振动分析仪设备*常见故障的识别（6）

振动分析仪设备*常见故障的识别

共振

设备的每一个部件和部分都有一个“固有频率”，敲击铃铛或拨动琴弦引起的振动，就是它们固有频率的振动。

物体的固有频率由质量和刚度特性确定，振动分析仪增加物体的质量会降低固有频率，增加物体的刚度，例如拧紧琴弦，则会增加物体的固有频率。

实际设备的每一个部件和部分，基于它们的质量和刚度特性，都有一个固有频率。固有频率不是故障。但是，如果激振力的频率恰好与设备部件的固有频率相同或接近，振动分析仪就会产生大振动，我们称之为共振。从振动的观点看，共振扮演着振动放大器的角色。即使较小的或正常的激振力，如不平衡力、不对中产生的力、气动力/水动力、电磁力等，只要激振力频率等于固有频率，都会激起大的振动。

共振是导致设备过大振动的常见故障：

1. 设备由许多元素或部件组成，振动分析仪例如吸入和排出管道、轴承座、基础以及辅助设备，如励磁、润滑油泵等。当然，设备的每一个组件都有质量和刚度，具有特定的固有频率。

2. 设备每个部件的刚度在不同方向上是不同的，因此，每个设备部件可能有几个不同的固有频率。例如，一个鼓风机轴承，在水平、垂直和轴向方向，振动分析仪轴承的刚度很可能不同，结果，轴承就有水平、垂直和轴向三个不同的刚度。当我们想到设备有如此多的部件，并且每个部件可能有几个不同的固有频率，就会理解共振是一种很普遍的故障。只要设备部件在某个振动方向上的固有频率与设备内部激振力频率相等，就会发生共振，共振将导致大的振动。

设备安装投入运行初期，可能不会表现出共振故障，但运行期间，由于轴承磨损、灌浆不实、安装螺栓松动或其它故障造成设备刚度变化，就可能会发生共振。

共振识别

因为共振频率，或固有频率与设备部件的刚度有关，而设备部件的刚度通常在不同的测点方向是不同的，因此，共振是高度方向相关性的振动。如图4－2所示，测量电机驱动鼓风机的外侧轴承的垂直、水平和轴向振动，发现水平方向1倍频振幅是垂直和轴向1倍频振幅的10倍，这实际上是轴承水平方向的固有频振动分析仪率与1倍频的不平衡力相等的缘故。

共振故障诊断

怀疑存在共振故障时，有几个简单的检测办法可以用来证实是否真的发生了共振，这些方法包括：

1. 改变激振力频率。共振故障的振幅取决于激振力频率与设备部件固有频率的接近程度。也就是说，共振幅度是“频率相关” 的，激振力频率的微小改变就会导致振幅的显著变化。因此，如果可能，改变设备的转速，并且记录其对振动幅值的影响。如果设备转速变化导致较大的振幅变化，这个故障很可能是共振。

2. 改变可能发生共振部件的质量和刚度，改变设备组件的质量或刚度是治理共振的*直接办法。临时改变质量的做法是增加沙袋、混凝土块或采用其它适合于改变共振部件质量的物品，验证有效后再采取较为昂贵的、长久的改变部件质量的方法。例如，将一辆铲车开到共振设备的地板上，验证质量改变的效果，增加铲车质量后地板的振幅大大减小，直到工程师找到长久性解决办法后，再将铲车开走。快速改变设备部件刚度的办法是增加金属筋板或支撑杆等，一旦验证该方法可行，就可以在现场制作长久性筋板，并用螺栓锁紧或与部件焊接为一体。

3. 撞击法测共振部件的固有频率。也许*容易、*廉价的诊断共振的方法是撞击或冲击实验，任何物体在受到冲击后都会以它的振动分析仪固有频率振动，*好的例子莫过于铃铛、音叉和琴弦。由于阻尼作用，冲击激起的固有频率会慢慢衰减并*终消失，然而，可以反复撞击，以保证有足够的共振时间来完成频谱分析，从频谱中可以看出系统*主要的固有频率。

进行一个撞击试验，在设备处于停车状态时将振动传感器放在共振位置和方向上测量。振动传感器处于适当的位置时，用一个足够大振动分析仪的力撞击设备，使其振动水平高过环境振动。适合撞击设备的工具有橡胶、牛皮或塑料棒槌，也可以用大木块，但不可以用金属物体，如一把大铁锤，它易于激起局部的固有频率，而不是系统的固有频率，而且，金属物体撞击设备往往会导致设备损伤。

设备被撞击时，激起系统的固有频率，但共振会迅速衰减。因此，必须连续撞击设备，以使振动能够维持到频谱分析（FFT）需要的时间，*好每秒撞击设备一、两次，这样不但能够维持共振频率，还能保证振幅的稳定合理。

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