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文檔簡介
1、機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷 振動狀態(tài)監(jiān)測 第2部分:振動數據處理、分析與描述(摘選)(四)機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷振動狀態(tài)監(jiān)測第2部分:振動數據處理,分析與描述(摘選)(四)20090424發(fā)布200912一O1實施4.4.1幅值和相位(波德圖)簡諧振動信號以振幅和相位表示時,需要一個信號作為參考相位.它可以是一轉軸上的旋轉標記,不同的位置或方向上的波較高的旋轉頻率的相位參考.相位可以在0.至360.或_+180.之間表示.當兩個信號代表不同的量時(如力,速度,加速度),應注意正確地解釋其物理意義.注意,對于任何正弦波形,位移滯后速度90.,速度滯后加速度9O.非常普遍地,信號調理設備會改變信號的相位,不同
2、通道之間的相位差應給予補償.正弦波形的幅值與相位可以被繪制成時間的函數.然而,當機器振動的振幅和相位對機器的轉速作圖時,就是波德圖,如圖21所示.l,O90180/.一/|轉速y幅值Y相位,(.)一共振圖21幅值和相位(波德圖)4.4.2極坐標圖(Nyquist圖)極坐標圖中,每一個點(對如圖22中所示的離散的頻率)代數,如果僅顯示它們頂點之間的連線,就是著名的奈奎斯特(Nyquist)圖.旋轉標記.極坐標圖(或/和波德圖)用來精確地識別轉子,軸承,支撐系統(tǒng)的任何共振點(轉速).4.4.3級聯(lián)圖(瀑布圖)線顯示的三維形式,清楚地顯示出振動信號相對于另一個參數疊,一jf;,"器/R21
3、6k./270.注:參數是轉速(r/min)圖22極坐標圖(Nyquist圖)(如轉速,載荷,溫度,時間)的變化,此參數被用作為特定的參數值,如時間.圖23中的樣本級聯(lián)譜是機器在開機和停機區(qū)間的許多振動譜線的一個總圖.正常情況下,級聯(lián)譜圖提供的是頻率(Hz或況下,機器的轉速可以被其他參量(如時間,載荷)代替,在些情況下,它被稱為瀑布圖.當用機器轉速顯示時,記錄轉子轉速和頻率,Hzy轉速,r/minY幅值圖23瀑布圖(級聯(lián)圖)設置管理與維修20113困位參考信號是必要的.圖24的級聯(lián)譜顯示了基本轉速(1X)和其他的明顯的諧波.如果在瞬時轉速范圍內,它也顯示出了轉子臨界轉速的出現(xiàn).圖的形狀將依機器
4、的類型和工況而變化.如圖24是臺3000r/min(50Hz)的汽輪機在開機和停機過程中的級聯(lián)圖.實時分析是指在測量的同時就顯示分析結果的一種分析方而,在本節(jié)中,相對于數據處理的數據采集時間來說,如果處理數據塊比采集它花費更長的時間,就是當數據被采集的過程中,不頻率,Hzy一天的時間y轉速,r/minY"幅值圖24渦輪機級聯(lián)圖各個頻率分量(如葉片,導葉,齒輪嚙合頻率)的實際頻率與轉速的關系.振動的幅值可以在第三個坐標中繪制,這樣它可以相應的棒的高度表示.坎貝爾圖在識別自激振動時特別有用.王,50100,H,b.,.9c_lJ一,lg/.JolOOO20003000x轉速,頻率,Hzr
5、廠一階諧波6二階諧波c幅值d固有頻率e共振轉速產一共振轉速g一失穩(wěn)轉速轉子失穩(wěn)引起的次同步振動圖25坎貝爾圖困設備管理與維修20113數據可能是必要的,為了分析它,有時還要重復地播放.換句話說,采集的數據超過處理數據的數量時,多余的數據會被跳過(即不處理).在模擬系統(tǒng)中,一種普通類型的實時分析儀包含一個濾波器陣列,它可以同時顯示所有這種類型.在數字系統(tǒng)中,振動信號被采樣以獲得逐次的時間記錄,每個記錄通過處理得到譜或其他特性.在記錄開始處理之前,時間記錄的采樣應該完整.但是,一個記錄的采樣與前一個記錄時間長,則所有的信號都被分析了,并且認為分析是實時的.如果處理時間比采樣時間長,部分分析儀處理數
6、據的速度不同,數據被實時處理的最大的頻率范圍是實時帶寬.對于大多數定轉速機器,實時分析不是必需的.但是,對于瞬態(tài)事件,包括開機和停機,實時帶寬太窄可能整個事件,并以一個較低的速度回放來分析它.4.6階比跟蹤(模擬和數字)當從機器上獲得頻率譜時,如果機器轉速變化,得到有意義的平均是困難的,因為來自于特定階次的能量可能反映到一個轉速,借助外部采樣(見4.3.8)控制采樣的速率,振動的特定階輸入到動態(tài)信號分析儀來完成這一過程,稱之為階比跟蹤.階比跟蹤首先應有一個跟蹤濾波器用于迭混保護和將轉速信號變換為采樣頻率(關注的最高頻率的2.56倍)的比率合成器.與對轉速改變率的限制一樣,噪聲和精度將決定計算的
7、階比跟蹤級數,并將該過程數字化.計算階比跟蹤時,振動信號和轉速信號都將以固定的采樣頻率數字化.轉速信號為每一轉建立采樣頻率,振動信號被插值和重采樣在合適的時問間隔為了階次分析去建立振動信號內插計算并為階比分析以合適的間隔重采樣,對每一轉建立步進改變的單獨的采樣頻率,或者通過多項式內插的方法,一個連續(xù)變化的采樣頻率也可以生成.如4.3.8所示,這個過程比以基于時間的采樣有兩個額外的好處.每一階的所有能量都在每個段的窗的中間,排除了由于不在中間引起的誤差,這些誤差能達到15%.另一個好處是:有可能得到旋轉角度的"時間軸"的平均記錄,也有在非穩(wěn)態(tài)的旋轉頻率的情況下,為僅是轉/分(
8、r/min)的資前辭階的振動處理階比譜.如果使用向量平均,其他頻率的振動將對分量模糊地被平均.倍頻程是另外一個相關的術語,用來表示二倍頻率或二等頻程是200Hz,或者,lOOHz下面的一個倍頻程是5OHz.因此,分貝是用于表示幅值比的一個方便的單位,倍頻程是表示頻率比的一個方便的方式.為了改善分辨率,倍頻程用于表示幅值比率可以用對數分成分數倍頻程(如三分之一倍頻程).倒頻譜分析技術是在時域中測量振動數據的功率譜取對數式,即幅值在垂直軸上,被稱為"倒頻率"的偽時間在水平軸上.單一的分量.倒頻譜理想地適于包含多個諧波序列的復雜信號的分析,如的能力,所以它們的關系可以被識別出來,
9、這是倒頻譜的一個重要的優(yōu)點.表3中可以看到倒頻譜分析進展的一步一步的過程.5其他技術本部分介紹了進行窄帶振動狀態(tài)監(jiān)測與振動診斷時最通用的技術.但是,有一些其他的方法,當應用于特殊情況時解決特殊問題也非常有用.這樣一些先進的技術作為信息列出如下:波峰因數;時間歷程;自相關函數;互相關函數;峭度;復合譜或全譜;逆傅里葉變換;高頻檢測;強度法;多趨勢分析(r.m-s.值,頻率分量,小時,Et程歷時問,高轉速);峰視圖分析;表3倒頻譜處理操作結果3時間LLILLLlLjlLL-IL【土L歷程測數字化信號0()lrIr7rII1rlrr1r量0i51l1數字X(廠)_.1幅值的值的Sxx(廠)=x)一平方.I1.02550功率-5lIIIl10iIJIIlJ譜的對lOlgSndBl0IlIIl850l數乘10Ul'IuulIO2553.,(廠)的CH(z)-y逆FFTOil27沖擊脈沖測量;小波;向量分析;尖峰能量.(完)參考文獻(略)鄭澤文.挖掘機動臂側板裂紋的修復.工程機械與維修,2010(12):173除.工程機械,2011(1):6668于霏等.基于混合維修的設備維修方式決策系統(tǒng)的研究.機床與液壓,2011(1):132134一.墜薹一盎L篷薹筮一輸機械,20
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