在所有的非破坏性分析检测讯号���电压、电流、温度、压力等)中,能提供*丰富的讯号的就是振动讯号。如前一单元所言,一个完整的预知保养系统必须涵盖所有讯号分析检测技术,然而,不可讳言的,振动分析检测技术始终是预知保养系统之根本。何谓振动? 振动是一物体相对于某一个参考点的往复式移动。以弹簧悬吊一个重量为m的物体为例,当物体被拉下再释放后,倘若忽略所有摩擦、空气阻力,则弹簧会以其原来的平衡点为基准,上下来回不停的移动,此种模式的振动亦称简谐振动。振动讯号图 任何振动讯号都是由不同的振幅、频率及相位三大要素所组成,从事振动分析的前提为:三大要素对机械设备而言,都代表着不同的意义。Ø振幅大小代表设备运转异常状况之严重性Ø频率分布代表设备损坏或振动来源之所在Ø相位差异代表设备运转所产生之振动模式时间波形(TimeWaveform) 时间波形是以振幅对时间为坐标的方式来表现振动讯号,时间波形对于初学者分析较为困难,从时间波形中*容易得到的讯息是有无冲击现象,这是判断轴承及齿轮等是否损坏很宝贵的讯息。频谱(Spectrum) 由于时间波形大都呈现相当复杂的讯号,为使振动讯号变成较易诊断的讯号,一般会将时间波形讯号经过快速傅利叶转换(FFT),形成频谱。频谱是以振幅对频率为坐标的方式来表现振动讯号,振动讯号经过FFT转换之后,从设备上所量测到的各种不同频率已被区隔开来,而且各个频率都有不同的振幅值,如此我们已经掌握了振动讯号三大要素中的其中两项。从这两项讯息中,即可大略判断设备的问题根源及其严重程度。振动讯号量测技巧简述 以下三点都与所搜集的量测讯号息息相关,三者之任何一项未审慎考量运用时,都会使分析结果准确度降低,甚至量测所得资料毫无意义。1.量测工具之选用:单(双或多)频分析仪、传感器(Sensor)、探头(探棒或磁性座)、相位读取计等。加速度传感器(加速规)性能.可用频率范围较广.质轻、尺寸小.可耐高温.可靠性、稳定性佳.输出为低位准,高阻抗信号,需接信号放大器.敏感于安装方式及安装扭力等•振动传感器的灵敏度具有方向性,其中*灵敏的位置在传感器的中心线上。•使用磁性座或探棒均必须固定锁紧。•不管是否使用磁性座、探棒或直接量测,均必须将传感器垂直紧紧附着于被测面上量测。•每个轴承都必须量测其垂直、水平及轴向。2.量测参数之设定:频率范围、分辨率、取样、平均化模式、积分方式等。3.量测位置之决定:是否靠近轴承位置、垂直(水平、轴向)量测是否正确、探头及连接现是否摇晃等。一般转动机械振动分析诊断(频谱分析) 使用振动分析技术诊断机械问题时,必须尽可能搜集掌握所有可以得到的信息,其中包括:1.机械设备设计资料:工作转速、临界转速、轴承型号、设备型式、联轴器型式、叶轮叶片数、齿轮齿数、皮带轮直径、皮带轮中心距、电源频率、管路设计等。2.现场感官检视记录:基础、基座、固定螺丝、管路、轴承润滑、轴承温度、异音噪音、异常传动等状况。3.损坏维修历史记录:各种保养周期、损坏原因、损坏情形、更换零组件、各种校正记录等。4.其它检测分析记录:温度趋势、振动值趋势、表压、电压、电流等。5.各种振动分析讯号:频谱、时间波形、相位分析、共振分析、模态分析等。所有分析讯号需考量仪器功能、设备特性、振动讯号本身,决定撷取该项讯号之必要性。基础振动频谱分析说明以下将针对*常见机械问题所呈现的频谱加以说明,作为基础振动频谱分析之概念,惟于实际从事设备振动分析诊断时,应充分掌握前述之各种信息,灵活运用振动原理及量测技巧,方能有效掌控设备真正问题及其严重性,切忌以套用简易频谱分析诊断法则,而给予设备错误诊断,切记一个错误的诊断除会增加保养成本外,亦会快速导致机械维修人员对振动分析技术丧失信心。从事振动分析诊断者,应本振动分析法则:「知之为知之,不知为不知,是知也。」当发现无法确认的问题时,适时请教振动分析专家,可避免错误诊断,亦可提升自己的诊断技术。1.平衡**状况诊断•当转动件惯性轴心线与转动轴心线不在同一直线上时,此转动件即为平衡**•造成转动件不平衡的原因–转动件本身形状不对称–加工制造上的公差–组装安装不当–转动件于运转时变形–转动件破损磨耗–转动件附着异物 平衡**频谱特性•振动频谱主要发生于一倍转速•振动方向通常都发生于径向•轴向振幅很小,远小于径向之1/3•不论在径向或轴向, 2倍、3倍、4倍频之振动,几乎没有2.对心**状况诊断•所谓对心**是指联结在一起的两台设备的运转中心线不在同一直线上•对心**的征状–轴承、轴封、联轴器、转轴提早损坏。–轴承位置有高温甚至大量排出润滑油等现象。–基础桩螺丝有松脱现象。–联轴器间隙过大或破损。–联轴器有高温现象且橡塑料联轴器会有粉末排出。–马达运转电流偏高。–轴承损坏在轨道上有180度与内外对称磨损现象。对心**频谱特性•振动频率主要发生于1倍、 2倍或3倍转速上•因大部份之不对心乃混合式不对心(角度式+平行式) ,故振动方向同时来自于径向和轴向3.轴弯曲状况诊断•轴中心处的弯曲会造成1倍转速频率之振动,振动方向主要发生于轴向•靠近联轴器的弯曲会造成2倍转速频率之振动,振动方向亦发生于轴向4.机械松动状况诊断松动造成的原因大致可分为两种•外松动–结构、底板、基础松动或螺栓松脱•内松动–两配合组件之松动如轴与轴承内圈、轴承盖与轴承外圈、轴与叶片等配合不当–振动发生于1× 、 2× 、 3×……7× 、 8×或更高之转速频率,径向和轴向都明显5.滚动轴承损坏状况诊断轴承滚动件损坏频率(Ball Spin Frequency ,BSF):BSF= 1/2 × RPM × Pd/Bd × (1 – (Bd / Pd × cos ψ)2 )轴承内环轨道损坏频率(BallPass Frequency Inner Race ,BPFI):BPFI= 1/2 × RPM × N × (1 – Bd / Pd × cos ψ)轴承外环轨道损坏频率(Ball PassFrequency Outer Race ,BPFO):BPFO= 1/2 × RPM × N × (1 + Bd / Pd × cos ψ)轴承保持器损坏频率(FundamentalTrain Frequency ,FTF):FTF= 1/2 × RPM × (1 × Bd / Pd × cos ) 其中 RPM : 轴之转速-N :轴承滚动体之数目 Pd : 轴承节径 Bd : 轴承滚动体直径 ψ :滚动体之接触角•BPFI通常为转速×N ×60%•BPFO通常为转速×N ×40%•FTF通常为转速×0.4~0.6•BSF通常为转速之2~4倍•轴承组件损坏大部份均会产生HARMONIC并伴随着转速之旁波•标准之组件损坏顺序为BPFO®BPFI ®BSF ®FTF6.转轴磨擦状况诊断•当旋转件与固定件磨擦时,其频谱与松动相似.•通常会激发转速的整数分数的次简谐振动频率(1/2,1/3,1/4……)7.叶片状况诊断•叶片频率(BPF) =叶片数*转速,此为泵浦,风车和压缩机的固有频率•但若设计不当,扩散片磨损,管路陡弯,扰流阻碍或转轴偏心,皆会引起高BPF8.扰流状况诊断•当空气在进出风车,压力或速度产生突然之变化时,会引起扰流现象.•扰流通常会产生随机,低频的振动,范围约在 1~30 Hz间.9.孔蚀状况诊断•当泵浦入口压力不足时,易产生孔蚀(气穴)现象•孔蚀通常会产生随机,高频且宽频域的振动,会对泵浦内部机件造成腐蚀.10.齿轮状况诊断•齿轮啮合频率(GMF)=齿数*转速•GMF为齿轮机构固有之频率,其大小代表负荷之多寡,而非磨耗.11.齿磨耗,偏心或两轴不平行•齿轮自然频率会被激发出来f n•GMF会变大,并伴随着磨耗齿轮转速之旁波(side band)•磨耗增加,旁波亦会增多加大.•偏心或两轴不平行时,会有2倍GMF出现12.皮带传动问题诊断•皮带频率=3.124*皮带轮直径*转速/皮带长度•皮带发生磨破,松动,或配合错误,常会引发1*,2*,3*,4*的皮带频率13.皮带或皮带轮不对心问题诊断•皮带轮不对心时,会在1*转速显现高振动•轴向尤其明显•被传动件之转速频率会发现在传动件频谱上14.皮带轮偏心问题诊断•和不平衡问题一样,振幅主要发生于径向之一倍频.15.马达定子问题诊断•定子偏心会产生气隙不均而引起振动•气隙不均会产生局部发热而使马达轴弯曲,故振动会随操作时间而变大•会在2倍线频率(120 Hz)产生高振动16.马达转子偏心问题诊断•转子偏心会产生2倍线频率,并伴随着极通频率(FP=P*迟滞频率)•FP会在低频区出现(约0.3~2.0 Hz)17.转子棒松动问题诊断•转子棒通过频率(RBPF)=转子棒数*转速•转子棒松动时会产生RBPF及2*RBPF,并伴随着 2*FL(120Hz)之旁波18.相位问题诊断•联接器的松动或损坏会产生相位问题•会引发2倍线频率之大振动•并伴随着1/3 FL(20 Hz)的旁波19.同步马达问题诊断•线通频率(CPF)=定子线圈数*转速•定子线圈松动时,会产生CPF高振动•并伴随着转速之旁波20.直流马达问题诊断•磁场绕组破损,**的SCR,联接器松动会产生6倍线频率(360 Hz)之高振动
浙公网安备 33021102000527号