設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

設(shè)備可靠性服務(wù)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)可靠性工程師2014.6振動(dòng)監(jiān)測(cè)選點(diǎn)與路徑振動(dòng)的方向選擇不同方向振動(dòng)對(duì)應(yīng)的主要根源H–不平衡、對(duì)中不良、軸承松動(dòng)V–基礎(chǔ)松動(dòng)、軸承座松動(dòng)、齒輪嚙合不良A–軸對(duì)中不良、齒輪軸不對(duì)正、皮帶輪不對(duì)正、斜齒捏合不良、泵/風(fēng)機(jī)紊流振動(dòng)的參數(shù)選擇參數(shù)頻率范圍適用情況位移0---100Hz加工機(jī)床的振動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，軸振動(dòng)等速度10---1000Hz旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)加速度>1000Hz滾動(dòng)軸承和齒輪的缺陷引起的振動(dòng)沖擊Periodic/non-periodictransientsCREST KURT SKEW峰值 翹度 歪度

因子摩擦Periodic/non-periodicrandomnoiseNL1NL2NL3NL4ROTATIONForcedvibrationACCELERATIONACC加速度TotalRMS-valueofaccelerationVELOCITYVEL速度TotalRMS-valueofvelocity振動(dòng)時(shí)域參數(shù)振動(dòng)趨勢(shì)分析的重要性ISO2372(10Hz--1000Hz)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的選擇振動(dòng)時(shí)域分析~99%~1%~0.1%RotationalImpactsFrictionIMPACTS/SHOCKSPeriodic/non-periodictransientsCREST KURT SKEWCrest

Kurtosis SkewnessfactorFRICTIONPeriodic/non-periodicrandomnoiseNL1NL2NL3NL4ROTATIONALVibrationForcesACCELERATIONACCTotalRMS-valueofaccelerationVELOCITYVELTotalRMS-valueofvelocityConditionParameters-TimeDomainCalculations狀態(tài)參數(shù)–

時(shí)域信號(hào)的統(tǒng)計(jì)?Unbalance?Misalignment?Looseness?Wear?Geardamage?Couplingdamage?Othershocks/

impacts?Scrapingparts?JournalbearingUsedtodetectandmonitor時(shí)域分析的狀態(tài)參數(shù)振動(dòng)總量的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)ISO108163-1000Hzmm/sRMS

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的周期性振動(dòng)X(t)，不論其振動(dòng)波形有多復(fù)雜，都可以用傅立葉級(jí)數(shù)表示為許多頻率成諧波關(guān)系的簡(jiǎn)諧振動(dòng)組成：振動(dòng)頻域分析從時(shí)域波形到頻譜圖時(shí)域波形

正弦波

FFT=FastFourierTransfer快速傅立葉變換

振動(dòng)頻譜amplitude-frequencyscale不平衡對(duì)中不良齒輪嚙合不良

轉(zhuǎn)子不平衡正確對(duì)中平行不對(duì)中角度不對(duì)中平行和角度不對(duì)中軸系不對(duì)中frequency1X3X2X軸系不對(duì)中timevelfrequency1X3X2X4X5X6X0.5Xvelocity機(jī)械松動(dòng)正常齒輪磨損齒輪齒輪偏心齒輪不對(duì)正齒輪故障滑動(dòng)軸承或軸承座松動(dòng)可能出現(xiàn)的頻譜滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承——軸心軌跡SHAFTSENSORSENSOR滾動(dòng)軸承熱處理層內(nèi)部損傷，表面以下0.1

-

0.125mm表面出現(xiàn)<40微米凹坑表面出現(xiàn)明顯的裂紋、擦傷、剝落大范圍裂紋、剝落、磨損軸承損傷的階段10-20%5-10%1-5%<1%

軸承損傷的階段AssetHealthTime剩余壽命健康狀況10-20%5-10%1-5%<1%

軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)InitialDamage初始損傷Shock

PulseTech.沖擊脈沖技術(shù)VibrationEnveloping振動(dòng)包絡(luò)分析Vibration振動(dòng)分析TotalFailure完全失效Temperature溫度測(cè)試AssetHealthTime剩余壽命OilAnalysis油液分析健康狀況軸承故障的時(shí)域波形FTF(FundamentalTrainFrequency/cagefrequency)TimeBS(BallSpinfrequency)TimeBPFI(BallPassFrequencyInnerrace)1RevTimeBPFO(BallPassFrequencyOuterrace)Time軸承特征頻率與類型、型號(hào)、尺寸、品牌相關(guān)BearingdamageUnbalanceUnbalanceBearingdamageHz振動(dòng)信號(hào)與軸承沖擊信號(hào)Resonance信號(hào)的能量分布振動(dòng)沖擊摩擦UnbalancePeaksaroundtheresonansfrequencyBandpassfilter沖擊信號(hào)的獲取什么是沖擊脈沖剛性材質(zhì)之間的碰撞瞬態(tài)的壓力波（彈性波）能量在分子之間傳遞，形成波陣面典型上升時(shí)間為幾微秒至幾十微秒什么是沖擊脈沖材料的壓縮與釋放彈性波–沖擊脈沖振動(dòng)“平行”移動(dòng)沖擊脈沖的響應(yīng)傳播速度為聲速（鋼質(zhì)中為5000m/s）包含橫波與縱波沿材質(zhì)播遍整個(gè)材料，遇到界面產(chǎn)生反射波陣面能量可激發(fā)材質(zhì)共振沖擊脈沖的頻率成分軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊脈沖非常好的軸承也會(huì)產(chǎn)生每秒幾百次沖擊脈沖沖擊脈沖(彈性波)頻率達(dá)到40KHz以上幅值與軸承大小、轉(zhuǎn)速有關(guān)SingleimpactTime(us)Velocity(mm/s)FouriertransformofthesingleimpactVelocity(mm/s)F(Hz)加速度包絡(luò)技術(shù)的基本過程共振調(diào)制FouriertransformofthesingleimpactVelocity(mm/s)F(Hz)ResultingspectrumVelocity(mm/s)F(Hz)高通/帶通濾波器的選擇HighpassfilterResonance使用加速度傳感器實(shí)施共振調(diào)制加速度傳感器的頻率響應(yīng)曲線Rel.output傳感器的三種接法Hz1000012000<1000ProbeMagnetSteelstud使用設(shè)備本體共振實(shí)施調(diào)制0.100.1

調(diào)制–

高通/帶通濾波SignalafterHighpassfilter解調(diào)–包絡(luò)低通濾波導(dǎo)致幅值降低

-——采樣頻率低，無法截獲高峰值FFTforpatternrecognition00.1BearingdamageFFT調(diào)制-

濾波器的選擇,1000Hz高通沖擊脈沖技術(shù)Shock

Pulse

Technology沖擊脈沖的獲取

32KHz共振調(diào)制沖擊脈沖傳感器32kHz沖擊脈沖傳感器沖擊脈沖信號(hào)的處理“沖擊脈沖傳感器是機(jī)械與電子雙重調(diào)制”壓電晶體理想信號(hào)LowfrequencyvibrationSignalwithoutelectricaltuning帶通濾波OutputsignalTMU共振抑制–沖擊脈沖傳感器的重要特性！理想信號(hào)32kHz

“共振頻帶”足夠窄

“衰減時(shí)間”足夠短

“放大倍數(shù)”足夠準(zhǔn)001.Afterenveloping沖擊脈沖信號(hào)的處理0.100.1Signalafterhighpassfilter

0.1Afterrectifying001.AfterlowpassfilteringRemovehighfrequencycontent,thecarrierwave沖擊脈沖信號(hào)的處理共振放大解調(diào)離散化dBm/dBcLR/HR40次/s1000次/s200次/s沖擊脈沖的指標(biāo)TimeTimeTime沖擊脈沖的發(fā)展沖擊脈沖的發(fā)展沖擊脈沖反映潤(rùn)滑狀態(tài)rpmLubricationfilmthicknessElastohydrodynamiclubrication沖擊脈沖反映潤(rùn)滑狀態(tài)線性倍數(shù)分貝傳感器40000傳感器44000100,000100dB10,00080dB10V10V1,00060dB1V1V10040dB100mV100mV1020dB10mV10mV10dB1mV1mV0.1-20dB0.1mV0.1mV0.01-40dB0.01mVdB=20logN沖擊脈沖指標(biāo)的歸一化沖擊脈沖指標(biāo)的歸一化200HzoccurrencefrequencySinglepeaks

dBn=dBsv-dBi

RPMXDia0.62150dBi

=20XLog()超低轉(zhuǎn)速軸承診斷技術(shù)Timken

HD

TechnologyHDm/HDc

–

HD技術(shù)沖擊脈沖的檢測(cè)能力達(dá)到-40dBNumberofimpactsHDsv302010HDsvTime302010HDm的干擾濾除軸承每10個(gè)周期會(huì)出現(xiàn)至少1個(gè)強(qiáng)沖擊HDmNumberofimpacts302010HDsvTime302010HDmHDmHDsvHDm

的干擾濾除干擾濾除算法：50個(gè)周期內(nèi)會(huì)濾除大約5個(gè)強(qiáng)沖擊HDc的獲取

5ms時(shí)間窗內(nèi)獲取最大值所有最大值之中的最小值–地毯值(滿足>200個(gè)/秒)HD時(shí)域波形1rev每轉(zhuǎn)在承載區(qū)產(chǎn)生3-4個(gè)沖擊脈沖HD頻譜HD頻譜HD頻譜HD頻譜DSP–DigitalSignalProcessing(數(shù)字信號(hào)處理)Highsampling(高速采樣)DigitalBandpassfilter(數(shù)字帶通濾波器)24bitA/DConverter(24位AD轉(zhuǎn)換)Histogram(直方圖)DigitalEnveloping(數(shù)字包絡(luò))HD技術(shù)Signalafterbandpassfilter0Afterrectifying0Afterenveloping0TimeHD技術(shù)–征兆增強(qiáng)增強(qiáng)重復(fù)性信息Time40sec.Time8sec.征兆增強(qiáng)因子SEFSEFSNR1–23dB2–54dB5–103dBSEF=5是折中設(shè)定SEF不影響HDm/HDc測(cè)試時(shí)間，除非強(qiáng)制其測(cè)試時(shí)間與HD波形/頻譜相同不同于TSA或平均功能！OffOn使用征兆增強(qiáng)后，波形不是真實(shí)測(cè)得的，而是經(jīng)處理的征兆增強(qiáng)因子SEF波形幅值頻譜幅值使用征兆增強(qiáng)HD2esvHDesv不使用征兆增強(qiáng)HDsvHDsv轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響360碼盤齒數(shù)X頻譜線數(shù)轉(zhuǎn)速精度=階比測(cè)試技術(shù)–

Order

TrackingOrders1XRPMTimeOrders1XRPMTime階比測(cè)試技術(shù)–

Order

TrackingFrequency(Hz)Vel(mm/s)100Hz600RPM(=10Hz)1X2X3XFrequency(Hz)100Hz400RPM(=6.7Hz)Vel(mm/s)1X2X3XFrequency(Hz)100Hz1200