1.概述

振动在旋转机械设备故障中占了很大比重&＃xff0c;是影响设备安全&＃xff0c;稳定运行的重要因素。振动直接反应了设备的健康状况&＃xff0c;是设备安全评估的重要指标。通过对振动分析方法的调查&＃xff0c;熟悉一般的振动分析流程及方法&＃xff0c;从而对检测设备进行故障诊断及趋势预测。

2.目的

调查并理解振动分析的方法和手段&＃xff0c;从而通过不同的振动分析方法准确定位机械故障&＃xff0c;提高维护效率。

3.详细

3.1.振动信号

3.1.1.机械振动的类型

按照振动历程和信号的特点分类&＃xff0c;参见图3.1

图3.1 振动类型按振动历程和信号的特点分类

按照振动产生的原因分类&＃xff1a;

自由振动&＃xff1a;给系统一定的初始能量后&＃xff0c;系统所产生的振动。若系统无阻尼&＃xff0c;则系统维持等幅振动&＃xff1b;若系统有阻尼&＃xff0c;则系统为衰减振动。

受迫振动&＃xff1a;振动由于周期变化的外力作用所引起&＃xff0c;如不平衡、不对中所引起的振动。

自激振动&＃xff1a;在没有外力作用下&＃xff0c;只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动&＃xff0c;如油膜震荡、喘振等。

3.1.2.简谐振动及其三要素

简谐振动是机械振动中最基本、最具有代表意义的振动方式&＃xff0c;振幅、频率、初相角称为简谐振动的三要素&＃xff0c;简谐振动有如下特征&＃xff1a;

图3.2 简谐振动及其三要素

3.1.3.振幅、频率、相位在工程振动中的意义

3.1.3.1.振幅

振幅是物体动态振动的幅度&＃xff0c;振幅是振动强度和能量水平的标志&＃xff0c;是评价机器运转状态优劣的主要指标。它的量值可以表示为峰峰值、峰值、有效值(均方根值)。

图3.3 振幅的峰峰值、峰值、有效值

工程应用中表示振动幅度的参数有位移、速度、加速度。位移的量值为峰峰值&＃xff0c;单位是微米µm或者毫米mm&＃xff0c;振动位移具体的反映了振动幅度的大小。速度的量值为有效值(均方根植)&＃xff0c;又称振动烈度&＃xff0c;单位为毫米每秒mm/s&＃xff0c;是位移的变化速率&＃xff0c;振动速度反映了能量的大小。

加速度的量值为峰值&＃xff0c;单位为米每平方秒m/s2或重力加速度g(1g&＃61;9.8m/s2),振动加速度反映了振动速度的变化率&＃xff0c;加速度越大代表施加在系统上的作用力越大。

时域波形幅度参数的选择&＃xff1a;振动幅值是振动分析中经常使用的重要振动参数之一&＃xff0c;它与机器存在的潜在故障的严重程度成正比&＃xff0c;并且也是显示机器状态的首选参数之一&＃xff0c;当信号频率在10hz以下时&＃xff0c;位移测量比较便利&＃xff0c;当机器内部所产生的振源频率超过5000hz以上&＃xff0c;推荐应用加速度&＃xff0c;当机器的振源频率范围在5-5000hz时&＃xff0c;一般选择测量振动速度。

3.1.3.2.频率

频率代表每秒振动循环的次数&＃xff0c;是分析振动原因的重要参数&＃xff0c;对于旋转机械来说&＃xff0c;转子每旋转一周就是完成了一个振动过程&＃xff0c;转速单位为转每分钟&＃xff0c;缩写为CPM&＃xff0c;旋转频率f&＃61;CPM/60。许多振动与转速相关&＃xff0c;因此振动频率也可以用转速频率的倍数来表示&＃xff0c;倍频就是用转速频率的倍数来表示振动频率&＃xff0c;其中&＃xff0c;一倍频&＃xff0c;即实际运行转速频率又称为工频、转频、基频。

3.1.3.3.相位

相位代表给定时刻振动物体被测点相对于固定参考点的角位置&＃xff0c;单位是度。相位反应机器某一部分的振动与另一部分振动的相互关系&＃xff0c;相位分析是一个强有力的工具&＃xff0c;可用于协助查找故障。

3.1.4.机械振动测量及评价标准

参照国标GB/T6075(在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动)或ISO10816&＃xff0c;在GB/T6075的总则部分中规定了使用以下测量量&＃xff1a;振动位移&＃xff0c;以微米(µm)为单位&＃xff0c;振动速度&＃xff0c;以毫米每秒(mm/s)为单位&＃xff0c;振动加速度&＃xff0c;以米每二次方秒(m/s2)为单位&＃xff0c;详细细节请参照标准。

3.1.5.振动信号的分析方法

针对振动信号的上述特征&＃xff0c;可有如下分析方法&＃xff1a;

1)时域分析(波形、轴心轨迹、轴心位置)

2)频域分析(傅里叶变换、频谱、相位、瀑布图、滤波分析、细化谱、倒频谱、包络分析)

3)变速分析(波特图、阶次分析、极坐标图、级联图)

4)趋势分析

实际上&＃xff0c;经过采样得到原始振动数据后&＃xff0c;就时域分析和频域分析两种。时域分析是对原始振动数据的显示&＃xff0c;频域分析是对经过傅里叶变换后数据的显示&＃xff0c;只是显示的方法不同而已。例如轴心轨迹是对相同部位两个方向波形的合成&＃xff0c;瀑布图是不同时刻的频谱显示&＃xff0c;波特图和极坐标图分别表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。

未完待续......