机械状态监测之振动检测与故障诊断技术


振动检测是状态检测的手段之一振动的强弱与变化和故障有关非正常的震动感增强表明故障趋于严重;不同的故障引起的振动特征各异相同的振动可能是不同的故障;振动信号是在机器运转过程中产生的就可以在不用停机的情况下检测和分析故障;因此识别和确定故障的内在原因需要专门的一起设备和专门的技术人才。

1.机械振动检测技术

机械运动消耗的能量除了做有用功外其他的能量消耗在机械传动的各种摩擦损耗之中并产生正常振动其他的能量消耗在机械传动的各种摩擦损耗之中并产生正常振动如果出现非正常的振动说明机械发生故障。这些振动信号包含了机械内部运动部件各种变化信息。分辨正常振动和非正常振动采集振动参数运用信号处理技术提取特征信息判断机械运行的技术状态这就是振动检测。

所以由此看来任何机械在输入能量转化为有用功的过程中均会产生振动;振动的强弱与变化和故障有关非正常的震动感增强表明故障趋于严重;不同的故障引起的振动特征各异相同的振动可能是不同的故障;振动信号是在机器运转过程中产生的就可以在不用停机的情况下检测和分析故障;因此识别和确定故障的内在原因需要专门的一起设备和专门的技术人才。

2.振动监测参数与标准

振动测量的方位选择

a.测量位置(测点)

测量的位置选择在振动的敏感点传感器安装方便对振动信号干扰小的位置如轴承的附近部位。

b.测量方向

由于不同的故障引起的振动方向不同一般测量互相垂直的三个方向的振动,即轴向(A向)、径向(H向、水平方向)和垂直方向(v向)。例如对中不良引起轴向振动;转子不平衡引起径向振动 ;机座松动引起垂直方向振动。高频或随机振动测量径向而低频振动要测量三个方向。总之测量方向和数量应全面描述设备的振动状态。

测量参数的选择

测量振动可用位移、速度和加速度三个参数表述。这三个参量代表了不同类型振动的特点对不同类型振动的敏感性也不同。

a.振动位移

选择使用在低频段的振动测量(<10HZ)振动位移传感器对低频段的振动灵敏。在低频段的振动振动速度较小可能振动位移很大如果振动产生的应力超过材料的许用应力就可能发生破坏性的故障。

b.振动速度

选择使用在中频段的振动测量(10~1000hz)。在大多数情况下转动机械零件所承受的附加载荷是循环载荷零件的主要失效形式是疲劳破坏疲劳强度的寿命取决于受力变形和循环速度既和振动位移与频率有关,振动速度又是这两个参数的函数振动能量与振动速度的平方成正比。所以将振动速度作为衡量振动严重程度的主要指标。

c.振动加速度

选择使用在高频段的振动测量(>1000hz)。当振动频率大于1000hz时动载荷表现为冲击载荷冲击动能转化为应变能使材料发生脆性破坏。多用于滚动轴承的检测。

以上这三个参量可以互为辅助性的补充和参考。

振动判定标准

a.绝对判断标准。此类标准是对某机器长期使用、维修、测试的经验总结由行业协会或国家制订图表形式的标准。使用时测出的振动值与相同部位的判断标准的数值相比较来做出判断。一般这类标准是针对某些类型重要回转机械而制订的。

b.相对判断标准。对于同一设备的同一部位定期进行检测按时间先后作出比较以初始的正常值为标准以实测振动值超过正常值的多少来判断。

c.类比判断标准。在相同工作条件下多台相同规格的运行设备对各台设备的同一部位进行振动测量根据结果判断,如果某台设备的振动值超过其余设备的振动值一倍以上视为异常。此方法是在无标准可参考的情况下采用。

d、振动判断的显示。一般采用统一的颜色来表示设备的运行振动状态:

深绿色:良好

浅绿色:合格

浅红色:容许值

深红色:劣化状态。

3.振动的测定和分析技术。

振动的测量可以使用便携式状态检测仪对转动设备进行简易监测对转动设备的振动测量还可通过其他仪器进行精密监测。

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