機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修 第3版 課件 第2章　機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

2.1概述機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是在20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用并發(fā)展起來的設(shè)備管理新理念。隨著現(xiàn)代大生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,生產(chǎn)實(shí)踐中的機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,功能越來越完善,自動(dòng)化程度也越來越高。由于受許許多多無法避免的因素影響,有時(shí)機(jī)械設(shè)備會(huì)出現(xiàn)各種故障,以致降低或失去其預(yù)定功能,甚至?xí)斐蔀?zāi)難性的事故,如各種空難、海難、礦難、斷裂、坍塌、泄漏等,都因機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中不能正常運(yùn)行或機(jī)械設(shè)備損壞而造成巨大的損失。因此,機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在國外得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的使用,成為當(dāng)今現(xiàn)代化設(shè)備管理與維修的新技術(shù)。近20年來,我國開始涉足這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究,并取得了一定的成效。作為一種科學(xué)的設(shè)備管理思想,它比傳統(tǒng)的設(shè)備管理與維修更有效、更科學(xué),大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性、利用率及壽命,同時(shí)又大大降低了機(jī)械設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用,是一種更加積極、主動(dòng)的設(shè)備管理新理念。機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是指利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和儀器,根據(jù)機(jī)械設(shè)備外部信息參數(shù)的變化來判斷機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的工作狀態(tài)或機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài),確定故障的性質(zhì)、程度、類別和和位置,預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢(shì),并研究故障產(chǎn)生的機(jī)理?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性與可靠性取決于兩個(gè)方面:一是機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn),為此在設(shè)計(jì)中要充分考慮到各種可能的失效形式,采用可靠性設(shè)計(jì)方法,要有提高安全性的措施;二是機(jī)械設(shè)備安裝、運(yùn)行、管理、維修和診斷措施的實(shí)施。當(dāng)今,機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)、潤滑技術(shù)已成為推進(jìn)機(jī)械設(shè)備管理現(xiàn)代化,保證機(jī)械設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要手段。2.1.1機(jī)械故障及其分類機(jī)械故障是指機(jī)械系統(tǒng)(零件、組件、部件或整臺(tái)設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合)因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。通常見到的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)不起來、機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、汽車制動(dòng)不靈、機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)異常的聲音等都是機(jī)械故障的表現(xiàn)形式。依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),機(jī)械故障可以分為很多種,對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行很好的分類后就能更好地針對(duì)不同的故障形式采取相應(yīng)的對(duì)策,常見的機(jī)械故障分類見表2-1。對(duì)故障進(jìn)行分類的目的是為了弄清不同的故障性質(zhì),從而采取相應(yīng)的診斷方法。當(dāng)然,需要特別關(guān)注的是破壞性的、危險(xiǎn)性的、突發(fā)性的、全局性的故障,以便及時(shí)采取措施防止災(zāi)難性事故的發(fā)生。2.1.2機(jī)械故障診斷的基本方法及分類機(jī)械故障診斷就是對(duì)機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),判斷其是否正常,當(dāng)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的原因和部位,預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢(shì)并提出相應(yīng)措施。機(jī)械故障診斷有如下分類方法。1.按診斷參數(shù)分類(1)振動(dòng)診斷適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承及齒輪等。(2)溫度診斷適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)及電器等,如紅外測(cè)溫監(jiān)控技術(shù)。(3)聲學(xué)診斷適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承及齒輪等,如管壁測(cè)厚、聲發(fā)射診斷技術(shù)。(4)光學(xué)診斷適用于探測(cè)腔室和管道內(nèi)部的缺陷,如光學(xué)探傷法。(5)油液分析、污染診斷適用于齒輪箱、設(shè)備潤滑系統(tǒng)及電力變壓器等,如鐵譜分析技術(shù)。(6)壓力診斷適用于液壓系統(tǒng)、流體機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)和液力耦合器等。(7)強(qiáng)度診斷適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械及鍛壓機(jī)械等。(8)電參數(shù)診斷適用于電機(jī)、電器、輸變電設(shè)備及電工儀表等。振動(dòng)診斷是目前所有故障診斷技術(shù)中應(yīng)用最廣泛也是最成功的診斷方法,這是因?yàn)檎駝?dòng)引起的機(jī)械損壞比重高,據(jù)資料統(tǒng)計(jì),由振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械故障率高達(dá)60%。但在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備故障診斷時(shí),僅僅進(jìn)行振動(dòng)診斷是不夠的,有時(shí)還需要幾種方法同時(shí)應(yīng)用才能更加科學(xué)地、準(zhǔn)確地、全方位地獲得機(jī)械設(shè)備狀態(tài)信息,以降低誤診率。2.按目的分類(1)功能診斷檢查新安裝的機(jī)械設(shè)備或剛維修的機(jī)械設(shè)備的功能是否正常,并根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)整,使設(shè)備處于最佳狀態(tài)。(2)運(yùn)行診斷對(duì)正在運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)診斷,了解其故障的情況。3.按周期分類

(1)定期診斷每隔一定時(shí)間對(duì)監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行測(cè)試和分析。(2)連續(xù)診斷利用現(xiàn)代測(cè)試手段對(duì)機(jī)械設(shè)備連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。4.按提取信息的方式分類(1)直接診斷直接根據(jù)主要零件的信息確定機(jī)械設(shè)備的狀態(tài),如主軸的裂紋、管道的壁厚等。(2)間接診斷利用二次診斷信息來判斷主要零部件的故障,多數(shù)二次診斷信息屬于綜合信息,如利用軸承的支承油壓來判斷兩根轉(zhuǎn)子對(duì)中狀況等。5.按診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件分類(1)常規(guī)工況診斷在機(jī)械設(shè)備常規(guī)運(yùn)行工況下進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。(2)特殊工況診斷有時(shí)為了分析機(jī)組故障,需要收集機(jī)組在起停時(shí)的信號(hào),這時(shí)就需要在起動(dòng)或停機(jī)的特殊工況下進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。2.2振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)中,振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)(即振動(dòng)診斷)是普遍采用的一種基本技術(shù),是設(shè)備故障診斷方法中最有效、最常用的方法。機(jī)械設(shè)備和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)及其特征信息是反映系統(tǒng)狀態(tài)及其變化規(guī)律的主要信號(hào)。通過各種動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器拾取、記錄和分析動(dòng)態(tài)信號(hào)是進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的主要途徑。在機(jī)械設(shè)備、零部件及基礎(chǔ)等表面能感覺到或能測(cè)量到的振動(dòng),往往是某一振動(dòng)源在固體中的傳播。而振動(dòng)源的存在,又是由設(shè)備的設(shè)計(jì)、材料本身或使用方法存在缺陷而引起的。隨著零部件的磨損,零部件表面將發(fā)生剝落、裂紋等現(xiàn)象,振動(dòng)將相應(yīng)產(chǎn)生。同時(shí),機(jī)械設(shè)備還可能因?yàn)槟硞€(gè)微小的振動(dòng),引起其結(jié)構(gòu)或部件的共振響應(yīng),從而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的迅速惡化。研究機(jī)械振動(dòng)的目的就是為了了解各種機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)理,破譯機(jī)械振動(dòng)所包含的大量信息,進(jìn)而對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析機(jī)械設(shè)備的潛在故障。因此,根據(jù)對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量和分析,就可在不停機(jī)和不解體的情況下對(duì)其劣化程度和故障性質(zhì)有所了解。2.2.1機(jī)械振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械振動(dòng)是指物體在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),它表示機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度量值的大小隨時(shí)間在其平均值上下交替重復(fù)變化的過程。機(jī)械振動(dòng)可分為確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)兩大類。確定性振動(dòng)的振動(dòng)位移是時(shí)間t的函數(shù),可用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析式表示為:x=x(t)。而隨機(jī)振動(dòng)則因其振動(dòng)波形呈不規(guī)則變化,只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述。機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中常遇到的振動(dòng)有周期振動(dòng)、近似周期振動(dòng)、窄帶隨機(jī)振動(dòng)和寬帶隨機(jī)振動(dòng),以及其中幾種振動(dòng)的組合。周期振動(dòng)和近似周期振動(dòng)屬于確定性振動(dòng)范圍,由簡(jiǎn)諧振動(dòng)及簡(jiǎn)諧振動(dòng)的疊加構(gòu)成。

2.2.2機(jī)械振動(dòng)的信號(hào)分析機(jī)械設(shè)備故障診斷的內(nèi)容包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和故障預(yù)測(cè)3個(gè)方面。其具體實(shí)施過程可以歸納為以下4個(gè)方面。(1)信號(hào)采集機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中必然會(huì)有力、熱、振動(dòng)及能量等各種量的變化,由此會(huì)產(chǎn)生各種不同信號(hào)。根據(jù)不同的診斷需要,選擇能表征機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的不同信號(hào)(如振動(dòng)、壓力、溫度等)是十分必要的。這些信號(hào)一般是用不同的傳感器來拾取的。(2)信號(hào)處理信號(hào)處理是將采集到的信號(hào)進(jìn)行分類處理、加工,獲得能表征機(jī)械設(shè)備特征的信號(hào)的過程,也稱特征提取過程,如對(duì)振動(dòng)信號(hào)從時(shí)域變換到頻域進(jìn)行頻譜分析即是這個(gè)過程。(3)狀態(tài)識(shí)別將經(jīng)過信號(hào)處理后獲得的機(jī)械設(shè)備特征參數(shù)與規(guī)定的允許參數(shù)或判別參數(shù)進(jìn)行比較、對(duì)比以確定機(jī)械設(shè)備所處的狀態(tài),即是否存在故障及故障的類型和性質(zhì)等。為此應(yīng)正確制定相應(yīng)的判別準(zhǔn)則和診斷策略。(4)診斷決策根據(jù)對(duì)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的判斷,決定應(yīng)采取的對(duì)策和措施,同時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)前信號(hào)預(yù)測(cè)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)可能發(fā)展的趨勢(shì),進(jìn)行趨勢(shì)分析。

2.振動(dòng)信號(hào)的幅值分析描述振動(dòng)信號(hào)的一些簡(jiǎn)單的幅值參數(shù),如峰-峰值、峰值、平均值和方均根值等,它們的測(cè)量和計(jì)算簡(jiǎn)單,是振動(dòng)監(jiān)測(cè)的基本參數(shù)。通常振動(dòng)位移、速度或加速度等特征量的有效值、峰值或平均值均可作為描述振動(dòng)信號(hào)的一些簡(jiǎn)單的幅域參數(shù)。具體選用什么參數(shù)則要考慮機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的特點(diǎn),還要看哪些參數(shù)最能反映狀態(tài)和故障特征。3.振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分析直接對(duì)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間歷程進(jìn)行分析和評(píng)估是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷最簡(jiǎn)單和最直接的方法,特別是當(dāng)信號(hào)中含有簡(jiǎn)諧信號(hào)、周期信號(hào)或短脈沖信號(hào)時(shí)更為有效。直接觀察時(shí)域波形可以看出周期、諧波、脈沖,利用波形分析可以直接識(shí)別共振現(xiàn)象和拍頻現(xiàn)象。當(dāng)然這種分析對(duì)比較典型的信號(hào)或特別明顯的信號(hào)以及有經(jīng)驗(yàn)的人員才比較適用。圖2-4所示為高速滾動(dòng)軸承工作時(shí)振動(dòng)加速度幅值的概率密度函數(shù)P(x)圖,其中實(shí)線為正常軸承的P(x)圖,虛線為某故障軸承的P(x)圖。由于磨損、腐蝕、壓痕等使振幅增大,諧波增多,反映到P(x)圖上是使其變峭,并向兩旁展寬。4.振動(dòng)信號(hào)的頻域分析對(duì)于機(jī)械故障的診斷而言,時(shí)域分析所能提供的信息量是非常有限的。時(shí)域分析往往只能粗略地回答機(jī)械設(shè)備是否有故障,有時(shí)也能得到故障嚴(yán)重程度的信息,但不能提供故障發(fā)生部位等信息。頻域分析是機(jī)械故障診斷中信號(hào)處理所用到的最重要、最常用的分析方法,它能通過分析振動(dòng)信號(hào)的頻率成分來了解測(cè)試對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)設(shè)備的狀態(tài)作出評(píng)價(jià)并準(zhǔn)確而有效地診斷設(shè)備故障和對(duì)故障進(jìn)行定位,進(jìn)而為防止故障的發(fā)生提供分析依據(jù)。頻譜分析常用到幅值譜和功率譜,幅值譜表示了振動(dòng)參數(shù)(位移、速度、加速度)的幅值隨頻率分布的情況;功率譜表示了振動(dòng)參量的能量隨頻率的分布。實(shí)際設(shè)備振動(dòng)情況相當(dāng)復(fù)雜,不僅有簡(jiǎn)諧振動(dòng)、周期振動(dòng),而且還伴有沖擊振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng),必須用傅里葉變換對(duì)這類振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析。大多數(shù)情況下工程上所測(cè)得的信號(hào)為時(shí)域信號(hào),為了通過所測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)觀測(cè)了解診斷對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性,往往需要頻域信息,故而引入了傅里葉變換這一數(shù)學(xué)理論。傅里葉變換在故障診斷的信號(hào)處理中占有核心地位,下面將對(duì)此進(jìn)行扼要的介紹。

工程中的復(fù)雜振動(dòng),正是通過傅里葉變換得到其頻譜,再以頻譜圖為依據(jù)來判斷故障的部位以及故障的嚴(yán)重程度。圖2-5所示為將采集的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換得到相應(yīng)的頻譜。(2)有限傅里葉變換在工程中只能研究某一有限時(shí)間間隔(-T,T)內(nèi)的平均能量(功率),也就是僅在(-T,T)內(nèi)進(jìn)行傅里葉變換,稱為有限傅里葉變換。(3)離散傅里葉變換(DFT)設(shè)有一單位脈沖采樣函數(shù)Δ0(t),采樣間隔為Δt,則對(duì)x(t)的離散采樣就意味著用x(t)乘以Δ0(t),然后再對(duì)兩者的積函數(shù)x(nΔt)進(jìn)行傅里葉變換,即稱為離散傅里葉變換?？梢宰C明,若一個(gè)函數(shù)在一個(gè)域(時(shí)域或頻域)內(nèi)是周期性的,則在另一個(gè)域(頻域或時(shí)域)內(nèi)必為離散變量的函數(shù);反之,若一個(gè)函數(shù)在一個(gè)域內(nèi)是離散的,則在另一個(gè)域中必定是周期性的。因此,時(shí)域信號(hào)的離散采樣必然造成頻域信號(hào)延拓成周期函數(shù),使頻譜圖形發(fā)生了混疊效應(yīng)。為此,取采樣間隔Δt≤1/2fc(fc為截?cái)囝l率)時(shí)進(jìn)行采樣就沒有混疊,這就是采樣定理。(4)快速傅里葉變換(FFT)在進(jìn)行離散傅里葉變換計(jì)算時(shí),常省略Δt和Δf,進(jìn)而得到快速傅里葉變換的計(jì)算公式。在工程實(shí)踐中,正是運(yùn)用FFT把信號(hào)中所包含的各種頻率成分分別分解出來,結(jié)果得到各種頻譜圖,這是故障診斷的有力工具?，F(xiàn)在FFT算法的各種典型程序和集成芯片已很成熟,頻率分析可用頻率分析儀來實(shí)現(xiàn),也可在計(jì)算機(jī)上用軟件來完成,用時(shí)只需選用就可以了。2.2.3振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷的常用儀器設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷所用的典型儀器設(shè)備包括測(cè)振傳感器、信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)記錄儀、信號(hào)分析與處理設(shè)備等。測(cè)振傳感器將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為適于測(cè)量的電量,經(jīng)信號(hào)調(diào)理器進(jìn)行放大、濾波、阻抗變換后,可用信號(hào)記錄儀將所測(cè)振動(dòng)信號(hào)記錄、存儲(chǔ)下來,也可直接輸入到信號(hào)分析與處理設(shè)備,對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行各種分析、處理,取得所要的數(shù)據(jù),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,信號(hào)分析與處理已逐漸由以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)視、分析系統(tǒng)來完成。1.渦流式位移傳感器渦流式位移傳感器是利用轉(zhuǎn)軸表面與傳感器探頭端部間的間隙變化來測(cè)量振動(dòng)的。渦流式位移傳感器的最大特點(diǎn)是采用非接觸測(cè)量,適合于測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸承的相對(duì)位移,包括軸的平均位置及振動(dòng)位移。它的另一個(gè)特點(diǎn)是具有零頻率響應(yīng),且有頻率范圍寬(0~10kHz)、線性度好以及在線性范圍內(nèi)靈敏度不隨初始間隙的大小改變等優(yōu)點(diǎn),不僅可以用來測(cè)量轉(zhuǎn)軸軸心的振動(dòng)位移,而且還可測(cè)量出轉(zhuǎn)軸軸心的靜態(tài)位置的偏離。目前渦流式位移傳感器廣泛應(yīng)用于各類轉(zhuǎn)子的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。渦流式位移傳感器的工作原理如圖2-6所示。在傳感器的端部有一線圈,線圈中有頻率較高(1~2MHz)的交變電壓通過。當(dāng)線圈平面靠近某一導(dǎo)體面時(shí),由于線圈磁通鏈穿過導(dǎo)體,使導(dǎo)體的表面層感應(yīng)出渦流i2,而i2所形成的磁通Φ2又穿過原線圈。這樣,原線圈與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感。耦合系數(shù)的大小與二者之間的距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)?？梢宰C明,在傳感器的線圈結(jié)構(gòu)與被測(cè)導(dǎo)體材料確定后,傳感器的等效阻抗以及諧振頻率都與間隙的大小有關(guān),此即非接觸式渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)位移的依據(jù)。它將位移的變化線性地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)以便進(jìn)行測(cè)量。渦流式位移傳感器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,主要是安置在框架上的一個(gè)線圈,線圈多是繞成扁平圓形。線圈導(dǎo)線一般采用高強(qiáng)度漆包線;如果要求在高溫下工作,應(yīng)采用高溫漆包線。CZF3型傳感器的結(jié)構(gòu),如圖2-7所示。為了實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量,必須配備一個(gè)專用的前置放大器,一方面為渦流式位移傳感器提供輸入信號(hào),另一方面提取電壓信號(hào)。渦流式位移傳感器一般直接利用其外殼上的螺紋安裝在軸承座或機(jī)械設(shè)備殼體上。安裝時(shí),首先應(yīng)注意的是平均間隙的選取。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,要求平均間隙加上振動(dòng)間隙(即總間隙)應(yīng)在傳感器線性段以內(nèi)。一般將平均間隙選在線性段的中點(diǎn),這樣,在平均間隙兩端容許有較大的動(dòng)態(tài)振幅。安裝傳感器時(shí)另一個(gè)要注意的問題是,在傳感器端部附近除了被測(cè)物體表面外,不應(yīng)有其他導(dǎo)體與之靠近。另一方面,還應(yīng)考慮到被測(cè)轉(zhuǎn)子的材料特性以及溫度等參數(shù)在工作過程中對(duì)測(cè)量的影響。2.磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器是測(cè)量振動(dòng)速度的典型傳感器,具有較高的速度靈敏度和較低的輸出阻抗,能輸出功率較強(qiáng)的信號(hào)。它無須設(shè)置專門的前置放大器,測(cè)量電路簡(jiǎn)單,安裝、使用簡(jiǎn)單,故常用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承、機(jī)殼、基礎(chǔ)等非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)測(cè)量。磁電式速度傳感器的工作原理如圖2-8所示,其主要組成部分包括線圈、磁鐵和磁路。磁路里留有圓環(huán)形空氣間隙(氣隙),而線圈處于氣隙內(nèi),并在振動(dòng)時(shí)相對(duì)于氣隙運(yùn)動(dòng)。磁電式速度傳感器基于電磁感應(yīng)原理,即當(dāng)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在固定的磁場(chǎng)里面切割磁力線時(shí),導(dǎo)體兩端就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(傳感器的輸出電壓)與線圈相對(duì)于磁力線的運(yùn)動(dòng)速度成正比。3.壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器是利用壓電效應(yīng)制成的機(jī)電換能器。某些晶體材料,如天然石英晶體和人工極化陶瓷等,在承受一定方向的外力而變形時(shí),會(huì)因內(nèi)部極化現(xiàn)象而在其表面產(chǎn)生電荷,當(dāng)外力去掉后,材料又恢復(fù)不帶電狀態(tài)。這些材料能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng),利用材料壓電效應(yīng)制成的傳感器稱為壓電式傳感器。目前用于制造壓電式加速度傳感器的材料主要分為壓電晶體和壓電陶瓷兩大類。當(dāng)壓電式加速度傳感器承受機(jī)械振動(dòng)時(shí),在它的輸出端能產(chǎn)生與所承受的加速度成正比例的電荷或電壓量。與其他種類傳感器相比,壓電式傳感器具有靈敏度高、頻率范圍寬、線性動(dòng)態(tài)范圍大、體積小等優(yōu)點(diǎn),因此成為振動(dòng)測(cè)量的主要傳感器形式。壓電式加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。壓電元件在正應(yīng)力及切應(yīng)力作用之下都能在極化面上產(chǎn)生電荷,因此在結(jié)構(gòu)上有壓縮式和剪切式兩種類型。壓電式加速度傳感器的靈敏度有兩種表示方法:電荷靈敏度和電壓靈敏度。當(dāng)傳感器的前置放大器為電荷放大器時(shí),用電荷靈敏度;若前置放大器為電壓放大器時(shí),用電壓靈敏度。目前,在壓電式加速度傳感器系統(tǒng)中較常用的是電荷靈敏度。壓電式加速度傳感器的安裝特別重要,如安裝剛度不足(用頂桿接觸或厚度膠粘等)將導(dǎo)致安裝諧振頻率大幅度下降,這樣,在測(cè)量高頻振動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。壓電式加速度傳感器的安裝方法及特性見表2-2。4.信號(hào)記錄儀信號(hào)記錄儀用來記錄和顯示被測(cè)振動(dòng)隨時(shí)間的變化曲線(時(shí)域波形)或頻譜圖。如電子示波器、光電示波器、磁帶記錄儀、X-Y記錄儀、電平記錄儀等。對(duì)于測(cè)量沖擊和瞬態(tài)過程,可采用記憶式示波器和瞬態(tài)記錄儀。磁帶記錄儀是較常用的記錄儀,它利用鐵磁性材料的磁化來進(jìn)行記錄,其工作頻帶寬,能儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù),并能以電信號(hào)的形式把數(shù)據(jù)復(fù)制重放出來。磁帶記錄儀分為兩類,即模擬磁帶記錄儀和數(shù)字磁帶記錄儀。5.振動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析儀器(1)簡(jiǎn)易診斷儀器簡(jiǎn)易診斷儀器通過測(cè)量振動(dòng)幅值的部分參數(shù),對(duì)設(shè)備的狀態(tài)作出初步判斷。這種儀器體積小、價(jià)格便宜、易于掌握,適合由工段、班組一級(jí)來組織實(shí)施進(jìn)行日常測(cè)試和巡檢。按其功能可分為振動(dòng)計(jì)、振動(dòng)測(cè)量儀和沖擊振動(dòng)測(cè)量儀等。

1)振動(dòng)計(jì)一般只測(cè)振動(dòng)加速度一個(gè)物理量,讀取一個(gè)有效值或峰值,讀數(shù)由指針顯示或液晶數(shù)值顯示。振動(dòng)計(jì)有表式和筆式兩種,小巧便攜。2)振動(dòng)測(cè)量儀可測(cè)量振動(dòng)位移、速度和加速度3個(gè)物理量,頻率范圍較大,其測(cè)量值可直接由表頭指針顯示或液晶數(shù)字顯示。通常備有輸出插座,可外接示波器、記錄儀和信號(hào)分析儀,可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、記錄、分析。3)沖擊振動(dòng)測(cè)量儀測(cè)量振動(dòng)高頻成分的大小,常用于檢測(cè)滾動(dòng)軸承等的狀態(tài)。(2)振動(dòng)信號(hào)分析儀振動(dòng)信號(hào)分析儀種類很多,一般由信號(hào)放大、濾波、A-D轉(zhuǎn)換、顯示、存儲(chǔ)、分析等部分組成,有的還配有軟盤驅(qū)動(dòng)器,可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。能夠完成振動(dòng)信號(hào)的幅域、時(shí)域、頻域等多種分析和處理,功能很強(qiáng),分析速度快、精度高,操作方便。這種儀器的體積偏大,對(duì)工作環(huán)境要求較高,價(jià)格也比較昂貴,適合于工礦企業(yè)的設(shè)備診斷中心以及大專院校、研究院所。(3)離線監(jiān)測(cè)與巡檢系統(tǒng)離線監(jiān)測(cè)與巡檢系統(tǒng)一般由傳感器、采集器、監(jiān)測(cè)診斷軟件和微機(jī)組成,有時(shí)也稱為設(shè)備預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)。操作步驟包括利用監(jiān)測(cè)診斷軟件建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫、將測(cè)試信息傳輸給數(shù)據(jù)采集器、用數(shù)據(jù)采集器完成現(xiàn)場(chǎng)巡回測(cè)試、將數(shù)據(jù)回放到計(jì)算機(jī)軟件(數(shù)據(jù)庫)中、分析診斷等。離線監(jiān)測(cè)與巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、測(cè)量、記錄、存儲(chǔ)和分析為一體,并且可以在非常惡劣的環(huán)境下工作,使得它在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中顯示出極大的優(yōu)越性。采集器一次可以檢測(cè)和存儲(chǔ)幾百個(gè)以至上千個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù),同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)還可以進(jìn)行必要的分析和顯示,返回后將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī),由軟件完成數(shù)據(jù)的分析、管理、診斷與預(yù)報(bào)等任務(wù)。功能較強(qiáng)的采集器除了能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集之外,還能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)單雙面動(dòng)平衡、開停車、細(xì)化譜、頻率響應(yīng)函數(shù)、相關(guān)函數(shù)、軸芯軌跡等的測(cè)試與分析,功能相當(dāng)完善。這種巡檢系統(tǒng)近年來在電力、石化、冶金、造紙、機(jī)械等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了比較好的效果。(4)在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)在石化、冶金、電力等行業(yè)對(duì)大型機(jī)組和關(guān)鍵設(shè)備多采用在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng),進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。常用的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)包括在主要測(cè)點(diǎn)上固定安裝的振動(dòng)傳感器、前置放大器、振動(dòng)監(jiān)測(cè)與顯示儀表、繼電器保護(hù)等部分。這類系統(tǒng)連續(xù)、并行地監(jiān)測(cè)各個(gè)通道的振動(dòng)幅值,并與門限值進(jìn)行比較。振動(dòng)值超過報(bào)警值時(shí)自動(dòng)報(bào)警;超過危險(xiǎn)值時(shí)實(shí)施繼電保護(hù),關(guān)停機(jī)組。這類系統(tǒng)主要對(duì)機(jī)組起保護(hù)作用,一般沒有分析功能。(5)網(wǎng)絡(luò)化在線巡檢系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化在線巡檢系統(tǒng)由固定安裝的振動(dòng)傳感器、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測(cè)診斷軟件和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等組成,也可直接連接在在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)之后。其功能與離線監(jiān)測(cè)與巡檢系統(tǒng)很相似,只不過數(shù)據(jù)采集由現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器和采集模塊自動(dòng)完成,無須人工干預(yù)。數(shù)據(jù)的采集和分析采用巡回掃描的方式,其成本低于并行方式。這類系統(tǒng)具有較強(qiáng)的分析和診斷功能,適合于大型機(jī)組和關(guān)鍵設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和診斷。(6)高速在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)對(duì)于石化、冶金、電力等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備的重要部件可采用高速在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng),對(duì)各個(gè)通道的振動(dòng)信號(hào)連續(xù)、并行地進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和診斷。這樣對(duì)設(shè)備狀態(tài)的了解和掌握是連續(xù)的、可靠的,當(dāng)然規(guī)模和投資都比較大。(7)故障診斷專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)是一種基于人工智能的計(jì)算機(jī)診斷系統(tǒng),能夠模擬故障診斷專家的思維方式,運(yùn)用已有的診斷理論和專家經(jīng)驗(yàn),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和推斷,并能在實(shí)踐中不斷修改、補(bǔ)充和完善系統(tǒng)的知識(shí)庫,提高診斷專家系統(tǒng)的性能和水平。2.2.4實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)診斷的步驟現(xiàn)場(chǎng)診斷實(shí)踐表明,對(duì)機(jī)械設(shè)備實(shí)施振動(dòng)診斷,必須遵循正確的診斷程序,以使診斷工作有條不紊地進(jìn)行,并取得良好的效果。反之,如果方法、步驟不合理,或因考慮步驟而造成某些環(huán)節(jié)上的缺漏,則將影響診斷工作的順利進(jìn)行,甚至中途遇挫,無果而終。在日常工作中,診斷工程師主要采用人、機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)、測(cè)振儀四位一體的方式,沿著“確定診斷范圍→了解診斷對(duì)象→確定診斷方案(包括選擇測(cè)點(diǎn)、頻程、測(cè)量參數(shù)、儀器、傳感器等)→建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(包括測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫、頻率項(xiàng)數(shù)據(jù)庫、報(bào)警數(shù)據(jù)庫)→設(shè)置巡檢路線→采集數(shù)據(jù)→回放數(shù)據(jù)→分析數(shù)據(jù)→判斷故障→作出診斷決斷→擇時(shí)檢修→檢查驗(yàn)證”這條科學(xué)有效的途徑開展工作。通觀振動(dòng)診斷的全過程,診斷步驟可概括為以下6個(gè)步驟。1.確定、了解診斷對(duì)象診斷的對(duì)象就是機(jī)械設(shè)備。在一個(gè)大型工礦企業(yè)中,往往有成千上萬臺(tái)機(jī)械設(shè)備,不可能將全部設(shè)備都作為診斷的對(duì)象,因?yàn)檫@樣會(huì)大大增加診斷工作量,降低診斷效率,并且診斷效果也不會(huì)理想。因此,必須經(jīng)過充分的調(diào)查研究,根據(jù)企業(yè)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)以及各類設(shè)備的實(shí)際特點(diǎn)和組成情況,有重點(diǎn)地選定作為診斷對(duì)象的設(shè)備。一般來說,這些設(shè)備應(yīng)該處于如下幾種情況:1)稀有、昂貴、大型、精密、無備臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備。2)連續(xù)化、快速化、自動(dòng)化、流程化程度高的設(shè)備。3)一旦發(fā)生故障可能造成很大經(jīng)濟(jì)損失,或是環(huán)境污染,或是人身傷亡事故等影響的設(shè)備。4)故障率高的設(shè)備。此外,在確定診斷對(duì)象時(shí),應(yīng)盡可能多地覆蓋各類設(shè)備,在每類設(shè)備中選定1~2臺(tái)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè),以便取得關(guān)于該類設(shè)備的全部運(yùn)行歷程記錄,并在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷積累診斷經(jīng)驗(yàn),完善診斷策略,這樣在遇到各類故障甚至是疑難雜癥時(shí)才可能做到有的放矢。當(dāng)然,對(duì)于機(jī)械設(shè)備的異常狀態(tài),應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)內(nèi)容(包括設(shè)備、測(cè)點(diǎn)、參數(shù)和頻次)。在確定了診斷對(duì)象的范圍后,在實(shí)施設(shè)備診斷之前,必須對(duì)每臺(tái)診斷對(duì)象的各個(gè)方面有充分的認(rèn)識(shí)了解,就像醫(yī)生治病必須熟悉人體的構(gòu)造一樣,有很多企業(yè)的故障診斷從業(yè)人員在對(duì)本企業(yè)設(shè)備進(jìn)行診斷時(shí)往往比信號(hào)分析專家更準(zhǔn)確,就是因?yàn)樗麄冏龅搅藢?duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備了如指掌。所以了解診斷對(duì)象是開展現(xiàn)場(chǎng)診斷的第一步。了解設(shè)備的主要手段是開展設(shè)備調(diào)查,表2-3所列內(nèi)容可供調(diào)查時(shí)參考。對(duì)一臺(tái)被列為診斷對(duì)象的機(jī)械設(shè)備,要著重掌握以下5個(gè)方面的內(nèi)容:(1)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成對(duì)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要應(yīng)掌握兩點(diǎn):1)搞清楚設(shè)備的基本組成部分及其連接關(guān)系。一臺(tái)完整的設(shè)備一般由3大部分組成,即:原動(dòng)機(jī)(大多數(shù)采用電動(dòng)機(jī),也有用內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)的,一般稱輔機(jī))、工作機(jī)(也稱主機(jī))和傳動(dòng)系統(tǒng)。要分別查明它們的型號(hào)、規(guī)格、性能參數(shù)及連接的形式,畫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。2)必須查明各主要零件(特別是運(yùn)動(dòng)零件)的型號(hào)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及數(shù)量等,并在結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)明,或另予說明。具體地說,必需的數(shù)據(jù)如下:1)功率。2)轉(zhuǎn)速。3)軸承制造廠及型號(hào),軸承的安裝位置(尤其是滾動(dòng)軸承)。4)風(fēng)機(jī)或泵等流體機(jī)械的轉(zhuǎn)子葉片數(shù)目及導(dǎo)流葉片數(shù)目(或稱靜止葉片)。如果是多級(jí)流體機(jī)械轉(zhuǎn)子,應(yīng)該盡可能收集每級(jí)的數(shù)據(jù)。5)齒輪箱數(shù)據(jù),包括每級(jí)齒輪的齒數(shù)、多級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)關(guān)系數(shù)據(jù)及它們的支承軸承數(shù)據(jù)、輸入或輸出轉(zhuǎn)速。6)帶傳動(dòng),應(yīng)該包括帶輪直徑及轉(zhuǎn)速。7)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī),應(yīng)該包括電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)(p)、轉(zhuǎn)子條數(shù)目、轉(zhuǎn)速。8)同步電動(dòng)機(jī),應(yīng)該包括定子線圈數(shù)目(定子線圈數(shù)目=極數(shù)目×線圈數(shù)目/每極)。9)直流電動(dòng)機(jī),應(yīng)該包括全波整流還是半波整流(晶閘管整流)。10)聯(lián)軸器形式。圖2-10所示為某造紙廠制漿車間直流電動(dòng)機(jī)及其齒輪箱和螺桿機(jī)的總體布置及測(cè)點(diǎn)位置示意圖。(2)機(jī)械設(shè)備的工作原理和運(yùn)行特性主要要了解以下內(nèi)容:1)各主要零部件的運(yùn)動(dòng)方式:旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)特性:平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)還是沖擊性運(yùn)動(dòng)。3)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)速度:低速(小于600r/min)、中速(600~6000r/min)還是高速(大于6000r/min);勻速還是變速。4)機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)及振動(dòng)測(cè)量時(shí)的工況參數(shù)值,如排出壓力、流量、轉(zhuǎn)速、溫度、電流及電壓等。(3)機(jī)械設(shè)備的工作條件主要了解以下幾項(xiàng):1)載荷性質(zhì):均載、變速還是沖擊負(fù)載。2)工作介質(zhì):有無塵埃、顆粒性雜質(zhì)或腐蝕性氣體。3)周圍環(huán)境:有無嚴(yán)重的干擾(或污染)源存在,如振源、熱源及粉塵等。(4)機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)形式及狀況搞清楚是剛性基礎(chǔ)還是彈性基礎(chǔ)。(5)主要技術(shù)檔案資料主要技術(shù)檔案資料包括機(jī)械設(shè)備的主要設(shè)計(jì)參數(shù)、質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和性能指標(biāo)、出廠檢驗(yàn)記錄、廠家提供的機(jī)械設(shè)備常見故障分析處理的資料(一般以表格形式列出)以及投產(chǎn)日期、運(yùn)行記錄、事故分析記錄及大修記錄等。2.確定診斷方案在對(duì)診斷對(duì)象全面了解之后,就可以確定具體的診斷方案。診斷方案正確與否,關(guān)系到能否獲得必要充分的診斷信息,必須慎重對(duì)待。一個(gè)比較完整的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)診斷方案應(yīng)包括下列內(nèi)容:(1)選擇測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)就是機(jī)械設(shè)備上被測(cè)量的部位,它是獲取診斷信息的窗口。測(cè)點(diǎn)選擇的正確與否,關(guān)系到能否獲得人們所需要的真實(shí)完整的狀態(tài)信息。只有在對(duì)診斷對(duì)象充分了解的基礎(chǔ)上,才能根據(jù)診斷目的恰當(dāng)?shù)剡x擇測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)應(yīng)滿足下列要求:1)對(duì)振動(dòng)反應(yīng)敏感。所選測(cè)點(diǎn)要盡可能地靠近振源,盡量避開信號(hào)在傳遞通道上的界面、空腔或隔離物(如密封填料等),最好讓信號(hào)呈直線傳播,這樣可以減少信號(hào)在傳遞途中的能量損失。2)信息豐富。通常選擇振動(dòng)信號(hào)比較集中地部位,以便獲得更多的狀態(tài)信息。3)適應(yīng)診斷目的。所選測(cè)點(diǎn)要服從于診斷目的,診斷目的不同,測(cè)點(diǎn)也應(yīng)隨之改換位置。在圖2-10中,若要診斷螺桿機(jī)是否工作正常,應(yīng)選擇測(cè)點(diǎn)S5、S6;若要診斷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在故障,則應(yīng)選擇測(cè)點(diǎn)M1。4)適于安置傳感器。測(cè)點(diǎn)必須有足夠的空間用來安置傳感器,并要保證有良好的接觸。測(cè)點(diǎn)部位還應(yīng)有足夠的剛度。5)符合安全操作要求。由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)量是在機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行的,所以在安置傳感器時(shí)必須確保人身和機(jī)械設(shè)備安全。對(duì)不便操作,或操作起來存在安全隱患的部位,一定要有可靠的保護(hù)措施;否則,最好暫時(shí)放棄。在通常情況下,軸承是監(jiān)測(cè)振動(dòng)最理想的部位,因?yàn)檗D(zhuǎn)子上的振動(dòng)載荷直接作用在軸承上,并通過軸承把機(jī)械設(shè)備與基礎(chǔ)連接成一個(gè)整體,因此軸承部位的振動(dòng)信號(hào)還反映了基礎(chǔ)的狀況。所以,在無特殊要求的情況下,軸承是首選測(cè)點(diǎn)。如果條件不允許,也應(yīng)使測(cè)點(diǎn)選在缸體、進(jìn)出口管道、閥門等部位,這些也是測(cè)振的常設(shè)測(cè)點(diǎn),應(yīng)根據(jù)診斷目的和監(jiān)測(cè)內(nèi)容決定取舍。在現(xiàn)場(chǎng)診斷時(shí)常常碰到這樣的情況,有些機(jī)械設(shè)備在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)會(huì)有很大的困難。例如,卷煙廠的卷煙機(jī)、包裝機(jī),其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大都包封在機(jī)殼內(nèi)部,不便對(duì)軸承部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種情況在其他機(jī)械設(shè)備上也存在,比如在診斷一臺(tái)立式鉆床時(shí),共選了13個(gè)測(cè)點(diǎn),只有其中4個(gè)測(cè)點(diǎn)靠近軸承,其他都相距甚遠(yuǎn)。凡碰到這種情況,只有另選測(cè)量部位。若要徹底解決問題,則必須根據(jù)適檢性要求對(duì)機(jī)械設(shè)備的某些結(jié)構(gòu)做一些必要的改造。有些機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)特性有明顯的方向性,不同方向的振動(dòng)信號(hào)也往往包含著不同的故障信息。因此,每一個(gè)測(cè)點(diǎn)一般都應(yīng)測(cè)量3個(gè)方位,即水平方向、垂直方向和軸向,如圖2-11所示。測(cè)點(diǎn)一經(jīng)確定后,就要經(jīng)常在同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。這要求必須在每個(gè)測(cè)點(diǎn)的3個(gè)測(cè)量方位處作出永久性標(biāo)記,如涂上油漆或打上樣沖眼,或加工出固定傳感器的螺孔。尤其對(duì)于環(huán)境條件差的場(chǎng)合,這一點(diǎn)更加重要,在測(cè)高頻振動(dòng)時(shí),曾經(jīng)出現(xiàn)過測(cè)定點(diǎn)偏移幾毫米后,測(cè)定值相差6倍的情況。(2)預(yù)估頻率和振幅振動(dòng)測(cè)量前,對(duì)所測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍和幅值大小要作一個(gè)基本的估計(jì),為選擇傳感器、測(cè)量儀和測(cè)量參數(shù)及分析頻帶提供依據(jù),同時(shí)防止漏檢某些可能存在的故障信號(hào)而造成誤判或漏診。(3)選擇與安裝傳感器用于測(cè)量振動(dòng)的傳感器有3種,一般都是根據(jù)所測(cè)量的參數(shù)類別選用:測(cè)量位移采用渦流式位移傳感器;測(cè)量速度采用電動(dòng)式速度傳感器;測(cè)量加速度采用壓電式加速度傳感器。由于壓電式加速度傳感器的頻率響應(yīng)范圍比較寬,所以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)在沒有特殊要求的情況下,常用它同時(shí)測(cè)量位移、速度、加速度3個(gè)參數(shù)。振動(dòng)測(cè)量不但對(duì)傳感器的性能質(zhì)量有嚴(yán)格要求,對(duì)其安裝形式也很講究,不同的安裝形式適用于不同的場(chǎng)合。表2-4是壓電式加速度傳感器幾種常用安裝形式及特點(diǎn),其中采用螺紋聯(lián)接測(cè)試結(jié)構(gòu)最為理想。但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量時(shí),尤其是對(duì)于大范圍的普查測(cè)試,由于采用永久磁座安裝最簡(jiǎn)便且性能適中,因此是最常用的方法。3.進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析在確定了診斷方案(目前用頻譜分析儀分析振動(dòng)頻率時(shí)還包括建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫、設(shè)置巡檢路線等步驟)之后,根據(jù)診斷目的對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量。在所測(cè)量參數(shù)中必須包括國家標(biāo)準(zhǔn)中所采用的參數(shù),以便在作狀態(tài)識(shí)別時(shí)使用。如果沒有特殊情況,每個(gè)測(cè)點(diǎn)必須測(cè)量水平、垂直和軸向3個(gè)方向的振動(dòng)值。如果所使用的測(cè)量儀器具有信號(hào)分析功能,那么,在測(cè)量參數(shù)之后,即可對(duì)該點(diǎn)進(jìn)一步作波形觀察、頻率分析等,特別對(duì)那些振動(dòng)超常的測(cè)點(diǎn)作這種分析很有必要。測(cè)量后要把信號(hào)存儲(chǔ)起來。4.實(shí)施狀態(tài)判別根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和信號(hào)分析所得到的信息,對(duì)設(shè)備狀態(tài)作出判斷。首先判斷它是否正常,然后對(duì)存在異常的設(shè)備作進(jìn)一步分析,指出故障的原因、部位和程度。對(duì)那些不能用簡(jiǎn)易診斷解決的疑難故障,需動(dòng)用精密手段加以確診。5.作出診斷決策通過測(cè)量分析、狀態(tài)識(shí)別等幾個(gè)步驟,弄清了機(jī)械設(shè)備的實(shí)際狀態(tài),為處理決策提供了依據(jù)。這時(shí)應(yīng)當(dāng)提出處理意見,或是繼續(xù)運(yùn)行,或是停機(jī)修理。對(duì)需要修理的機(jī)械設(shè)備,應(yīng)當(dāng)指出修理的具體內(nèi)容,如待處理的故障部位、所需要更換的零部件等。6.檢查驗(yàn)證機(jī)械設(shè)備診斷的全過程并不是到作出診斷決策就算結(jié)束了,最后還有重要一步,必須檢查驗(yàn)證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。診斷人員應(yīng)當(dāng)向用戶了解機(jī)械設(shè)備拆機(jī)檢修的詳細(xì)情況及處理后的效果,如果有條件的話,最好親臨現(xiàn)場(chǎng)以檢查診斷結(jié)論與實(shí)際情況是否符合,這是對(duì)整個(gè)診斷過程最權(quán)威的總結(jié)。2.2.5軸承故障的振動(dòng)診斷滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械零件,它的工作好壞對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)有很大影響,其缺陷會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲,甚至造成機(jī)械設(shè)備損壞。1.滾動(dòng)軸承的常見故障(1)磨損由于滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及塵埃異物的侵入引起表面磨損。磨損的結(jié)果是配合間隙變大、表面出現(xiàn)刮痕或凹坑,使振動(dòng)及噪聲加大。(2)疲勞由于載荷和相對(duì)滾動(dòng)作用產(chǎn)生疲勞剝落,在表面上出現(xiàn)不規(guī)則的凹坑,造成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊載荷,振動(dòng)和噪聲隨之加劇。(3)壓痕受到過大的沖擊載荷或靜電荷,或因熱變形增加載荷,或有硬度很高的異物侵入,以致產(chǎn)生凹陷或劃痕。(4)腐蝕有水分或腐蝕性化學(xué)物質(zhì)侵入,以致在軸承表面上產(chǎn)生斑痕或點(diǎn)蝕。(5)電蝕由于軸電流的連續(xù)或間斷通過,以致由電火花形成圓形的凹坑。(6)破裂殘余應(yīng)力及過大的載荷都會(huì)引起軸承零件的破裂。(7)膠合(粘著)由于潤滑不良,高速重載,造成高溫使表面燒傷及膠合。(8)保持架損壞保持架與滾動(dòng)體或與內(nèi)、外圈發(fā)生摩擦等,使振動(dòng)、噪聲與發(fā)熱增加,造成保持架的損壞。2.滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的頻率特征圖2-12所示為滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),它由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架4部分組成。假設(shè)滾道面與滾動(dòng)體之間無相對(duì)滑動(dòng),承受徑向、軸向載荷時(shí)各部分無變形,外圈固定,則滾動(dòng)軸承工作時(shí)的特征頻率如下:

3.滾動(dòng)軸承的振動(dòng)測(cè)量測(cè)量軸承的振動(dòng)信號(hào)時(shí),選擇測(cè)量部位的基本思路是選擇在離軸承最近、最能反映軸承振動(dòng)的位置上。一般講,若軸承是外露的,測(cè)點(diǎn)位置可直接選擇在軸承座上;若軸承座是非外露的,測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在軸承座剛性較好的部分或基礎(chǔ)上。同時(shí),應(yīng)在測(cè)點(diǎn)處做好標(biāo)記,以保證不會(huì)由于測(cè)點(diǎn)部位的不同而導(dǎo)致測(cè)量值的差異。根據(jù)滾動(dòng)軸承的固有特性、制造條件、使用情況的不同,它所引起的振動(dòng)可能是頻率為1kHz以下的低頻脈動(dòng),也可能是頻率為1kHz以上,數(shù)千赫乃至數(shù)十千赫的高頻振動(dòng),更多的情況是同時(shí)包含了上述兩種振動(dòng)成分。因此,通常檢測(cè)的振動(dòng)速度和加速度應(yīng)分別覆蓋上述的兩個(gè)頻帶,必要時(shí)可用濾波器取出需要的頻率成分。如果是在較寬的頻帶上監(jiān)測(cè)振動(dòng)級(jí),則對(duì)于要求低頻小的軸承檢測(cè)其振動(dòng)速度,而對(duì)于要求高頻振動(dòng)小的軸承檢測(cè)其振動(dòng)加速度。

5)共振調(diào)解法(IFD法)。共振調(diào)解法也稱為早期故障探測(cè)法,它是利用傳感器及電路的諧振,將軸承故障沖擊引起的衰減振動(dòng)信號(hào)放大,從而提高了故障探測(cè)的靈敏度;同時(shí),還利用解調(diào)技術(shù)將軸承故障信息提取出來,通過對(duì)解調(diào)后的信號(hào)作頻譜分析,用以診斷軸承故障。(2)滾動(dòng)軸承故障的精密診斷法滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻率成分十分豐富,既含有低頻成分,又含有高頻成分,而且每一種特定的故障都對(duì)應(yīng)有特定的頻率成分。精密診斷法按頻率可分為以下兩種方法:1)低頻信號(hào)分析法。低頻信號(hào)是指頻率低于1kHz的振動(dòng)信號(hào)。一般測(cè)量滾動(dòng)軸承振動(dòng)時(shí)都采用加速度傳感器,但對(duì)于低頻信號(hào)都分析其振動(dòng)速度。因此,加速度信號(hào)要經(jīng)過電荷放大器后由積分器轉(zhuǎn)換成速度信號(hào),然后再經(jīng)過上限截止頻率為1kHz的低通濾波器去除高頻信號(hào),最后對(duì)其進(jìn)行頻率分析,以找出信號(hào)的特征頻率,進(jìn)行診斷。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)易受機(jī)械振動(dòng)干擾及電源干擾,并且在故障初期反映的故障頻率能量很小,信噪比低,故障檢測(cè)靈敏度較差。2)中、高頻信號(hào)絕對(duì)值分析法。中頻信號(hào)的頻率范圍為1~20kHz;高頻信號(hào)的頻率范圍為20~80kHz。由于對(duì)高頻信號(hào)可直接分析加速度,因而由加速度傳感器獲得的加速度信號(hào)經(jīng)過電荷放大器后,可直接通過下限截止頻率為1kHz的高通濾波器去除低頻信號(hào),然后對(duì)其進(jìn)行絕對(duì)值處理,最后進(jìn)行頻率分析,以找出信號(hào)的特征頻率。滾動(dòng)軸承各種常見故障的特征頻率及故障原因見表2-5,可參考此表診斷故障原因及故障部位。2.2.6齒輪故障的振動(dòng)診斷齒輪傳動(dòng)在機(jī)械設(shè)備中使用得非常廣泛,其運(yùn)行狀況直接影響整個(gè)機(jī)械設(shè)備或機(jī)組的工作,因此開展齒輪故障診斷對(duì)降低維修費(fèi)用和防止突發(fā)性事故具有實(shí)際意義。診斷方法分為兩大類:一類是檢測(cè)齒輪運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲,運(yùn)用頻譜分析、倒頻譜分析和時(shí)域平均法來進(jìn)行診斷;另一類是根據(jù)摩擦學(xué)理論,通過潤滑油液分析來實(shí)現(xiàn)。齒輪故障診斷的困難在于信號(hào)在傳遞中所經(jīng)的環(huán)節(jié)較多(齒輪→軸→軸承→軸承座→測(cè)點(diǎn)),高頻信號(hào)在傳遞中基本喪失,故需借助于較為細(xì)致的信號(hào)分析技術(shù)達(dá)到提高信噪比和有效地提取故障特征的目的。1.齒輪的異常及常見失效形式齒輪的異常通常包括以下3個(gè)方面:(1)制造誤差齒輪制造時(shí)造成的主要異常有偏心、齒輪偏差和齒形誤差等。所謂偏心,是指齒輪(一般為旋轉(zhuǎn)體)的幾何中心和旋轉(zhuǎn)中心不重合;齒輪偏差是指齒輪的實(shí)際齒輪與理論齒輪之差;而齒形誤差是指漸開線齒輪有誤差。(2)裝配誤差在裝配工作中,由于箱體、軸等零件的加工誤差、裝配不當(dāng)?shù)纫蛩?會(huì)使齒輪傳動(dòng)精度嚴(yán)重下降。(3)齒輪的損傷齒輪由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、制造有誤差、裝配不良或在不適當(dāng)?shù)臈l件下運(yùn)行時(shí),會(huì)產(chǎn)生各種損傷。其形式很多,而且又往往是互相交錯(cuò)在一起,使齒輪的損傷形式顯得更為復(fù)雜。齒輪的損傷形式隨齒輪材料、熱處理、運(yùn)行狀態(tài)等因素的不同而不同,常見的有:1)齒面磨損失效。2)表面接觸疲勞失效。3)齒面塑形變形。4)齒輪彎曲斷裂。有疲勞斷齒(斷口呈疲勞特征)和過載斷齒(斷口粗糙)。2.齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻率特征振動(dòng)和噪聲信號(hào)是齒輪故障特征信息的載體,目前通過各種振動(dòng)信號(hào)傳感器、放大器及其他測(cè)量儀器能夠測(cè)量出齒輪箱的振動(dòng)和噪聲信號(hào),通過對(duì)振動(dòng)和噪聲信號(hào)的各種分析與識(shí)別仍然是查找故障最為有效的方法。但也應(yīng)看到,在許多情況下從齒輪的嚙合波形也可以直接觀察出故障。

(2)齒輪振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制由于齒輪的故障、加工誤差(如齒距不均)和安裝誤差(如偏心)等,使齒面載荷波動(dòng),影響振幅而造成幅值調(diào)制。由于齒輪載荷不均、齒距不等及故障造成載荷波動(dòng),除了影響振幅之外,同時(shí)也必然產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng),使齒輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)。這些波動(dòng)就是振動(dòng)上的頻率調(diào)制(也稱相位調(diào)制)。所以,任何導(dǎo)致幅值調(diào)制的因素也同時(shí)會(huì)導(dǎo)致頻率調(diào)制。頻率調(diào)制現(xiàn)象對(duì)小齒輪副尤為突出。齒輪振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制中包含了許多故障信息。從頻域上看,調(diào)制的結(jié)果是在齒輪嚙合頻率及其諧波周圍產(chǎn)生以故障齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率為間隔的邊頻帶,且其振幅隨故障的惡化而加大。(3)齒輪振動(dòng)信號(hào)中的其他成分齒輪平衡不善、對(duì)中不良和機(jī)械松動(dòng)等,均會(huì)在振動(dòng)頻譜圖中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)頻率及其低次諧波。3.齒輪的振動(dòng)測(cè)量齒輪所發(fā)生的低頻和高頻振動(dòng)中,包含了對(duì)診斷各種異常振動(dòng)非常有用的信息。測(cè)量齒輪振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)通常也選在軸承座上,所測(cè)得的信號(hào)中當(dāng)然也包含了軸承振動(dòng)的成分。軸承常規(guī)振動(dòng)的水平明顯低于齒輪振動(dòng),一般要小一個(gè)數(shù)量級(jí)。齒輪發(fā)生的振動(dòng)中,有固有頻率、齒輪軸的旋轉(zhuǎn)頻率及齒輪嚙合頻率等成分,其頻帶較寬。利用包含這種寬帶頻率成分的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行診斷時(shí),要把所測(cè)的振動(dòng)信號(hào)按頻帶分類,然后根據(jù)各類振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行診斷。4.齒輪的簡(jiǎn)易診斷方法齒輪的簡(jiǎn)易診斷,主要是通過振動(dòng)與噪聲分析法進(jìn)行的,包括聲音振動(dòng)法、振動(dòng)診斷法以及沖擊脈沖法(SPM)等。簡(jiǎn)易診斷通常借助一些簡(jiǎn)易的振動(dòng)檢測(cè)儀器,對(duì)振動(dòng)信號(hào)的幅域參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,通過監(jiān)測(cè)這些幅域參數(shù)的大小或變化趨勢(shì),判斷齒輪的運(yùn)行狀態(tài)。(1)齒輪的振幅檢測(cè)檢測(cè)齒輪的振幅強(qiáng)度,如峰值、有效值等,可以判別齒輪的工作狀態(tài)。判別標(biāo)準(zhǔn)可以用絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),也可以用類比的方法。(2)齒輪無量綱診斷參數(shù)的檢測(cè)為了便于診斷,常用無量綱幅域參數(shù)指標(biāo)作為診斷指標(biāo)。它們的特點(diǎn)是對(duì)故障信息敏感,而對(duì)信號(hào)的絕對(duì)大小和頻率變化不敏感。這些無量綱診斷參數(shù)有:波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、裕度指標(biāo)及峭度指標(biāo)。這些指標(biāo)各適應(yīng)于不同的情況,沒有絕對(duì)優(yōu)劣之分。2.2.7旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障的振動(dòng)診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指那些主要功能是由旋轉(zhuǎn)動(dòng)作來完成的機(jī)械設(shè)備,例如離心式壓力機(jī)、汽輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心泵等。由于轉(zhuǎn)子、軸承、殼體、聯(lián)軸體、密封和基地等部分的結(jié)構(gòu)、加工及安裝方面的缺陷,使機(jī)械在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng);在機(jī)械運(yùn)行過程中,由于運(yùn)行、操作、環(huán)境等方面的原因所造成的機(jī)械狀態(tài)的劣化,也會(huì)表現(xiàn)為振動(dòng)的異常。同時(shí),過大的振動(dòng)又往往是機(jī)械設(shè)備破壞的主要原因。所以對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量、監(jiān)視和分析是非常重要的。另外,振動(dòng)這個(gè)參數(shù)比起其他的狀態(tài)參數(shù)更能直接、快速、準(zhǔn)確地反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障有轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、轉(zhuǎn)軸彎曲及裂紋、油膜渦動(dòng)及油膜振蕩、機(jī)組共振、機(jī)械松動(dòng)、碰磨、流體的渦流激振等。在描述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障前,先介紹一下轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在升、降速過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一值時(shí),振幅會(huì)突然增大很多,使機(jī)組無法正常工作;而錯(cuò)開這一轉(zhuǎn)速后,振動(dòng)又恢復(fù)正常。這個(gè)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子軸系的一種固有特性。理論和實(shí)踐證明每種轉(zhuǎn)子因其結(jié)構(gòu)和狀態(tài)不同而具有不同的臨界轉(zhuǎn)速,而且往往具有多個(gè)(即n階)臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)多個(gè)轉(zhuǎn)子(例如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵或壓縮機(jī)等)串聯(lián)時(shí),轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速將有變化。在一階臨界轉(zhuǎn)速以下工作的轉(zhuǎn)軸稱為剛性軸,在一階臨界轉(zhuǎn)速以上工作的轉(zhuǎn)軸稱為柔性軸。下面具體介紹一些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障。(1)轉(zhuǎn)子不平衡在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的各種異常現(xiàn)象中,由于不平衡造成的振動(dòng)的情形占有很高的比例。造成不平衡的原因主要有材質(zhì)不勻、制造安裝誤差、孔位置有缺陷、孔的內(nèi)徑偏心、偏磨損、雜質(zhì)沉積、轉(zhuǎn)子零部件脫落、腐蝕等。這些原因往往會(huì)引起轉(zhuǎn)子中心慣性主軸偏離其旋轉(zhuǎn)軸線,造成轉(zhuǎn)子不平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,就會(huì)受到一次不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力的沖擊。這種離心慣性力周期作用,便引起轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異常的強(qiáng)迫振動(dòng),振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同。由轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心和旋轉(zhuǎn)中心之間的物理差異所引起的不平衡一般可分以下3種形式:1)靜不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心引起的不平衡力作用于一個(gè)平面內(nèi),如圖2-13a所示。2)偶不平衡。不平衡力作用在轉(zhuǎn)子相對(duì)的兩側(cè)面,其重心仍然保持在旋轉(zhuǎn)中心上,如圖2-13b所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由每一側(cè)的不平衡重量產(chǎn)生方向相反的離心力,形成離心力矩,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)。3)動(dòng)不平衡。轉(zhuǎn)子既有靜不平衡又有動(dòng)不平衡,是屬于多個(gè)平面內(nèi)有不平衡的情況,也是最常見的不平衡形式。由不平衡引起的振動(dòng)頻譜,如圖2-14所示。

(2)轉(zhuǎn)子軸線不對(duì)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械在安裝時(shí)應(yīng)保證良好的對(duì)中,即連接的轉(zhuǎn)子中心線為一條連續(xù)的直線,并且軸承標(biāo)高應(yīng)能適應(yīng)轉(zhuǎn)子軸心曲線運(yùn)轉(zhuǎn)的要求,否則轉(zhuǎn)子軸線會(huì)產(chǎn)生不對(duì)中。旋轉(zhuǎn)機(jī)械因?qū)χ胁涣伎梢鸲喾N故障:1)導(dǎo)致動(dòng)、靜部件磨損,引起轉(zhuǎn)軸熱彎曲。2)改變軸系臨界轉(zhuǎn)速,使軸系振型變化或引起共振。3)使軸承載荷分配不均,惡化軸承工作狀態(tài),引起半速渦動(dòng)或油膜振蕩,甚至引起軸瓦升溫,燒毀軸瓦。轉(zhuǎn)子軸系不對(duì)中有兩種類型:一是轉(zhuǎn)子軸系間連接不對(duì)中,如圖2-15所示;二是轉(zhuǎn)子軸頸與軸承間的安裝不對(duì)中。轉(zhuǎn)子不對(duì)中所產(chǎn)生的振動(dòng)的主要特征:緊靠聯(lián)軸器兩端的軸承往往振動(dòng)最大;平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng),角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng);聯(lián)軸器兩端轉(zhuǎn)子振動(dòng)存在相位差;振動(dòng)頻率以轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)頻率(軸頻)fr、二倍頻2fr、三倍頻3fr等為主;振幅隨著負(fù)荷的加大而增大。有關(guān)研究指出,如果在二倍頻上的振幅是軸頻振幅的30%~75%時(shí),此不對(duì)中可被聯(lián)軸器承受相當(dāng)長的時(shí)間;當(dāng)二倍頻振幅是軸頻振幅的75%~150%時(shí),則某一聯(lián)軸器可能會(huì)發(fā)生故障,應(yīng)加強(qiáng)其狀態(tài)監(jiān)測(cè);當(dāng)二倍頻振幅超過軸頻振幅150%時(shí),不對(duì)中會(huì)對(duì)聯(lián)軸器產(chǎn)生嚴(yán)重影響,聯(lián)軸器可能已產(chǎn)生加速磨損和極限故障。(3)機(jī)械松動(dòng)機(jī)械松動(dòng)是因緊固不牢、軸承配合間隙過大等原因引發(fā)的,可以使已經(jīng)存在的不平衡、不對(duì)中等所引起的振動(dòng)問題更加嚴(yán)重。其振動(dòng)特征表現(xiàn):在松動(dòng)方向的振動(dòng)較大,振動(dòng)不穩(wěn)定,工作轉(zhuǎn)速達(dá)到某閥值時(shí),振幅會(huì)突然增大或減小;振動(dòng)頻率除轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)頻率(軸頻)fr外,還可發(fā)現(xiàn)高次諧波(二倍頻2fr、三倍頻3fr等)及分?jǐn)?shù)諧波(1/2fr、1/3fr等)。(4)油膜渦動(dòng)和油膜振蕩旋轉(zhuǎn)機(jī)械常常采用滑動(dòng)軸承作支承,滑動(dòng)軸承的油膜振蕩是旋轉(zhuǎn)機(jī)械較為常見的故障之一,軸頸因振蕩而沖擊軸瓦,加速軸承的損壞,以致影響整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行。對(duì)于大質(zhì)量轉(zhuǎn)子的高速機(jī)械,油膜振蕩更易造成極大的危害。2.3噪聲監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲是反映機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的診斷信息的重要來源。只要抓住所研究的機(jī)械設(shè)備零部件的生振發(fā)聲的機(jī)理和特征,就可對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行診斷。在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)中,噪聲監(jiān)測(cè)也是較常用的方法之一。2.3.1噪聲測(cè)量聲音的主要特征量為聲壓、聲強(qiáng)、頻率、質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等,其中聲壓和聲強(qiáng)是兩個(gè)主要參數(shù),也是測(cè)量的主要對(duì)象。噪聲測(cè)量系統(tǒng)有傳聲器、放大器和記錄器,以及分析裝置等。傳聲器的作用是將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),測(cè)量中常用電容傳聲器或壓電陶瓷傳聲器。由于傳聲器的輸出阻抗很高,所以需加前置放大器進(jìn)行阻抗變換。在兩放大器之間通常還插入帶通濾波器和計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),前者能夠截取某頻帶信號(hào),對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜分析;后者則可以獲得不同的計(jì)權(quán)聲級(jí)。輸出放大器的輸出信號(hào)必須經(jīng)檢波電路和顯示裝置,以讀出總聲級(jí),A、B、C、D計(jì)權(quán)聲級(jí)或各頻帶聲級(jí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,在機(jī)械設(shè)備噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)中,廣泛用FFT分析儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)的聲源頻譜分析。另外還采用了雙傳聲器互譜技術(shù)進(jìn)行聲強(qiáng)測(cè)量,利用聲強(qiáng)的方向性進(jìn)行故障定位和現(xiàn)場(chǎng)條件下的聲功率級(jí)的確定。1.噪聲測(cè)量用的傳聲器傳聲器包括兩部分:一是將聲音能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的聲接收器,聲接收器具有力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng),如振膜,傳聲器置于聲場(chǎng)中,聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng);二是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。傳聲器依靠這兩個(gè)部分,可以把聲壓的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電能輸出。傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)包括靈敏度(靈敏度級(jí))、頻率特性、噪聲級(jí)及其指向特性等。傳聲器按機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的方式不同,可分為電容式傳聲器(其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-16所示)、壓電式傳聲器(其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-17所示)和駐極體式傳聲器。電容式傳聲器一般配用精密聲級(jí)計(jì)。另外,傳聲器按膜片受力方式不同可分為壓強(qiáng)式和壓差式,其中壓強(qiáng)式用得較多。2.聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)是現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)量中最基本的噪聲測(cè)量儀器,可直接測(cè)量出聲壓級(jí)。一般由傳聲器、輸入放大器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、帶通濾波器、輸出放大器、檢波器和顯示裝置所組成,如圖2-18所示。聲級(jí)計(jì)的頻響范圍為20Hz~20kHz。傳聲器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),經(jīng)放大后進(jìn)行分析、處理和顯示,從顯示裝置上直接讀出聲壓級(jí)的分貝(dB)數(shù)。一般聲級(jí)計(jì)都按國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)有A、B和C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),有些聲級(jí)計(jì)還沒有D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。A、B、C、D各計(jì)權(quán)頻率特性如圖2-19所示。由圖可見,C計(jì)權(quán)在絕大部分常用頻率下是較平直的;B計(jì)權(quán)較少用;A計(jì)權(quán)用得最廣泛,因?yàn)樗^接近人耳對(duì)不同頻率的響應(yīng),如人耳對(duì)低頻不敏感,A計(jì)權(quán)在低頻處的衰減就很大。因此,工業(yè)產(chǎn)品的噪聲標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境和勞動(dòng)保護(hù)條例的標(biāo)準(zhǔn)都是用A計(jì)權(quán)聲級(jí)表征,記作dB(A)。D計(jì)權(quán)是專為飛機(jī)飛過時(shí)的噪聲煩惱程度而設(shè)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。按國際電工委員會(huì)公布的IEC651規(guī)定,聲級(jí)計(jì)的精度分為4個(gè)等級(jí),即0、1、2、3級(jí)。0級(jí)精度最高,1級(jí)為精密級(jí)。機(jī)械設(shè)備噪聲檢測(cè)常用精密級(jí),如我國的ND1型精密聲級(jí)計(jì)、丹麥B&K公司的2203型精密聲級(jí)計(jì)和2209型脈沖精密聲級(jí)計(jì),以及美國的1993型聲級(jí)計(jì)都符合IEC標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)規(guī)定。聲級(jí)計(jì)的傳聲器在使用過程中要經(jīng)常校準(zhǔn)。3.聲強(qiáng)測(cè)量聲強(qiáng)測(cè)量具有許多優(yōu)點(diǎn),用它可判斷噪聲源的位置,求出噪聲發(fā)射功率,可以不必在聲室、混響室等特殊聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行。聲強(qiáng)測(cè)量儀由聲強(qiáng)探頭、分析處理儀器及顯示儀器等部分組成。聲強(qiáng)探頭由兩個(gè)傳聲器組成,具有明顯的指向特性。聲強(qiáng)測(cè)量儀可以在現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量和尋找聲源,具有較高的使用價(jià)值。2.3.2噪聲源與故障源的識(shí)別噪聲檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是通過噪聲測(cè)量和分析來確定機(jī)械設(shè)備故障的部位和程度。首先必須尋找和估計(jì)噪聲源,進(jìn)而研究其頻率組成和各分量的變化情況。從中提取機(jī)械運(yùn)行狀況的信息。噪聲識(shí)別的方法很多,從復(fù)雜程度、精度高低以及費(fèi)用大小等方面均有很多大差別,這里介紹幾種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的識(shí)別方法。1.主觀評(píng)價(jià)和估計(jì)方法主觀評(píng)價(jià)和估計(jì)方法可以借助于助聽器,對(duì)于那些人耳達(dá)不到的部位,還可以借助于傳聲器→放大器→耳機(jī)系統(tǒng)。它的不足之處在于鑒別能力因人而異,需要有較豐富的經(jīng)驗(yàn),也無法對(duì)噪聲源做定量的量度。2.近場(chǎng)測(cè)量法這種方法通常用來尋找機(jī)械設(shè)備的主要噪聲源,較簡(jiǎn)便易行。集體的做法是用聲級(jí)計(jì)在緊靠機(jī)械設(shè)備的表面掃描,并根據(jù)聲級(jí)計(jì)的指示值大小來確定噪聲源的部位。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量總會(huì)受到附近其他噪聲源的影響,一臺(tái)大機(jī)械設(shè)備上的被測(cè)點(diǎn)有時(shí)處于機(jī)械設(shè)備上其他噪聲源的混響場(chǎng)內(nèi),所以近場(chǎng)測(cè)定法不能提供精確的測(cè)量值。這種方法通常用于機(jī)械設(shè)備噪聲源和主要發(fā)聲部位的一般識(shí)別或用作精確測(cè)定前的粗定位。3.表面振速測(cè)量法對(duì)于無衰減平面余弦波來說,從表面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度可以得到一定面積的振動(dòng)表面的聲功率。為了對(duì)輻射表面采取有效的降噪措施,需要知道輻射表面上各點(diǎn)輻射聲能的情況,以便確定主要輻射點(diǎn),采取針對(duì)性的措施。這時(shí)可以將振動(dòng)表面分割成許多小塊,測(cè)出表面各點(diǎn)的振動(dòng)速度,然后畫出等振速線圖,從而形象地表達(dá)出聲輻射表面各點(diǎn)輻射能的情況以及最強(qiáng)的輻射點(diǎn)。4.頻譜分析法噪聲的頻譜分析與振動(dòng)信號(hào)分析方法類似,是一種識(shí)別聲源的重要方法。對(duì)于做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械,一般都可以在它們的噪聲頻譜信號(hào)中找到與轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的純音峰值。因此,通過對(duì)測(cè)量得到的噪聲頻譜純音峰值的分析,可識(shí)別主要噪聲源。但是純音峰值的頻率為好幾個(gè)零部件所共有,或者不為任何一個(gè)零件所共有,這時(shí)就要配合其他方法才能最終判定究竟哪些零件是主要噪聲源。5.聲強(qiáng)法近年來用聲強(qiáng)法來識(shí)別噪聲源的研究進(jìn)展很快,至今已有多種用于聲強(qiáng)的雙通道快速傅里葉變換分析儀。聲強(qiáng)探頭具有明顯的指向性,這使聲強(qiáng)法在識(shí)別噪聲源中更有其特色。聲強(qiáng)測(cè)量法可在現(xiàn)場(chǎng)作近場(chǎng)測(cè)量,既方便又迅速,故受到各方面的重視。

T=0K稱為熱力學(xué)零度,在該溫度下分子運(yùn)動(dòng)停止(即沒有熱存在)。一般0℃以上用攝氏度(℃)表示,0℃以下用開爾文(K)表示,這樣可以避免使用負(fù)值,又與一般習(xí)慣相一致。2.溫度的測(cè)量方式溫度的測(cè)量方式可分為接觸式與非接觸式兩類。1)當(dāng)把溫度計(jì)和被測(cè)物的表面很好地接觸后,經(jīng)過足夠長的時(shí)間達(dá)到熱平衡,則二者的溫度必然相等,溫度計(jì)顯示的溫度即為被測(cè)物表面的溫度,這種方式稱為接觸式測(cè)溫。2)非接觸測(cè)溫是利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理來測(cè)定物體的溫度。由于感溫元件不與被測(cè)物體接觸,因而不會(huì)改變被測(cè)物體的溫度分布,且輻射熱與光速一樣快,故熱慣性很小。接觸式與非接觸式兩種測(cè)溫方式的比較見表2-6。3.常用的溫度檢測(cè)儀表、儀器常見測(cè)溫儀表、儀器分類表見表2-7。2.4.2接觸式溫度測(cè)量常用于機(jī)械設(shè)備診斷的接觸式溫度檢測(cè)儀表有下列幾種。1.熱膨脹式溫度計(jì)這種溫度計(jì)是利用液體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的,如水銀溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力表式溫度計(jì)等。雙金屬溫度計(jì)是一種固體熱膨脹式溫度計(jì),它用兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬材料制成感應(yīng)元件,一端固定,另一端自由。由于受熱后,兩者伸長不一致而發(fā)生彎曲,使自由端產(chǎn)生位移,將溫度變化直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械量的變化,如圖2-20所示,可以制成各種形式的溫度計(jì)。雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、抗振、價(jià)廉、能報(bào)警和自控,可用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量氣體、液體及蒸汽溫度。壓力表溫度計(jì)利用被封閉在感溫筒中的液體、氣體等受熱后體積膨脹或壓力變化,通過毛細(xì)管使波登管端部位產(chǎn)生角位移,帶動(dòng)指針在刻度盤上顯示出溫度值,如圖2-21所示。測(cè)量時(shí)感溫筒放在被測(cè)介質(zhì)內(nèi),因此適用于測(cè)量對(duì)感溫筒物無腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體的溫度。2.電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)的感溫元件是用電阻值隨溫度變化而變化的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)溫度變化時(shí),感溫元件的電阻隨溫度而變化,通過測(cè)量回路的轉(zhuǎn)換,在顯示器上顯示溫度值。電阻式溫度計(jì)廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究部門。用于電阻式溫度計(jì)的感溫元件有金屬絲電阻及熱敏電阻。(1)金屬絲電阻溫度計(jì)常用的測(cè)溫電阻絲材料有鉑、銅、鎳。鉑電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2-22所示。鉑絲繞在玻璃棒上,置于陶瓷或金屬制成的保護(hù)管內(nèi),引出的導(dǎo)線有二線式、三線式。工業(yè)熱電阻的結(jié)構(gòu)如圖2-23所示。為了測(cè)出金屬絲的電阻變化,一般是將其接入平衡電橋中。電橋輸出的電壓正比于金屬絲的電阻值變化。該電壓的變化由動(dòng)圖式儀表直接測(cè)量或經(jīng)放大器放大輸出,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量或記錄。(2)熱敏電阻溫度計(jì)熱敏電阻通常是用鐵、錳、鎳、鋁、鈦、鎂、銅等一些金屬的氧化物做原料制成,也常用它們的碳酸鹽,硝酸鹽和氯化物等做原料制成。它的阻值隨溫度升高而降低,具有負(fù)的溫度系數(shù)。與金屬絲電阻相比,熱敏電阻具有電阻溫度系數(shù)大、靈敏度高,電阻率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、熱慣性小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性很大,互換性差,非線性嚴(yán)重,且電阻溫度關(guān)系不穩(wěn)定,故測(cè)溫誤差較大。3.熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)由熱電偶、電測(cè)儀表和連接導(dǎo)線所組成,廣泛地用于300~1300℃溫度范圍內(nèi)的測(cè)溫。熱電偶可把溫度直接轉(zhuǎn)換成電量,因此對(duì)于溫度的測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制,以及對(duì)溫度信號(hào)的放大、變換都很方便。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于安裝,測(cè)量范圍廣,準(zhǔn)確度高,熱慣性小,性能穩(wěn)定,便于遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)。因此,它是目前使用最普遍的接觸式溫度測(cè)量儀表。(1)熱電偶測(cè)溫的基本原理由兩種不同的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A、B組成的閉合回路中,如果使兩個(gè)接點(diǎn)處于不同的溫度,回路就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì),稱為熱電勢(shì),這一現(xiàn)象即是熱電效應(yīng),組成的元件為熱電偶。若使熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)溫度保持不變,即產(chǎn)生的熱電勢(shì)只和另一個(gè)接點(diǎn)的溫度有關(guān),因此,測(cè)量熱電勢(shì)的大小,就可以知道該接點(diǎn)的溫度值。組成熱電偶的兩種導(dǎo)體,稱為熱電極。通常把一端稱為自由端、參考點(diǎn)或冷端,而另一端稱為工作端、測(cè)量端或熱端。如果在自由端電流是從導(dǎo)體A端流向?qū)wB,則A稱為正熱電極,而B稱為負(fù)熱電極,如圖2-24所示。(2)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指制造工藝比較成熟、應(yīng)用廣泛、能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的熱電偶。這類熱電偶性能穩(wěn)定,互換性好,并有與其配套的儀表可供使用,十分方便。(3)非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶沒有被列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),用在某些特殊場(chǎng)合,如監(jiān)測(cè)高溫、低溫、超低溫、高真空和有核輻射等對(duì)象。常用的非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶主要有鎢錸熱電偶、銥銠系熱電偶、鎳鉻-金鐵熱電偶、鎳鈷-鎳鋁熱電偶、鉑鉬-鉑鉬熱電偶、非金屬熱電偶等。(4)使用熱電偶應(yīng)注意的幾個(gè)問題1)補(bǔ)償導(dǎo)線及熱電偶冷端補(bǔ)償。在測(cè)溫時(shí),為了使熱電偶的冷端溫度保持恒定,且節(jié)省熱電極材料,一般是用一種補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶的冷端相連接,這種導(dǎo)線是兩根不同金屬絲,它在一定的溫度范圍內(nèi)(0~100℃)和所連接的熱電偶具有相同的熱點(diǎn)性質(zhì),材料為廉價(jià)金屬,可用它們來做熱電偶的延伸線。一般補(bǔ)償導(dǎo)線電阻率較小,線徑較粗,這有利于減少熱電偶回路的電阻。熱電偶的分度是用以冷端溫度為0℃制成的,如冷端不為0℃,則將引起測(cè)量誤差,可采用下述幾種方法進(jìn)行補(bǔ)償:①冰點(diǎn)槽法。將冷端置于0℃的冰點(diǎn)槽中即可,但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)較麻煩。②儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法。把用于熱電勢(shì)測(cè)量的毫伏計(jì)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整到預(yù)先測(cè)知的冷端溫度處即可。③補(bǔ)償電橋法(冷端補(bǔ)償器)。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化,該電橋稱冷端補(bǔ)償器。④多點(diǎn)冷端溫度補(bǔ)償。2)熱電偶的校驗(yàn)。為了保證測(cè)量準(zhǔn)確度,熱電偶必須定期進(jìn)行校驗(yàn)。超差時(shí)要更換熱電偶或把原來的熱電偶的熱端剪去一段,重新焊接并經(jīng)校驗(yàn)后使用。3)熱電勢(shì)的測(cè)量。熱電勢(shì)的測(cè)量有以下兩種方法:①毫伏計(jì)法。此法準(zhǔn)確度不高,但廉價(jià),簡(jiǎn)易測(cè)溫時(shí)廣泛采用。②電位差計(jì)法。此法準(zhǔn)確度較高,故在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。2.4.3非接觸式溫度測(cè)量隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)溫度監(jiān)測(cè)提出了越來越高的要求,接觸式測(cè)溫方法已遠(yuǎn)不能滿足許多場(chǎng)合的測(cè)溫要求。近年來非接觸式測(cè)溫獲得迅速發(fā)展。除了敏感元件技術(shù)的發(fā)展外,還由于它不會(huì)破壞被測(cè)物的溫度場(chǎng),適用范圍也大大拓寬。許多接觸式測(cè)溫?zé)o法測(cè)量的場(chǎng)合和物體,采用非接觸式測(cè)溫可得到很好的解決。1.非接觸式測(cè)溫的基本原理在太陽光譜中,位于紅光光譜之外的區(qū)域里存在著一種看不見的、具有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的輻波,稱為紅外線。紅外線的波長范圍相當(dāng)寬,達(dá)0.75~1000μm。通常它又分為4類:近紅外線,波長為0.75~3μm;中紅外線,波長為3~6μm;遠(yuǎn)紅外線,波長為6~15μm;超遠(yuǎn)紅外線,波長為15~1000μm。紅外線和所有電磁波一樣,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。紅外輻射在介質(zhì)中傳播時(shí),會(huì)產(chǎn)生衰減,這主要是由介質(zhì)的吸收和散射作用造成的。自然界中的任何物體,只要它本身的溫度高于熱力學(xué)零度,就會(huì)產(chǎn)生熱輻射。物體溫度不同,輻射的波長組成成分不同,輻射能的大小也不同,該能量中包含可見光和不可見的紅外線兩部分。物體在1000℃以下時(shí),其熱輻射中最強(qiáng)的波均為紅外線;只有在3000℃,近于白熾燈的溫度時(shí),它的輻射中才包含足夠多的可見光。

斯蒂藩-玻爾茲曼定律告訴我們,物體的溫度越高,輻射強(qiáng)度就越大。只要知道了物體的溫度及其比輻射率,就可算出它所發(fā)射的輻射功率;反之,如果測(cè)出了物體所發(fā)射的輻射強(qiáng)度,就可以算出它的溫度,這就是紅外測(cè)溫技術(shù)的依據(jù)。由于物體表面溫度變化時(shí)紅外輻射將大大變化,例如,物體溫度在300K時(shí),溫度升高1K,輻射功率將增加1.34%。因此,被測(cè)物表層若有缺陷,其表面溫度場(chǎng)將有變化,可以用靈敏的紅外探測(cè)器加以鑒別。2.非接觸測(cè)溫儀器由于在2000K以下的輻射大部分能量不是可見光而是紅外線,因此紅外測(cè)溫得到了