全电子化的成本很高，理论上，只有工业巨头才能获得回报。这并不意味着中小型公司无法应用状态监测。相反，他们应该在适合他们的数据驱动框架内实施它，以便保持竞争力和面向未来。为了评估哪些设备需要状态监测，我们将它们分为不同的类别。综合考虑目的、停机时间和影响、维修工作、备件可用性、一般条件和安全方面等，将它们对生产过程的重要性进行优先级排序，并确定控制强度。这样，我们就可以提出一个具有成本效益的个性化维护策略。

随着系统变得越来越复杂，特定的故障排除知识也在增加。通过特殊应用，制造商可以直接评估监控系统检测到的错误，并在必要时远程自动解决。这进一步减少了监控工作，但需要第三方远程访问敏感数据，这又对额外的IT安全提出了要求。