分析振動檢測技術在日常設備保養中的應用與實現

2021-01-19 電子產品世界

  振動是指描述系統狀態的參量(如位移、電壓)在其基準值上下交替變化的過程。狹義的指機械振動,即力學系統中的振動。電磁振動習慣上稱為振蕩。力學系統能維持振動,必須具有彈性和慣性。由於彈性,系統偏離其平衡位置時,會產生回復力,促使系統返回原來位置;由於慣性,系統在返回平衡位置的過程中積累了動能,從而使系統越過平衡位置向另一側運動。正是由於彈性和慣性的相互影響,才造成系統的振動。按系統運動自由度分,有單自由度系統振動(如鐘擺的振動)和多自由度系統振動。有限多自由度系統與離散系統相對應,其振動由常微分方程描述;無限多自由度系統與連續系統(如杆、梁、板、殼等)相對應,其振動由偏微分方程描述。如前一單元所言,一個完整的預知保養系統必須涵蓋所有訊號分析檢測技術,然而,不可諱言的,振動分析檢測技術始終是預知保養系統之根本。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/333661.htm

  以彈簧懸吊一個重量為m的物體為例,當物體被拉下再釋放後,此種模式的振動亦稱簡諧振動。振動訊號圖任何振動訊號都是由不同的振幅、頻率及相位三大要素所組成,從事振動分析的前提為:三大要素對機械設備而言,都代表著不同的意義。

  振幅大小代表設備運轉異常狀況之嚴重性

  頻率分布代表設備損壞或振動來源之所在

  相位差異代表設備運轉所產生之振動模式

  時間波形(Time Waveform)時間波形是以振幅對時間為坐標的方式來表現振動訊號,這是判斷軸承及齒輪等是否損壞很寶貴的訊息。

  頻頻譜就是頻率的分布曲線,複雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩,這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。廣泛應用在聲學、光學和無線電技術等方面。 頻譜是頻率譜密度的簡稱。它將對信號的研究從時域引到頻域,從而帶來更直觀的認識。

  頻譜是以振幅對頻率為坐標的方式來表現振動訊號,振動訊號經過FFT轉換之後,從設備上所量測到的各種不同頻率已被區隔開來,即可大略判斷設備的問題根源及其嚴重程度。

  振動訊號量測技巧簡述  以下三點都與所搜集的量測訊號息息相關,三者之任何一項未審慎考量運用時,都會使分析結果準確度降低,甚至量測所得資料毫無意義。1.量測工具之選用:

  單(雙或多)頻分析儀、傳感器(Sensor)、探頭(探棒或磁性座)、相位讀取計等。加速度傳感器(加速規)性能

  .可用頻率範圍較廣

  .質輕、尺寸小

  .可耐高溫

  .可靠性、穩定性佳

  .輸出為低位準,高阻抗信號,需接信號放大器

  .敏感於安裝方式及安裝扭力等?振動傳感器的靈敏度具有方向性,其中最靈敏的位置在傳感器的中心線上。

  使用磁性座或探棒均必須固定鎖緊。

  不管是否使用磁性座、探棒或直接量測,均必須將傳感器垂直緊緊附著於被測面上量測。

  每個軸承都必須量測其垂直、水平及軸向。

  2.量測參數之設定:

  頻率範圍、解析度、取樣、平均化模式、積分方式等。3.量測位置之決定:

  是否靠近軸承位置、垂直(水平、軸向)量測是否正確、探頭及連接現是否搖晃等。

  一般轉動機械振動分析診斷使用振動分析技術診斷機械問題時,必須儘可能搜集掌握所有可以得到的信息,其中包括:

  1.機械設備設計資料:工作轉速、臨界轉速、軸承型號、設備型式、聯軸器型式、葉輪葉片數、齒輪齒數、皮帶輪直徑、皮帶輪中心距、電源頻率、管路設計等。

  2.現場感官檢視記錄:基礎、基座、固定螺絲、管路、軸承潤滑、軸承溫度、異音噪音、異常傳動等狀況。

  3.損壞維修歷史記錄:各種保養周期、損壞原因、損壞情形、更換零組件、各種校正記錄等。

  4.其它檢測分析記錄:溫度趨勢、振動值趨勢、表壓、電壓、電流等。5.各種振動分析訊號:頻譜、時間波形、相位分析、共振分析、模態分析等。所有分析訊號需考量儀器功能、設備特性、振動訊號本身,方能有效掌控設備真正問題及其嚴重性,切忌以套用簡易頻譜分析診斷法則,而給予設備錯誤診斷,切記一個錯誤的診斷除會增加保養成本外,亦會快速導致機械維修人員對振動分析技術喪失信心。從事振動分析診斷者,應本振動分析第一法則:

  知之為知之,不知為不知,是知也。當發現無法確認的問題時,適時請教振動分析專家,可避免錯誤診斷,亦可提升自己的診斷技術。

  1.平衡不良狀況診斷

  當轉動件慣性軸心線與轉動軸心線不在同一直線上時,此轉動件即為平衡不良

  造成轉動件不平衡的原因

  –轉動件本身形狀不對稱

  –加工製造上的公差

  –組裝安裝不當

  –轉動件於運轉時變形

  –轉動件破損磨耗

  –轉動件附著異物 平衡不良頻譜特性?振動頻譜主要發生於一倍轉速

  振動方向通常都發生於徑向

  軸向振幅很小,遠小於徑向之1/3

  不論在徑向或軸向, 2倍、3倍、4倍頻之振動,幾乎沒有

  2.對心不良狀況診斷

  所謂對心不良是指聯結在一起的兩臺設備的運轉中心線不在同一直線上

  對心不良的徵狀–軸承、軸封、聯軸器、轉軸提早損壞。

  –基礎樁螺絲有鬆脫現象。

  –聯軸器間隙過大或破損。

  –聯軸器有高溫現象且橡塑料聯軸器會有粉末排出。

  –馬達運轉電流偏高。

  –軸承損壞在軌道上有180度與內外對稱磨損現象。對心不良頻譜特性?振動頻率主要發生於1倍、 2倍或3倍轉速上

  因大部份之不對心乃混合式不對心(角度式+平行式) ,故振動方向同時來自於徑向和軸向3.軸彎曲狀況診斷

  3.損壞維修歷史記錄:各種保養周期、損壞原因、損壞情形、更換零組件、各種校正記錄等。

  4.機械鬆動狀況診斷

  鬆動造成的原因大致可分為兩種?外鬆動

  –結構、底板、基礎鬆動或螺栓鬆脫?內鬆動

  –兩配合組件之鬆動如軸與軸承內圈、軸承蓋與軸承外圈、軸與葉片等配合不當

  –振動發生於1× 、 2× 、 3×……7× 、 8×或更高之轉速頻率,徑向和軸向都明顯

  5.滾動軸承損壞狀況診斷

  滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組組成內圈的作用是與軸相配合併與軸一起旋轉;外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用;滾動體是藉助於保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間,其形狀大小和數量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命;保持架能使滾動體均勻分布,防止滾動體脫落,引導滾動體旋轉起潤滑作用。

  軸承滾動件損壞頻率(Ball Spin Frequency ,BSF):

  BSF= 1/2 × RPM × Pd/Bd × (1 – (Bd / Pd × cos ψ)2 )軸承內環軌道損壞頻率(BallPassFrequency Inner Race ,BPFI):

  BPFI= 1/2 × RPM × N × (1 – Bd / Pd × cos ψ)軸承外環軌道損壞頻率(Ball Pass Frequency Outer Race ,BPFO)。

  FTF= 1/2 × RPM × (1 × Bd / Pd × cos ) 其中 RPM : 軸之轉速-N : 軸承滾動體之數目Pd : 軸承節徑Bd : 軸承滾動體直徑ψ : 滾動體之接觸角?BPFI通常為轉速×N ×60%

  BPFO通常為轉速×N ×40%

  FTF通常為轉速×0.4~0.6

  BSF通常為轉速之2~4倍

  標準之組件損壞順序為BPFO?BPFI ?BSF ?FTF6.轉軸磨擦狀況診斷?當旋轉件與固定件磨擦時,其頻譜與鬆動相似。

  通常會激發轉速的整數分數的次簡諧振動頻率(1/2,1/3,1/4……)

  7.葉片狀況診斷?葉片頻率(BPF) =葉片數*轉速,此為泵浦,風車和壓縮機的固有頻率

  但若設計不當,擴散片磨損,管路陡彎,擾流阻礙或轉軸偏心,皆會引起高BPF

  8.擾流狀況診斷?當空氣在進出風車,壓力或速度產生突然之變化時,會引起擾流現象。

  ?擾流通常會產生隨機,低頻的振動,範圍約在 1~30 Hz間。

  9.孔蝕狀況診斷?當泵浦入口壓力不足時,易產生孔蝕(氣穴)現象

  孔蝕通常會產生隨機,高頻且寬頻域的振動,會對泵浦內部機件造成腐蝕。

  10.齒輪狀況診斷?齒輪嚙合頻率(GMF)=齒數*轉速

  GMF為齒輪機構固有之頻率,其大小代表負荷之多寡,而非磨耗。

  11.齒磨耗,偏心或兩軸不平行?齒輪自然頻率會被激發出來f n

  磨耗增加,旁波亦會增多加大。

  12.皮帶傳動問題診斷?皮帶頻率=3.124*皮帶輪直徑*轉速/皮帶長度

  皮帶發生磨破,鬆動,或配合錯誤,常會引發1*,2*,3*,4*的皮帶頻率

  13.皮帶或皮帶輪不對心問題診斷?皮帶輪不對心時,會在1*轉速顯現高振動

  軸向尤其明顯。

  被傳動件之轉速頻率會發現在傳動件頻譜上。

  14.皮帶輪偏心問題診斷?和不平衡問題一樣,振幅主要發生於徑向之一倍頻。

  15.馬達定子問題診斷?定子偏心會產生氣隙不均而引起振動

  氣隙不均會產生局部發熱而使馬達軸彎曲,故振動會隨操作時間而變大

  會在2倍線頻率(120 Hz)產生高振動

  16.馬達轉子偏心問題診斷?轉子偏心會產生2倍線頻率,並伴隨著極通頻率(FP=P*遲滯頻率)

  FP會在低頻區出現(約0.3~2.0 Hz)

  17.轉子棒鬆動問題診斷?轉子棒通過頻率(RBPF)=轉子棒數*轉速

  轉子棒鬆動時會產生RBPF及2*RBPF,並伴隨著 2*FL(120 Hz)之旁波

  18.相位問題診斷?聯接器的鬆動或損壞會產生相位問題

  會引發2倍線頻率之大振動

  並伴隨著1/3 FL(20 Hz)的旁波

  19.同步馬達問題診斷?線通頻率(CPF)=定子線圈數*轉速

  定子線圈鬆動時,會產生CPF高振動

  並伴隨著轉速之旁波

  20.直流馬達問題診斷?磁場繞組破損,不良的SCR,聯接器鬆動會產生6倍線頻率(360 Hz)之高振動,採用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機,其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極體、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等)裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

相關焦點

  • 相控陣檢測技術在架橋設備檢測中的應用
    隨著高鐵建設和公路建設要求的提高,架梁設備的規格和承載越來越大,對檢測的要求也更加嚴格,而常規A 型超聲由於其聲束擴散、近場盲區及角度單一等問題,造成吊杆、插銷等架梁設備中承載元件缺陷的誤判或漏判風險日益增加。為提升架梁設備的檢測效率,尋找精度更高、更可靠的檢測方法變得尤為重要。
  • 工業設備振動傳感器,為什麼總選不準?看了本文才知道~
    以MEMS技術為基礎的新一代傳感器應用於診斷和預防時,基於應用程式的先進算法,可擴展至測量不同監控設備,有效延長設備正常運行時間,提高工業過程的質量。為了實現這些新功能並讓狀態監控(Condition-Monitoring) 行之有效,新的解決方案必須準確、可靠且穩健,因此,實時監控 (real-time monitoring) 除了對基本的範圍檢測之外,還要擴展到潛在的設備故障及防範預測,以及提供可行性及實時的信息反饋。
  • X射線檢測技術在硬質電路板、軟性電路板中的應用延伸
    摘要:作為一種無損檢測技術,X射線檢測技術的應用非常廣泛,其在硬質電路板、軟性電路板中均有很好的應用。尤其是X光檢查機,在硬質電路板中的應用由來已久。該項技術不斷向軟性電路板、硬質軟性結合電路板應用不斷延伸,起到了很好的檢測效果。電路板技術不斷發展,X射線檢測技術也在不斷向高精密、高智能、高性價比方向不斷發展。
  • 「建築交通」振動沉管砂樁施工技術在軟黏土地基處理中的應用
    振動沉管砂樁擁有兩方面的優勢,一是成本低,二是零汙染,因此該技術被廣泛應用於處理軟黏土、淤泥質土和鬆散砂性土特質的地基中。本文首先引入了工程實例,對軟黏土地基中應用振動沉管砂樁施工技術進行了分析。3振動沉管砂樁施工技術3.1 工藝流程鋪設、平整砂墊層→組裝、調試砂樁設備→試樁→在砂樁點位放樣→砂樁機到達指定位置→振動插管、管內灌砂→插管長度為設計長度、留振→振動拔管、管內補砂→砂樁機到達指定位置→砂樁施打→在下一樁位重複操作。
  • 醫療檢測設備專題報告:新一代SPR技術檢測平臺市場研究
    基於該技術的 檢測儀器,可用於生物分子間親和力、結合特異性、濃度定量、結合動力學和熱力學分析等, 被廣泛應用在藥物篩選、生命科學等領域。3D 納米 SPR 技術除了測量分子間相互作用力外,還可以實現低濃度樣品的定量分析,基於該功能研發各 類家用無創快速檢測儀器,面向 C 端消費級用戶。
  • 熱成像儀在設備狀態檢測中的應用
    隨著現代化生產設備日益大型、連續、高度自動化、智能化方向的發展,傳統的「望、聞、摸」的手段不再有效,而先進的專業診斷工具必將成為點檢人員的標配。常見的專業診斷工具中,紅外檢測儀器主要有紅外測溫儀和紅外熱成像儀。
  • 柔性振動盤的應用可實現FPC視覺定位自動上料
    打開APP 柔性振動盤的應用可實現FPC視覺定位自動上料 柔性振動盤 發表於 2020-12-11 12:19:44 FPC排線又稱撓性印製電路板,屬於PCB的一個重要分支,除可彎曲外,FPC還具有配線密度高、重量輕、厚度薄、三維布線等其他類型電路板無法比擬的優勢,已經廣泛應用在商用電子設備、汽車儀錶板、傳真機、手機、平板、筆記型電腦、照相機、攝影機、CD-ROM、硬碟、手錶、電腦、照相機、醫療儀器設備等各種電子產品和設備中,特別是智慧型手機中得到了較多的應用,是手機主板連接手機顯示屏的連接線
  • 振動傳感器用於風力發電機組故障振動監測
    風力發電技術成熟,在可再生能源中成本相對較低,具有廣闊的發展前景。風力發電技術可以靈活應用,可以與其他能源技術形成互補發電系統。風電場運行模式可以為國家電網補充電力,小型風力發電機可以為偏遠地區的生產和生活提供電力。   目前,面對風能行業運行維護成本高的問題,風電場業主和整機製造商都在尋找技術解決方案。
  • 紅外檢測技術
    可用於檢測膠接或焊接件中的脫粘或未焊透部位,固體材料中的裂紋、空洞和夾雜物等缺陷。利用近紅外光譜的優點有:1.簡單方便,有不同的測樣器件可直接測定液體、固體、半固體和膠狀體等樣品,檢測成本低。2.分析速度快,一般樣品可在1min內完成。
  • 風電變流器的預防性維護檢測技術
    作者還基於預防性維護原理詳細闡述了紅外檢測技術和超聲波檢測技術在風電變流器關鍵部件方面的狀態監測應用,並總結展望了其應用前景。上述這兩種故障隱患,通常難以通過傳統的電氣檢測方法在其初發期及時發現,但隨著紅外檢測和超聲波檢測技術逐漸成熟,能夠在不停電的情況下有效地發現設備的早期缺陷,並對故障部位、性質和成因進行定性分析,大大提高了設備的供電可靠性和運行可靠性。
  • 光纖分布式振動檢測系統
    基於φ-OTDR原理的分布式光纖振動傳感技術以其分布式、長距離、可定位的獨特優勢,加上光纖傳感技術自身的抗電磁幹擾、功耗小、布設靈活、成本較低等優勢,特別適用於重點區域周界安防、油氣管道防盜挖監測、通信鏈路安全預警等應用領域。   基於上述需求和優勢,長飛公司開發出光纖分布式振動傳感系統(DVS),並在上述領域得到廣泛應用。
  • 振動篩分設備如何實現環保與效率並存
    振動篩分設備如何實現環保和效率並存呢?環境保護是現在一直提到的,尤其是在砂石生產等粉塵較大的行業更是如此,下面小編就砂石行業如何在生產過程中實現環保和生產效率並存的。砂石振動篩砂石生產中產生環境汙染的環節有哪些1.在礦石開採的過程中會產生大量的粉塵,會造成空氣汙染。
  • 賽默飛|過程分析技術(PAT)在生物製藥技術中的應用
    北極星環境監測網訊:引言在生物製藥領域,發酵技術一直以來都佔據著重要地位;在日常生活中應用生物發酵技術生產而來醫藥用品也隨處可見。發酵技術在醫藥生產和人類健康研究領域中的不斷應用與突破,使得諸多藥品得以問世,例如:抗生素、疫苗、激素和用於抗癌療法的藥物等。
  • 廣東揭陽工地設備計量檢測計量所-技術好
    廣東揭陽工地設備計量檢測計量所-技術好世通專業從事儀器校準,儀器校驗,儀器校正,儀器計量,儀器檢測,儀器外校,計量校準,儀器檢定,計量檢定,檢測校準,儀器標定,儀表校準,儀表計量,儀表外校,儀表檢測,儀表外校,計量檢定等服務十幾年,經驗豐富!
  • 電子廠實用SMT設備保養與工藝工程師日常工作指導及焊接工藝解析匯總手冊
    設備要想使用壽命更長久,就要多注意保養設備,使用過程中正確操作。「三級保養制」的內容。  (3)修好:按計劃檢修時間;停機修理;積極配合維修工,參加設備的二級保養工作和大、中修理及後期完工驗收試車工作。
  • 微型振動電機的應用與特點
    微型振動電機在日常生活當中應用非常常用,比如手機中震動功能、美容儀、按摩儀的振動都會用到微型振動電機,所以微型振動電機應用是非常普遍的,那麼微型振動機有哪些特點呢?下面天孚微電機就簡單的講述微型振動電機的應用與特點。
  • 耀塔科技無動力車定位設備獲民航檢測認證
    2020年4月2日,成都耀塔科技有限公司經過多年自主研發,其無動力車輛設備定位終端順利完成地面設備檢測合格審定及測試工作,通過國家建築城建機械質量監督檢驗中心認證,取得「航空地面設備檢測合格證」,標誌著無動車輛設備運動自發電定位終端滿足了機坪作業的嚴格要求。
  • 電熱炕黑龍江實體廠家日常使用保養中問題
    電熱炕黑龍江實體廠家日常使用保養中問題   電熱炕黑龍江實體廠家日常使用保養中問題    件電鍋爐的採暖系統由熱水管路連接而成,分閉式系統和開式系統。
  • 基于振動信號的減速器故障診斷方法
    隨著港機設備狀態監測和故障診斷的要求不斷提升,現有的狀態監測已不能滿足需求。本文研究基于振動信號的門機減速器故障診斷,利用振動監測技術,能在不拆裝或少拆裝的情況下,通過多種分析方法結合的方式能實現對設備的狀態監測及診斷,能彌補門機的現有狀態監測方面的不足,使對於門機的狀態監測和診斷更為全面、準確。
  • 水質分析家族新成員——華科儀「兩蟲」檢測設備來了!
    目前,國標「兩蟲」檢測方法基本參照美國EPA 1623方法,儀器和耗材依賴進口,檢測成本高昂;且「兩蟲」識別全部依賴人工,傳統形態學鑑定中人工識別的主觀性和技術性,造成我國目前專業「兩蟲」檢測人員數量稀缺,限制了相關行業部門的應用,造成國標方法難以在行業進行推廣。