滾動(dòng)軸承檢測(cè)方法.ppt

1、上海隆啟科技發(fā)展有限公司,目標(biāo)：主導(dǎo)石化行業(yè)的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展方向 任務(wù)：注重現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的解決,滾動(dòng)軸承故障的檢測(cè)方法,隆啟科技,隆啟科技,滾動(dòng)軸承是泵、風(fēng)機(jī)和電機(jī)的主要基礎(chǔ)零部件之一，是日常生產(chǎn)運(yùn)行中重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。下圖描述了泵和電機(jī)主要存在的運(yùn)行機(jī)械故障。 軸承失效 密封失效 失去平衡 不對(duì)中 碰磨 松動(dòng),滾動(dòng)軸承故障的檢測(cè)方法,滾動(dòng)軸承生命周期,隆啟科技,滾動(dòng)軸承生命周期,沖擊脈沖信號(hào)水平峰值,典型,疲勞,隆啟科技,滾動(dòng)軸承是泵、電機(jī)和風(fēng)機(jī)的易損件，軸承的故障會(huì)導(dǎo)致設(shè)備劇烈振動(dòng)和噪聲，甚至?xí)鸩考p壞。 滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中引起損壞的故障原因：裝配不當(dāng)、潤(rùn)滑不良（水分和異物侵入、腐蝕），

2、振動(dòng)大和過(guò)載。 滾動(dòng)軸承的主要故障形式有：磨損、點(diǎn)蝕、疲勞剝落、塑性變形、銹蝕、斷裂、膠合和保持架損壞。 滾動(dòng)軸承故障監(jiān)測(cè)方法： 主要是振動(dòng)信號(hào)法及油污染分析法（鐵譜分析）,滾動(dòng)軸承故障的檢測(cè)方法,隆啟科技,滾動(dòng)軸承故障的檢測(cè)方法,鐵譜分析,隆啟科技,振動(dòng)信號(hào)法幾種方法： 1.峰值檢測(cè)法 滾動(dòng)軸承運(yùn)行主要故障特征：振動(dòng)大、溫度高、噪聲響 檢測(cè)振動(dòng)峰值（一般為振動(dòng)加速度峰值），配合溫度檢測(cè)和噪聲比較 2.崤度檢測(cè)法 峭度： 隨著故障的發(fā)生和發(fā)展，一般峰值Xp=Xmax、Xrms、X和均會(huì)逐漸增大，其中峭度對(duì)大幅值振動(dòng)最敏感，當(dāng)大幅值出現(xiàn)的概率增加時(shí)，值會(huì)迅速增大，這對(duì)信號(hào)中含有脈沖的故障特別有效

3、。峰值Xp檢測(cè)，脈沖故障的靈敏度居中。,振動(dòng)信號(hào)法,1g （pk）、1.1（rms ）、1kHz 1g （pk）、22（rms ）、50Hz,隆啟科技,3.頻譜分析法 利用振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，需要建立軸承數(shù)據(jù)庫(kù)軟件（幾萬(wàn)個(gè)軸承型號(hào)），得到滾動(dòng)軸承內(nèi)圈、外圈、滾珠和保持架的特征頻率進(jìn)行比對(duì)分析,頻譜分析法,紅色,綠色,黃色,手動(dòng)估算故障頻率 針對(duì)812個(gè)滾珠的軸承，有下列經(jīng)驗(yàn)公式： 外圈 fc 0.4zN 內(nèi)圈 ft 0.6zN 保持架 fcc 0.4N 滾珠 fb2.4N,z: 滾珠個(gè)數(shù) N: 軸轉(zhuǎn)速,隆啟科技,頻譜分析法,提示： 因?yàn)闈L動(dòng)體并非純滾動(dòng)等因素，只能找近

4、似值，有調(diào)制邊頻 當(dāng)內(nèi)圈、外圈和滾子同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，診斷分析就較困難 軸承在其固有頻率處振動(dòng)，類(lèi)似“振鈴”，該固有頻率作為載波，調(diào)制了軸承故障頻率 內(nèi)圈故障頻率調(diào)制于轉(zhuǎn)速頻率，出現(xiàn)一倍頻為邊頻的邊帶 滾動(dòng)體故障頻率調(diào)制于保持架故障頻率，頻譜上出現(xiàn)保持架頻率為邊頻的邊帶,隆啟科技,4.沖擊脈沖法（SPM） 沖擊脈沖傳感器測(cè)量原理： 帶通濾波器，中心頻率為：32kHz，帶寬：左右500Hz 信號(hào)放大倍率57倍，信號(hào)調(diào)制/解調(diào) 狀態(tài)評(píng)定參數(shù)的含義： dBsv：沖擊脈沖值的絕對(duì)分貝，用來(lái)衡量沖擊脈沖能量的絕對(duì)值。 dBi： 沖擊脈沖值的背景分貝，即滾動(dòng)軸承初始值。其數(shù)值大小取決于 滾動(dòng)軸承內(nèi)徑和轉(zhuǎn)速的

5、大小。 dBn： 沖擊脈沖值的標(biāo)準(zhǔn)分貝。用來(lái)評(píng)定滾動(dòng)軸承工作狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn) dBn dBsv dBi dBc : 地毯分貝，其數(shù)值為每秒產(chǎn)生200個(gè)沖擊脈沖信號(hào)的最高讀數(shù), 工作狀態(tài)良好的滾動(dòng)軸承地毯值一般低于10,沖擊脈沖法,dBi 70 60 dBn 45 35 30 20 10 0 -10,隆啟科技,沖擊脈沖法,綠色： 0dBn20 dB 正常狀態(tài) 黃色： 20dBn35 dB 注意；軸承有初期損傷 紅色： 35dBn60 dB 警告；軸承已有明顯損傷,當(dāng)軸承局部存在損傷或缺陷時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生突變的衰減沖擊脈沖力，激起軸承的高頻固有振動(dòng)，這種高頻固有振動(dòng)作為軸承振動(dòng)的載波，使軸承的最終振

6、動(dòng)波形表現(xiàn)為復(fù)雜的幅值調(diào)制波。調(diào)制波的頻率成分中含有與缺陷對(duì)應(yīng)的故障頻率，通過(guò)解調(diào)技術(shù)，能將軸承的缺陷信息從復(fù)雜的調(diào)幅振動(dòng)的信號(hào)中分離出來(lái)。 包絡(luò)解調(diào)原理圖：,包絡(luò)解調(diào)分析法,軸承振動(dòng)信號(hào),數(shù)字帶通濾波,高頻振動(dòng),包絡(luò)檢波,低頻包絡(luò)信號(hào),頻譜分析,5.包絡(luò)解調(diào)分析法,希爾伯特(Hilbert)變換檢波原理： 讓測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)90的相移，從而與原信號(hào)構(gòu)成一個(gè)解析信號(hào)，此解析信號(hào)即構(gòu)成包絡(luò)信號(hào)。,隆啟科技,包絡(luò)解調(diào)分析法,一個(gè)實(shí)信號(hào) (t)的希爾伯特變換 (t)定義為： Xh(t)可以看成是x(t)通過(guò)濾波器的輸出，該濾波器的單位沖擊響應(yīng)為： x(t)的解析信號(hào)為： 解析信號(hào)g(t)的幅值A(chǔ)(t

7、)和相位(t)的表達(dá)式為： 式中：,隆啟科技,幅值A(chǔ)(t)就是信號(hào)x(t)的包絡(luò)信號(hào)，這樣經(jīng)過(guò)希爾伯特變換檢波，除去高頻的振動(dòng)分量，然后用含有缺陷激振分量的A(t)代替原始信號(hào)x(t)進(jìn)行頻譜分析，便可以進(jìn)行缺陷的故障診斷。 X(t)=U(t)A(t) 實(shí)驗(yàn)采用圓柱滾子軸承N205，軸承參數(shù)為： 滾動(dòng)體直徑d=7.5mm，軸承節(jié)徑D=39mm，滾動(dòng)體數(shù)Z=12，接觸角=0。 轉(zhuǎn)速N=1440 rpm 軸承的特征頻率(Hz),隆啟科技,包絡(luò)解調(diào)分析法,無(wú)故障,外圈故障,內(nèi)圈故障,保持架故障,隆啟科技,包絡(luò)解調(diào)分析法,隆啟科技,SKF的方法 加速度包絡(luò)值（gE） 頻率范圍：500Hz10kHz，進(jìn)

8、行特殊處理 加速度包絡(luò)的平均峰值 推薦值：,包絡(luò)解調(diào)分析法,6. 振動(dòng)尖峰能量(SPIKE ENERGY恩泰克專利技術(shù)) 振動(dòng)尖峰能量主要用于監(jiān)測(cè)診斷滾動(dòng)軸承和齒輪的缺陷。所謂振動(dòng)尖峰能量(gSE)就是“短瞬間內(nèi)金屬碰撞和隨機(jī)振動(dòng)所產(chǎn)生的通過(guò)機(jī)器的結(jié)構(gòu)外傳的振動(dòng)脈沖能量。測(cè)量振動(dòng)加速度，通過(guò)高通濾波，濾掉5kHz以下的頻率分量， 因?yàn)橐话銠C(jī)械振動(dòng)故障如不對(duì)中和不平衡等產(chǎn)生的振動(dòng)通常都低于5kHz，振動(dòng)脈沖能量激發(fā)支撐機(jī)構(gòu)的自振頻率，這種頻率作為載波頻率與軸承故障頻率進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，得到gSE值，脈沖能量的強(qiáng)度是振幅和頻率的函數(shù)。并有g(shù)SE譜分析功能,隆啟科技,振動(dòng)尖峰能量,隆啟科技,gSE的判

9、斷標(biāo)準(zhǔn)： 恩泰克公司以圖表的形式推薦了振動(dòng)尖峰能量烈度 澳大利亞堪培拉BHP鋼鐵公司積累了大量數(shù)據(jù)，形成了自己的gSE判斷經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）,振動(dòng)尖峰能量,7. PeakVue峰值分析法 (CSI專利技術(shù)-艾默生),PeakVue是捕捉給定時(shí)間間隔里時(shí)域波形峰值的振動(dòng)信號(hào)分析方法。當(dāng)金屬與金屬的撞擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短暫的（10ms）應(yīng)力波,其頻帶約在150kHz，齒輪和軸承表面缺陷、摩擦磨損、沖擊和早期的疲勞剝落等都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波的頻率會(huì)隨著沖擊狀態(tài)的變化而變化，當(dāng)缺陷發(fā)展,應(yīng)力波的頻率會(huì)降低。 PeakVue正是采集和監(jiān)測(cè)這些短暫的應(yīng)力波，獲得峰值及頻率，并轉(zhuǎn)換為“PeakVue時(shí)域波形和

10、頻譜”進(jìn)行分析，關(guān)注早期故障和發(fā)展。,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,下圖是 以上圖信號(hào)為準(zhǔn)構(gòu)造的，每個(gè)恒定值對(duì)應(yīng)于上圖同一采樣時(shí)刻的峰值,左圖 PeakVue 數(shù)據(jù)處理電路輸入信號(hào)，右圖是輸出信號(hào),PeakVue信號(hào)處理過(guò)程如下 1高通濾波：1kHz，把沖擊引起的特征振動(dòng)與常規(guī)振動(dòng)信號(hào)分離 2包絡(luò)檢波處理： 3高速采樣處理：得到峰值波形，對(duì)峰值波形采樣并進(jìn)行FFT處理， 得到PeakVue波形和頻譜。 高通頻率的設(shè)置解調(diào)與包絡(luò)分析相同。對(duì)于齒輪振動(dòng)分析，高通濾波頻率下限可以設(shè)定為3.25倍齒輪嚙合頻率。 PeakVue可以被設(shè)置在中頻范圍（1005

11、00Hz） 的解調(diào)方法，還可被設(shè)置在其它頻段，這樣可以監(jiān)測(cè)高速和非常低速（如每分鐘幾轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸）的沖擊故障，因此也是針對(duì)低速設(shè)備軸承監(jiān)測(cè)的好方法 PeakVue保持了實(shí)際沖擊信號(hào)值，因而是能夠進(jìn)行有效的趨勢(shì)分析,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,隆啟科技,PeakVue 峰值分析法,隆啟科技,8.軸承故障因子DEF(法國(guó)01-dB) 振動(dòng)峰值測(cè)量( 振動(dòng)加速度 PV = Peak Value ) 振動(dòng)有效值測(cè)量( 振動(dòng)加速度RMS ) 上述受到狀態(tài)參數(shù)的制約影響:滾動(dòng)軸承的尺寸、類(lèi)型，功率，轉(zhuǎn)速 峰值因子：PF（P

12、eak factor）PV/RMS 從峰值參量PV 和均方根值參量RMS 可以很容易的導(dǎo)出峰值因子PF 參量。峰值因子PF 的測(cè)量法則基本上與滾動(dòng)軸承和機(jī)器狀態(tài)參數(shù)（如：尺寸、載荷、轉(zhuǎn)速、等等）無(wú)關(guān)，基本上取決于信號(hào)的形狀，而不是信號(hào)的幅值。 峰值因子參量PF 可以進(jìn)行滾動(dòng)軸承的早期診斷，但是隨著軸承故障的發(fā)展，信號(hào)形狀會(huì)產(chǎn)生變化，使這個(gè)判斷法則的應(yīng)用有難度，想要只通過(guò)一次測(cè)量就能準(zhǔn)確的斷定軸承是處于故障的初期還是后期幾乎是不可能的,只簡(jiǎn)單的對(duì)報(bào)警值進(jìn)行比較也不行。,軸承故障因子,只是使用PF測(cè)量法則，對(duì)一個(gè)軸承就需要多次測(cè)量并結(jié)合振動(dòng)分析，對(duì)這些多次的測(cè)量數(shù)據(jù)做綜合分析。 DEF軸承故障因子

13、 DEF（Defect Factor）的計(jì)算法則基本上保持了峰值因子PF和均方根參量RMS各自的最主要的優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)下式： DEF = aPF + bRMS 以該算法為基礎(chǔ)，通過(guò)分析大量的有代表性的各種工業(yè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的測(cè)量結(jié)果，對(duì)DEF診斷程序作充分調(diào)整 使其具有以下應(yīng)用特點(diǎn)： 軸承缺陷由112個(gè)數(shù)字表示故障程度（該測(cè)量值是絕對(duì)量）,隆啟科技,軸承故障因子,軸承的早期診斷（軸承元件有初始缺陷時(shí)） 軸承的故障發(fā)展階段中，該參量的測(cè)量效果是持續(xù)增加的 不受機(jī)器及軸承的狀態(tài)參數(shù)影響：轉(zhuǎn)速、載荷、軸承型號(hào)尺寸、缺陷頻率 能明確的指出軸承所處的三個(gè)故障階段（絕對(duì)量） 數(shù)字5 以下，表示：軸承良好（接近5時(shí)早期

14、缺陷） 數(shù)字6 以上，表示：軸承故障報(bào)警 數(shù)字9 以上，表示：危險(xiǎn)報(bào)警 在測(cè)量時(shí)立即得出軸承良好、故障報(bào)警、危險(xiǎn)報(bào)警的結(jié)論。,隆啟科技,軸承故障因子,隆啟科技,FLUKE的方法： 波峰因數(shù)CF+（峰值因數(shù)、電能測(cè)量方法） 頻率范圍：420kHz 推薦值：,軸承故障因子,軸承狀態(tài)值,9.軸承狀態(tài)值(瑞典VMI) 軸承狀態(tài)值系測(cè)量滾動(dòng)軸承損壞頻率可能出現(xiàn)的范圍，并顯示其振動(dòng)加速度值，作為軸承狀態(tài)的參考,取頻率范圍在3.2kHz20kHz的振動(dòng)加速度有效值（rms）來(lái)衡量軸承運(yùn)行狀態(tài)。,必須特別注意當(dāng)軸承負(fù)載過(guò)大或軸承潤(rùn)滑不良時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致軸承狀態(tài)值偏高,隆啟科技,隆啟科技,10.振動(dòng)高頻濾波檢測(cè)法(

15、L方法) 軸承狀態(tài)值：測(cè)量滾動(dòng)軸承損壞頻率可能出現(xiàn)的范圍，并顯示其振動(dòng)速度有效值，作為軸承狀態(tài)的參考。一般機(jī)械故障如不平衡或不對(duì)中等其產(chǎn)生的振動(dòng)頻率很少超過(guò)600Hz，而一般超過(guò)頻率12000Hz的振動(dòng)信號(hào)已相當(dāng)微弱，所以提取這個(gè)范圍內(nèi)的振動(dòng)值經(jīng)特定數(shù)據(jù)處理(分段加權(quán))后定義為軸承狀態(tài)值。,高頻濾波法,振動(dòng)原始信號(hào),高頻振動(dòng)信號(hào) （軸承缺陷信號(hào)）,高頻濾波,隆啟科技,高頻濾波法,L方法:檢查滾動(dòng)軸承狀態(tài)的方法 理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)及實(shí)際測(cè)試表明：源于軸承的故障頻率集中在高頻范圍，L方法測(cè)量600Hz至12kHz的振動(dòng)信號(hào)，所有由機(jī)械故障如不平衡和不對(duì)中引起的振動(dòng)被濾波器所抑制。L方法也反映潤(rùn)滑狀態(tài)，

16、在高L值時(shí)應(yīng)先檢查潤(rùn)滑狀態(tài)。機(jī)器轉(zhuǎn)速、功率和軸承尺寸對(duì)L值幾乎沒(méi)有影響。 L方法只定義了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，好和差 1良好的軸承狀態(tài)和潤(rùn)滑狀態(tài)，L值2，更換軸承。 3. 當(dāng) 1L2時(shí)，加油，改善潤(rùn)滑狀況。 如果機(jī)器轉(zhuǎn)速或齒輪嚙合頻率在600Hz至12000Hz之間時(shí)，則此時(shí)可能L值很高卻沒(méi)有軸承損壞問(wèn)題，因此應(yīng)用此軸承狀態(tài)參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須特別注意這個(gè)問(wèn)題。,隆啟科技,高頻濾波法,優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)須專業(yè)人員進(jìn)行分析，直接得到軸承運(yùn)行狀態(tài) 檢測(cè)方便快捷、準(zhǔn)確，可作為滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)的主要手段 轉(zhuǎn)速、功率和軸承尺寸對(duì)測(cè)量結(jié)果幾乎沒(méi)有影響 能輕易獲得軸承早期故障信息,隆啟科技,高頻濾波法,采用滾動(dòng)軸承檢測(cè)技術(shù)L方法的用戶,武漢石化檢安公司 江蘇清江石化 北京燕山石化公司煉油廠 洛陽(yáng)石化公司 哈爾濱石化公司 中原乙烯公司 茂名石化西南工程建設(shè)公司 中山諾爾達(dá)熱交換公司 錦西煉化公司 齊魯石化烯烴廠 太原鋼鐵公司 四川達(dá)州化肥廠 舞陽(yáng)鋼廠新連軋 齊魯石化塑料廠 海南煉化,齊魯石化勝利煉油廠 上海高橋石化公司 滄