在现代工业中，对关键旋转设备（如风机、水泵、压缩机、汽轮机、齿轮箱等）进行持续、可靠的状态监测是保障生产安全、实现预测性维护的核心。振动在线监测系统作为最重要的技术手段之一，能够实时捕捉设备的健康状态，为故障诊断和维修决策提供精确数据依据。本文基于国际标准框架，阐述振动在线监测系统的关键技术要素。
一、系统概述与测量类型
振动在线监测系统通过在机器本体上安装传感器，持续测量并分析振动信号，实现对设备状态的不间断监控。系统的测量通常基于以下三种类型：
1.非旋转部件振动测量（绝对振动）：
通常使用惯性式传感器（加速度计或速度传感器） 进行测量。
传感器安装在轴承座、机壳等非旋转结构上，测量的是该点的绝对振动，通常以速度或加速度值表示。
这是最常见、最基础的监测方式，适用于绝大多数旋转机械。
2.相对轴振动测量：
通常使用非接触式电涡流传感器进行测量。
传感器安装在轴承座上，探头指向旋转轴，测量的是轴与轴承座之间的相对位移。
该测量对评估转子的动态行为（如油膜涡动、摩擦等）至关重要，尤其适用于具有滑动轴承的大型高速设备。
3.绝对轴振动测量：
这是最全面的测量方式，旨在获取旋转轴本身的绝对运动。可通过两种方法实现：
使用安装在轴上的无线惯性传感器直接测量。
组合测量法：更为常见，即将一个非接触式传感器（测相对轴振）和一个惯性传感器（测轴承座绝对振）紧密安装在同一位置。通过将两个传感器的信号进行矢量合成，最终得到轴的绝对振动值。此法必须确保两个传感器的信号时间基准同步，以避免误差。
二、核心测量参数与频率范围
1. 频率范围：
为确保能捕捉到各种潜在的故障特征，在线监测系统必须进行宽带振动测量。频率范围的选择并非固定不变，而应根据机器及其零部件的类型确定。
示例：对于装有滚动轴承或齿轮箱的设备，由于故障特征频率较高，必须选择比仅有滑动轴承的设备更宽的高频范围（通常远高于传统的 1000 Hz）。
注：过去 10 Hz - 1000 Hz 的范围可能仅适用于验收测试，而针对状态监测的诊断需求，往往需要更宽的频带。
2. 测量参数与幅值：
系统可测量以下物理量，并根据监测目标选择评估标准：
振动位移（单位：μm）：常用于评估低转速设备或关注位移量的场合，对于轴振动，通常关注峰-峰值（Peak-Peak）。
振动速度（单位：mm/s）：最常用于评价旋转机械的宽带振动。其均方根值（RMS） 与振动能量密切相关，能较好地反映振动的总体烈度，是国际通用评价标准的基础。
振动加速度（单位：m/s²）：对高频故障（如轴承、齿轮早期故障）非常敏感，常用于冲击和高频成分的分析。
3. 振动烈度：
系统在机器多个规定测量点（通常在每个轴承座）和方向（垂直、水平、轴向）上进行测量后，将在规定运行条件下测得的最大宽带振动值定义为该机器的振动烈度。对于大多数机器，此值可直接代表其整体振动状态，是触发报警的关键参数。但是对有些机器采用这种方法是不适当的，应在若干测点上对测量位置分别进行振动烈度评定。
三、测量位置与方向的选择
传感器的安装位置和方向直接影响监测的有效性。
1.最佳位置：
传感器应安装在轴承或轴承支座上，或能明显传递并响应旋转部件动态力的刚性结构上。这些位置能最真实地反映机器的整体振动特性。
2.测量方向：
验收测试/全面诊断：需在三个相互垂直的方向（垂直、水平、轴向） 上进行测量，以全面掌握振动特性。
运行监测：为降低成本和提高效率，通常至少在一个或两个径向方向（水平/垂直） 上进行监测。轴向振动测量通常作为补充，主要用于评估推力轴承的状态，在承受巨大轴向力的设备上尤为重要。
四、在线监测系统的价值
整合了上述技术要点的振动在线监测系统，不再是简单的数据记录器，而是一个强大的决策支持工具。它通过：
1.实时性：连续监测，及时发现异常。
2.多参数性：同步测量位移、速度、加速度，覆盖从低频到高频的故障特征。
3.综合性：结合绝对振动与相对振动，全面评估转子-轴承系统状态。
4.智能化：基于“振动烈度”等指标自动报警，并通过趋势分析预测故障发展。
最终，该系统为实现从“事后维修”到“预测性维护”的转变提供了坚实的数据基础，显著提高了设备可靠性、安全性和生产效率。
