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應(yīng)用頻譜分析法檢測風(fēng)機(jī)振動故障
2015-05-11
應(yīng)用頻譜分析法檢測風(fēng)機(jī)振動故障
摘要：介紹了利用數(shù)據(jù)采集器對回轉(zhuǎn)機(jī)械振動信息進(jìn)行采集的操作流程，重點(diǎn)闡述了風(fēng)機(jī)振動故障的振動波形、特征頻率，利用頻譜分析判斷故障機(jī)理，進(jìn)行設(shè)備故障診斷。
振動是回轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時的重要特性。利用數(shù)據(jù)采集器對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的振動信息進(jìn)行采集，然后通過振動頻譜分析，可以快速、準(zhǔn)確地診斷出如轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)軸彎曲、軸承損壞與松動、軸系不對中及動靜件摩擦等故障存在的原因，從而達(dá)到故障早期發(fā)現(xiàn)、診斷迅速及時、結(jié)論定點(diǎn)定量、機(jī)理清楚明白之目的。
1具體操作流程
機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)振動信息采集的操作流程見圖1。 其中被測對象是指所要檢測設(shè)備的某一部件，基頻是指被測對象的基本回轉(zhuǎn)頻率；檢測內(nèi)容包括檢測方向（水平、垂直、軸向）、譜圖類型（波形圖、速度頻譜圖、加速度頻譜圖）等；查找具有代表性的振動信息特征是指剔除沖擊信號以后尋找含有一定規(guī)律性的譜線族（如削波、軌跡尖角、某一倍頻振值升高等）；判斷振動值是否異常是指將波形或頻譜圖所反映的較大振值與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較并得出評判結(jié)果；分析故障機(jī)理主要是根據(jù)波形或振動值超標(biāo)時所在頻率段綜合分析、判斷出故障發(fā)生的原因。在該過程中信號測試是基礎(chǔ)，查找具有代表性的振動信息特征是核心，分析故障機(jī)理是關(guān)鍵。
2信息的采集
2.1檢測部位的選擇
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子及其支撐系統(tǒng)是設(shè)備的核心部件，70%的設(shè)備故障都和轉(zhuǎn)子及其組件有關(guān)。因此回轉(zhuǎn)機(jī)械的信號采集主要以轉(zhuǎn)子振動信息和支承軸承座振動信息為主。一般把軸承處選為主要測點(diǎn)，把機(jī)殼、箱體、基礎(chǔ)等部件選為輔助測點(diǎn)。
2.2測點(diǎn)的布置 由于不同故障、不同頻段在測試方向上的敏感程度不同，故在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動信息的采集上，對于低頻信號（工頻5倍以下）分垂直、水平、軸向3個方向；對高頻信號（1kHz以上），由于對方向性不太敏感，故只測垂直或水平一個方向即可。為了保證所測數(shù)據(jù)的可比性，測點(diǎn)一經(jīng)選定就應(yīng)作出相應(yīng)標(biāo)記，以使每次測量都在同一測點(diǎn)上進(jìn)行，同時保證每次測量時設(shè)備的工況都相同。在選擇測點(diǎn)時還應(yīng)該考慮環(huán)境因素的影響，盡可能地避免選擇高溫、高濕、出風(fēng)口和溫度變化劇烈的地方作為測量點(diǎn)，以保證測量結(jié)果的有效性。
3測量結(jié)果的分析
3.1 根據(jù)時間波形初步分析
一般而言，單純不平衡的振動波基本上是正弦式波形，徑向振動較大，振動隨轉(zhuǎn)速變化明顯，振動強(qiáng)度正比于轉(zhuǎn)速的平方；單純不對中振動波形比較穩(wěn)定、光滑、重復(fù)性好，波形在基頻正弦波上存在兩倍頻次峰，平行不對中振值主要反應(yīng)在徑向，角度不對中振值主要反應(yīng)在軸向，且對負(fù)荷變化較敏感；轉(zhuǎn)子組件松動及干摩擦產(chǎn)生的振動波形比較毛糙、不平衡、不穩(wěn)定，還可能出現(xiàn)削波現(xiàn)象，松動方向振動大，振動隨轉(zhuǎn)速變化敏感；碰磨一般存在“削頂”波形；自激振動，如油膜渦動、油膜振蕩等，振動波形比較雜亂，重復(fù)性差，波動大。波形分析具有簡捷、直觀的特點(diǎn)，可對設(shè)備故障作出初步判斷。但在實際檢測中，單純出現(xiàn)某一明顯特征波形的情況很少，往往都是以合成振動引起的疊加波形出現(xiàn)。因此，要進(jìn)一步精確判斷故障發(fā)生的原因，還需利用頻譜分析。
3.2 頻譜分析
頻譜分析的目的是將構(gòu)成信號的各種頻率成分分解開來，以便于對振源的識別。由于各種振動零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必定產(chǎn)生某一種相應(yīng)的特征頻率，故通過某一頻率的振動烈度強(qiáng)弱，可判別振動來源，而且這一特征頻率始終與基頻（即被測對象工作頻率）保持某一倍數(shù)關(guān)系。常見振動原因及特征頻率見表1。
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