設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

設(shè)備可靠性服務(wù)與狀態(tài)監(jiān)測可靠性工程師2014.6振動監(jiān)測選點與路徑振動的方向選擇不同方向振動對應(yīng)的主要根源H–不平衡、對中不良、軸承松動V–基礎(chǔ)松動、軸承座松動、齒輪嚙合不良A–軸對中不良、齒輪軸不對正、皮帶輪不對正、斜齒捏合不良、泵/風(fēng)機紊流振動的參數(shù)選擇參數(shù)頻率范圍適用情況位移0---100Hz加工機床的振動，旋轉(zhuǎn)軸擺動，軸振動等速度10---1000Hz旋轉(zhuǎn)機械的振動加速度>1000Hz滾動軸承和齒輪的缺陷引起的振動沖擊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振動時域參數(shù)振動趨勢分析的重要性ISO2372(10Hz--1000Hz)振動標(biāo)準(zhǔn)的選擇振動時域分析~99%~1%~0.1%RotationalImpactsFrictionIMPACTS/SHOCKSPeriodic/non-periodictransientsCREST KURT SKEWCrest

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

時域信號的統(tǒng)計?Unbalance?Misalignment?Looseness?Wear?Geardamage?Couplingdamage?Othershocks/

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

對于現(xiàn)場設(shè)備的周期性振動X(t)，不論其振動波形有多復(fù)雜，都可以用傅立葉級數(shù)表示為許多頻率成諧波關(guān)系的簡諧振動組成：振動頻域分析從時域波形到頻譜圖時域波形

正弦波

FFT=FastFourierTransfer快速傅立葉變換

振動頻譜amplitude-frequencyscale不平衡對中不良齒輪嚙合不良

轉(zhuǎn)子不平衡正確對中平行不對中角度不對中平行和角度不對中軸系不對中frequency1X3X2X軸系不對中timevelfrequency1X3X2X4X5X6X0.5Xvelocity機械松動正常齒輪磨損齒輪齒輪偏心齒輪不對正齒輪故障滑動軸承或軸承座松動可能出現(xiàn)的頻譜滑動軸承滑動軸承——軸心軌跡SHAFTSENSORSENSOR滾動軸承熱處理層內(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)測技術(shù)InitialDamage初始損傷Shock

PulseTech.沖擊脈沖技術(shù)VibrationEnveloping振動包絡(luò)分析Vibration振動分析TotalFailure完全失效Temperature溫度測試AssetHealthTime剩余壽命OilAnalysis油液分析健康狀況軸承故障的時域波形FTF(FundamentalTrainFrequency/cagefrequency)TimeBS(BallSpinfrequency)TimeBPFI(BallPassFrequencyInnerrace)1RevTimeBPFO(BallPassFrequencyOuterrace)Time軸承特征頻率與類型、型號、尺寸、品牌相關(guān)BearingdamageUnbalanceUnbalanceBearingdamageHz振動信號與軸承沖擊信號Resonance信號的能量分布振動沖擊摩擦UnbalancePeaksaroundtheresonansfrequencyBandpassfilter沖擊信號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“平行”移動沖擊脈沖的響應(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轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊脈沖非常好的軸承也會產(chǎn)生每秒幾百次沖擊脈沖沖擊脈沖(彈性波)頻率達到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的處理“沖擊脈沖傳感器是機械與電子雙重調(diào)制”壓電晶體理想信號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32kHz

“共振頻帶”足夠窄

“衰減時間”足夠短

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

0.1Afterrectifying001.AfterlowpassfilteringRemovehighfrequencycontent,thecarrierwave沖擊脈沖信號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)展沖擊脈沖反映潤滑狀態(tài)rpmLubricationfilmthicknessElastohydrodynamiclubrication沖擊脈沖反映潤滑狀態(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)沖擊脈沖的檢測能力達到-40dBNumberofimpactsHDsv302010HDsvTime302010HDm的干擾濾除軸承每10個周期會出現(xiàn)至少1個強沖擊HDmNumberofimpacts302010HDsvTime302010HDmHDmHDsvHDm

的干擾濾除干擾濾除算法：50個周期內(nèi)會濾除大約5個強沖擊HDc的獲取

5ms時間窗內(nèi)獲取最大值所有最大值之中的最小值–地毯值(滿足>200個/秒)HD時域波形1rev每轉(zhuǎn)在承載區(qū)產(chǎn)生3-4個沖擊脈沖HD頻譜HD頻譜HD頻譜HD頻譜DSP–DigitalSignalProcessing(數(shù)字信號處理)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)–征兆增強增強重復(fù)性信息Time40sec.Time8sec.征兆增強因子SEFSEFSNR1–23dB2–54dB5–103dBSEF=5是折中設(shè)定SEF不影響HDm/HDc測試時間，除非強制其測試時間與HD波形/頻譜相同不同于TSA或平均功能！OffOn使用征兆增強后，波形不是真實測得的，而是經(jīng)處理的征兆增強因子SEF波形幅值頻譜幅值使用征兆增強HD2esvHDesv不使用征兆增強HDsvHDsv轉(zhuǎn)速波動的影響360碼盤齒數(shù)X頻譜線數(shù)轉(zhuǎn)速精度=階比測試技術(shù)–

Order

TrackingOrders1XRPMTimeOrders1XRPMTime階比測試技術(shù)–

Order

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