據(jù)估計，由于計劃外停機，工業(yè)制造商每年要承擔高達500億美元的成本，維護費用占總生產(chǎn)成本的15％至40％。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)清楚地說明了為什么預測性維護是工業(yè)4.0時代討論最多的話題。通過有針對性的方法提前預測和預防嚴重故障的能力，有望大大提高設備的正常運行時間，同時降低維護成本。

持續(xù)狀態(tài)監(jiān)測在預測性維護實踐中起著重要作用，而關(guān)鍵的監(jiān)測參數(shù)是振動。設備振動揭示了對多個組件問題的重要見解，這些問題可能會降低流程質(zhì)量并最終導致生產(chǎn)停工。在深入探討振動監(jiān)測的基本知識之前，讓我們快速了解一下預測性維護對現(xiàn)代工業(yè)的價值。

工業(yè)4.0中的預測性維護

由于計劃外停機成本比計劃內(nèi)停機成本高得多，因此預防性維護已成為幾十年來的行業(yè)標準。然而，僅僅為了謹慎而進行的冗余維護活動也不是一個最佳方法。一項研究表明，高達一半的預防性維護費用被浪費掉了，這直接影響到了企業(yè)的利潤。更不用說，只有20%的機器故障與使用壽命有關(guān)，而其他80%的機器故障是偶發(fā)事件。因此，一個基于常規(guī)的維護方案并不一定能保證及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

預測性維護通過持續(xù)監(jiān)測和分析機器健康狀況來主動診斷和預測故障，從而克服了這些缺陷。作為工業(yè)4.0革命的核心支柱，預測性維護利用新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來收集機器內(nèi)部所有事件的數(shù)據(jù)。將豐富的實時和歷史資產(chǎn)數(shù)據(jù)與機器學習和預測分析相結(jié)合，可以有效地研究和確定不同的故障類型及其根本原因和之前的癥狀。一旦設備出現(xiàn)危險信號，就可以安排檢查和維修，以避免災難性停機事件發(fā)生。

與預防性維護相反，預測性維護利用有關(guān)實際資產(chǎn)績效的大量數(shù)據(jù)，而不是推測的定期計劃。這消除了過度檢修和由此導致的停機時間，同時仍可確保無縫且可靠的設備運行，以實現(xiàn)最佳的產(chǎn)量。據(jù)德勤稱，預測性維護平均可將生產(chǎn)效率提高25％，將故障減少70％，并將維護成本降低25％。適當?shù)木S護還有助于延長資產(chǎn)的使用壽命。

一家制藥制造廠在泵、電機和風扇上安裝了振動傳感器，在疏水閥、過濾器和暖通空調(diào)管道上安裝了一系列其他傳感器。結(jié)果是：

▲提高了設備的可靠性，在頭兩個月內(nèi)發(fā)現(xiàn)了31個問題

▲停機時間從29％減少到9％

▲預防性維護的間隔時間增加了2倍

該制藥廠在2019年上半年實現(xiàn)了零停機時間（與前一年的四次停機事件相比）。新的維護策略還將軸承和皮帶故障時間延長至每六個月一次，而之前的時間為48天。

預測性維護是對傳統(tǒng)預防性維護方法的改進，因為它有助于及時預防故障，使您可以對工作進行優(yōu)先排序，僅處理必要的維護和修理，甚至可以延長設備的使用壽命。

預測性維護的振動監(jiān)測

對于廣泛應用于各行各業(yè)的旋轉(zhuǎn)設備來說，振動即使不是即將發(fā)生故障的首要指標，也是其中之一。振動強度的不必要增加會對部件產(chǎn)生有害的力，從而危及設備的使用壽命和質(zhì)量。如果不及時干預，設備故障和流程關(guān)閉是不可避免的。

配備傳感器（如加速計）的機器可以讓制造商隨時掌握振動模式的任何變化。持續(xù)監(jiān)測非常有益，因為振動問題通常不會升級并導致設備損壞。通過在早期階段密切監(jiān)控和檢測趨勢，技術(shù)人員將有足夠的時間在故障發(fā)生前進行應對。

無線振動監(jiān)測

雖然振動傳感器在工業(yè)環(huán)境中并不是新鮮事物，但較舊的傳感器類型通常是基于有線的，因此部署流程繁雜且昂貴。因此，它們的適用性通常僅限于高價值的關(guān)鍵資產(chǎn)。另一種收集振動數(shù)據(jù)的方法是讓技術(shù)人員使用便攜式設備進行定期測量。不用說，這是耗時且勞動密集型的，但卻無法提供對機器運行狀況的無縫、持續(xù)的見解。這在兩次檢查之間的時間間隔內(nèi)，有可能出現(xiàn)問題，并且在發(fā)現(xiàn)損壞之前無人處理。

使傳感器具有無線連接，有望滿足大規(guī)模、遠程振動監(jiān)測的預測性維護需求。在大多數(shù)情況下，傳感器需要每分鐘或每幾分鐘發(fā)送一次振動數(shù)據(jù)，因此無線通信比有線通信提供了一種可行且更具成本效益的選擇。利用超低功耗技術(shù)，如低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN），傳感器網(wǎng)絡可以使用獨立電池自供電，可以運行數(shù)年，從而大大簡化了安裝和維護。更重要的是，遠程和亞GHz無線鏈路可確保在廣闊的金屬工業(yè)環(huán)境中從分布式傳感器進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，同時避免來自擁擠2.4GHz頻段的干擾。它還支持星形拓撲部署，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡相比，它的設置和管理要簡單得多。

審核編輯 黃宇