滾動軸承檢測方法.ppt

1、上海隆啟科技發(fā)展有限公司,目標：主導石化行業(yè)的檢測技術應用和發(fā)展方向 任務：注重現(xiàn)場問題的解決,滾動軸承故障的檢測方法,隆啟科技,隆啟科技,滾動軸承是泵、風機和電機的主要基礎零部件之一，是日常生產(chǎn)運行中重點監(jiān)測對象。下圖描述了泵和電機主要存在的運行機械故障。 軸承失效 密封失效 失去平衡 不對中 碰磨 松動,滾動軸承故障的檢測方法,滾動軸承生命周期,隆啟科技,滾動軸承生命周期,沖擊脈沖信號水平峰值,典型,疲勞,隆啟科技,滾動軸承是泵、電機和風機的易損件，軸承的故障會導致設備劇烈振動和噪聲，甚至會引起部件損壞。 滾動軸承在運轉過程中引起損壞的故障原因：裝配不當、潤滑不良（水分和異物侵入、腐蝕），

2、振動大和過載。 滾動軸承的主要故障形式有：磨損、點蝕、疲勞剝落、塑性變形、銹蝕、斷裂、膠合和保持架損壞。 滾動軸承故障監(jiān)測方法： 主要是振動信號法及油污染分析法（鐵譜分析）,滾動軸承故障的檢測方法,隆啟科技,滾動軸承故障的檢測方法,鐵譜分析,隆啟科技,振動信號法幾種方法： 1.峰值檢測法 滾動軸承運行主要故障特征：振動大、溫度高、噪聲響 檢測振動峰值（一般為振動加速度峰值），配合溫度檢測和噪聲比較 2.崤度檢測法 峭度： 隨著故障的發(fā)生和發(fā)展，一般峰值Xp=Xmax、Xrms、X和均會逐漸增大，其中峭度對大幅值振動最敏感，當大幅值出現(xiàn)的概率增加時，值會迅速增大，這對信號中含有脈沖的故障特別有效

3、。峰值Xp檢測，脈沖故障的靈敏度居中。,振動信號法,1g （pk）、1.1（rms ）、1kHz 1g （pk）、22（rms ）、50Hz,隆啟科技,3.頻譜分析法 利用振動數(shù)據(jù)采集器對滾動軸承振動信號進行頻譜分析，需要建立軸承數(shù)據(jù)庫軟件（幾萬個軸承型號），得到滾動軸承內圈、外圈、滾珠和保持架的特征頻率進行比對分析,頻譜分析法,紅色,綠色,黃色,手動估算故障頻率 針對812個滾珠的軸承，有下列經(jīng)驗公式： 外圈 fc 0.4zN 內圈 ft 0.6zN 保持架 fcc 0.4N 滾珠 fb2.4N,z: 滾珠個數(shù) N: 軸轉速,隆啟科技,頻譜分析法,提示： 因為滾動體并非純滾動等因素，只能找近

4、似值，有調制邊頻 當內圈、外圈和滾子同時出現(xiàn)故障時，診斷分析就較困難 軸承在其固有頻率處振動，類似“振鈴”，該固有頻率作為載波，調制了軸承故障頻率 內圈故障頻率調制于轉速頻率，出現(xiàn)一倍頻為邊頻的邊帶 滾動體故障頻率調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） 沖擊脈沖傳感器測量原理： 帶通濾波器，中心頻率為：32kHz，帶寬：左右500Hz 信號放大倍率57倍，信號調制/解調 狀態(tài)評定參數(shù)的含義： dBsv：沖擊脈沖值的絕對分貝，用來衡量沖擊脈沖能量的絕對值。 dBi： 沖擊脈沖值的背景分貝，即滾動軸承初始值。其數(shù)值大小取決于 滾動軸承內徑和轉速的

5、大小。 dBn： 沖擊脈沖值的標準分貝。用來評定滾動軸承工作狀態(tài)的標準 dBn dBsv dBi dBc : 地毯分貝，其數(shù)值為每秒產(chǎn)生200個沖擊脈沖信號的最高讀數(shù), 工作狀態(tài)良好的滾動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,當軸承局部存在損傷或缺陷時，在運行過程中產(chǎn)生突變的衰減沖擊脈沖力，激起軸承的高頻固有振動，這種高頻固有振動作為軸承振動的載波，使軸承的最終振

6、動波形表現(xiàn)為復雜的幅值調制波。調制波的頻率成分中含有與缺陷對應的故障頻率，通過解調技術，能將軸承的缺陷信息從復雜的調幅振動的信號中分離出來。 包絡解調原理圖：,包絡解調分析法,軸承振動信號,數(shù)字帶通濾波,高頻振動,包絡檢波,低頻包絡信號,頻譜分析,5.包絡解調分析法,希爾伯特(Hilbert)變換檢波原理： 讓測試信號產(chǎn)生一個90的相移，從而與原信號構成一個解析信號，此解析信號即構成包絡信號。,隆啟科技,包絡解調分析法,一個實信號 (t)的希爾伯特變換 (t)定義為： Xh(t)可以看成是x(t)通過濾波器的輸出，該濾波器的單位沖擊響應為： x(t)的解析信號為： 解析信號g(t)的幅值A(t

7、)和相位(t)的表達式為： 式中：,隆啟科技,幅值A(t)就是信號x(t)的包絡信號，這樣經(jīng)過希爾伯特變換檢波，除去高頻的振動分量，然后用含有缺陷激振分量的A(t)代替原始信號x(t)進行頻譜分析，便可以進行缺陷的故障診斷。 X(t)=U(t)A(t) 實驗采用圓柱滾子軸承N205，軸承參數(shù)為： 滾動體直徑d=7.5mm，軸承節(jié)徑D=39mm，滾動體數(shù)Z=12，接觸角=0。 轉速N=1440 rpm 軸承的特征頻率(Hz),隆啟科技,包絡解調分析法,無故障,外圈故障,內圈故障,保持架故障,隆啟科技,包絡解調分析法,隆啟科技,SKF的方法 加速度包絡值（gE） 頻率范圍：500Hz10kHz，進

8、行特殊處理 加速度包絡的平均峰值 推薦值：,包絡解調分析法,6. 振動尖峰能量(SPIKE ENERGY恩泰克專利技術) 振動尖峰能量主要用于監(jiān)測診斷滾動軸承和齒輪的缺陷。所謂振動尖峰能量(gSE)就是“短瞬間內金屬碰撞和隨機振動所產(chǎn)生的通過機器的結構外傳的振動脈沖能量。測量振動加速度，通過高通濾波，濾掉5kHz以下的頻率分量， 因為一般機械振動故障如不對中和不平衡等產(chǎn)生的振動通常都低于5kHz，振動脈沖能量激發(fā)支撐機構的自振頻率，這種頻率作為載波頻率與軸承故障頻率進行調制和解調，得到gSE值，脈沖能量的強度是振幅和頻率的函數(shù)。并有gSE譜分析功能,隆啟科技,振動尖峰能量,隆啟科技,gSE的判

9、斷標準： 恩泰克公司以圖表的形式推薦了振動尖峰能量烈度 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)驗準則（企業(yè)標準）,振動尖峰能量,7. PeakVue峰值分析法 (CSI專利技術-艾默生),PeakVue是捕捉給定時間間隔里時域波形峰值的振動信號分析方法。當金屬與金屬的撞擊時，會產(chǎn)生短暫的（10ms）應力波,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產(chǎn)生應力波，應力波的頻率會隨著沖擊狀態(tài)的變化而變化，當缺陷發(fā)展,應力波的頻率會降低。 PeakVue正是采集和監(jiān)測這些短暫的應力波，獲得峰值及頻率，并轉換為“PeakVue時域波形和

10、頻譜”進行分析，關注早期故障和發(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 以上圖信號為準構造的，每個恒定值對應于上圖同一采樣時刻的峰值,左圖 PeakVue 數(shù)據(jù)處理電路輸入信號，右圖是輸出信號,PeakVue信號處理過程如下 1高通濾波：1kHz，把沖擊引起的特征振動與常規(guī)振動信號分離 2包絡檢波處理： 3高速采樣處理：得到峰值波形，對峰值波形采樣并進行FFT處理， 得到PeakVue波形和頻譜。 高通頻率的設置解調與包絡分析相同。對于齒輪振動分析，高通濾波頻率下限可以設定為3.25倍齒輪嚙合頻率。 PeakVue可以被設置在中頻范圍（1005

11、00Hz） 的解調方法，還可被設置在其它頻段，這樣可以監(jiān)測高速和非常低速（如每分鐘幾轉的滾動軸）的沖擊故障，因此也是針對低速設備軸承監(jiān)測的好方法 PeakVue保持了實際沖擊信號值，因而是能夠進行有效的趨勢分析,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01-dB) 振動峰值測量( 振動加速度 PV = Peak Value ) 振動有效值測量( 振動加速度RMS ) 上述受到狀態(tài)參數(shù)的制約影響:滾動軸承的尺寸、類型，功率，轉速 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 可以很容易的導出峰值因子PF 參量。峰值因子PF 的測量法則基本上與滾動軸承和機器狀態(tài)參數(shù)（如：尺寸、載荷、轉速、等等）無關，基本上取決于信號的形狀，而不是信號的幅值。 峰值因子參量PF 可以進行滾動軸承的早期診斷，但是隨著軸承故障的發(fā)展，信號形狀會產(chǎn)生變化，使這個判斷法則的應用有難度，想要只通過一次測量就能準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,只簡單的對報警值進行比較也不行。,軸承故障因子,只是使用PF測量法則，對一個軸承就需要多次測量并結合振動分析，對這些多次的測量數(shù)據(jù)做綜合分析。 DEF軸承故障因子

13、 DEF（Defect Factor）的計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，見下式： DEF = aPF + bRMS 以該算法為基礎，通過分析大量的有代表性的各種工業(yè)旋轉機器的測量結果，對DEF診斷程序作充分調整 使其具有以下應用特點： 軸承缺陷由112個數(shù)字表示故障程度（該測量值是絕對量）,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） 軸承的故障發(fā)展階段中，該參量的測量效果是持續(xù)增加的 不受機器及軸承的狀態(tài)參數(shù)影響：轉速、載荷、軸承型號尺寸、缺陷頻率 能明確的指出軸承所處的三個故障階段（絕對量） 數(shù)字5 以下，表示：軸承良好（接近5時早期

14、缺陷） 數(shù)字6 以上，表示：軸承故障報警 數(shù)字9 以上，表示：危險報警 在測量時立即得出軸承良好、故障報警、危險報警的結論。,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)值系測量滾動軸承損壞頻率可能出現(xiàn)的范圍，并顯示其振動加速度值，作為軸承狀態(tài)的參考,取頻率范圍在3.2kHz20kHz的振動加速度有效值（rms）來衡量軸承運行狀態(tài)。,必須特別注意當軸承負載過大或軸承潤滑不良時，也會導致軸承狀態(tài)值偏高,隆啟科技,隆啟科技,10.振動高頻濾波檢測法(

15、L方法) 軸承狀態(tài)值：測量滾動軸承損壞頻率可能出現(xiàn)的范圍，并顯示其振動速度有效值，作為軸承狀態(tài)的參考。一般機械故障如不平衡或不對中等其產(chǎn)生的振動頻率很少超過600Hz，而一般超過頻率12000Hz的振動信號已相當微弱，所以提取這個范圍內的振動值經(jīng)特定數(shù)據(jù)處理(分段加權)后定義為軸承狀態(tài)值。,高頻濾波法,振動原始信號,高頻振動信號 （軸承缺陷信號）,高頻濾波,隆啟科技,高頻濾波法,L方法:檢查滾動軸承狀態(tài)的方法 理論計算和實驗及實際測試表明：源于軸承的故障頻率集中在高頻范圍，L方法測量600Hz至12kHz的振動信號，所有由機械故障如不平衡和不對中引起的振動被濾波器所抑制。L方法也反映潤滑狀態(tài)，

16、在高L值時應先檢查潤滑狀態(tài)。機器轉速、功率和軸承尺寸對L值幾乎沒有影響。 L方法只定義了兩個標準狀態(tài)，好和差 1良好的軸承狀態(tài)和潤滑狀態(tài)，L值2，更換軸承。 3. 當 1L2時，加油，改善潤滑狀況。 如果機器轉速或齒輪嚙合頻率在600Hz至12000Hz之間時，則此時可能L值很高卻沒有軸承損壞問題，因此應用此軸承狀態(tài)參考標準時，必須特別注意這個問題。,隆啟科技,高頻濾波法,優(yōu)點： 無須專業(yè)人員進行分析，直接得到軸承運行狀態(tài) 檢測方便快捷、準確，可作為滾動軸承監(jiān)測的主要手段 轉速、功率和軸承尺寸對測量結果幾乎沒有影響 能輕易獲得軸承早期故障信息,隆啟科技,高頻濾波法,采用滾動軸承檢測技術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公司 中山諾爾達熱交換公司 錦西煉化公司 齊魯石化烯烴廠 太原鋼鐵公司 四川達州化肥廠 舞陽鋼廠新連軋 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