关于简易故障诊断中全频振动参数的现场应用

Posted 2022-12-03 雪花儿帅帅

目前，各种振动分析软件系统功能越来越丰富，以振动频率分析故障特征已经成为振动故障分析的主要手段之一，但相比频谱分析的简易故障诊断在现场故障判断中同样有着不可替代的作用和效果。
        首先来讲全频下的振动位移，位移与振动的频率关系不大，主要体现在测量系统的刚性上和基础松动上是非常有效的。设备的刚性一般沿垂直方向约束较大，水平方向相对较弱，现场测量中，如果水平方向的振动位移较大，而速度和加速度相对不大的时候，特别是肉眼观察设备明显“晃动”，往往是结构刚性的问题；再有考察设备的水平和垂直方向的振动位移，如果垂直方向明显大于水平方向，一般可以判定基础存在地脚松动或螺栓断裂问题。
        对于振动的速度测量，理论上讲速度与频率成1次关系，速度较大（加速度相对较小），一般对应于转子平衡/联轴器对中问题。特别是参照国家和国际振动标准，判定设备振动是否超标，对于判断设备是否必须检修，是一个好的办法，避免过度检修，选择最佳的检修时间有着很现实地意义；另外在转动设备的验收（包括电动机），目前各制造厂家仍然执行国际（国家）以振动烈度（速度）来进行判定设备是否符合要求；特别是在考察设备振动速度（包括位移）的时候，使用模拟表测量数据的时候，如果数据有明显地波动情况，那怕是较小的波动，也可能预示设备，尤其是滚动轴承出现了“摩擦”问题，比如：轴承内圈与轴/外圈与轴承座/轴承几何尺寸有问题（比如钢圈椭圆），造成“耍套”或轴承滚动体瞬间“卡死”等问题。
        对于振动加速度的测量，由于理论上讲加速度与频率成2次关系，加速度的增大，往往表明振动频率的升高，产生了相对的高频振动，而对于一般设备轴承或齿轮是产生高频振动的主要部件。加速度的升高，特别对于滚动轴承来说，预示着疲劳的产生，而早期的轴承疲劳，可能在速度或位移上并没有特别明显的表现，随疲劳的发展，轴承的振动位移和速度将会有明显的增大，且当其速度超过振动标准的时候，则到了最佳的检修更换轴承的时机（当然是对于可以切换/有备用设备的情况）；对于摩擦问题，特别是不稳定的摩擦问题，由于不稳定的冲击信号，一般也可能造成加速度的升高和波动。
        以上是针对使用简易诊断仪器的一点体会和现场经验，在此基础上再配合精密诊断中的频率分析等功能，往往可以收到比较好的效果。
        建议：对于一般的非再线监测的设备尽量采用简易诊断进行巡回检查（比较经济/方便），发现问题后（或者判断有困难的时候），再通过数据采集进行较为精密的分析，来查找故障原因。特别是目前简易诊断分析仪器，也具备了简单的频率分析功能，将此分析功能与振动测量结合起来，在现场诊断中是一般大多数问题都是可以解决的。

        再次说明一点：全频下的振动测量数据对于判定设备故障，有着频率分析不可替代的作用，有些信息是频率分析所不能完全获得的，应该充分利用这些信息。这也是目前国际标准化振动组织一直没有废除简易振动标准的原因。

其实不论采用位移或速度，除时域、频谱、相位等之外还需考虑幅值诊断方法，对机器的所有测点振幅列一个表，比较哪个测点的振动大，还是所有测点的振动都大，哪些故障会产生很大的振动，那些故障产生不了这么大的振动，从而可以排除一些故障，在频谱一对多的关系中缩小范围。不能忽视的是采用的加速度传感器还是位移传感器，这两者不一样。