《Basic Vibration Primer》.pdf

DoctorKnow® 应用文章 标题：基础振动入门读物 产品：普通 技术：振动 分级：基本 基础振动入门 在当今社会，竞争日益激烈，公司生存的要则是产品质量可靠，同时价格具有竞争力。为了达 到这样的效果，必须对所使用的机械设备实行有效合理的维修。要控制住维修成本，必须将意外故 障的发生率消除或最小化，所有的设备停机都有计划可循。这些概念都包含在 “可靠性为基础的维 修” （Reliability-Based Maintenance TM(RBM)TM ）理念中。其中涉及了预防维修、预测维修和 主动维修的概念。本文主要针对预测维修技术。 在预测维修概念诞生前，所有的维修都实行事后维修或预防维修的方式。这些实践与后来的维 修方式比较，成本明显偏高。让机器一直运行到失效，维修费用增显著，需要更多备品备件，停机 周期长，需要更多人工。 预防维修是利用日程表，或者某种形式的计划表来管理维修工作，不管是否实际需要。实施这 种维修方式，某些维修并没有必要进行。例如，某些部件运行状态良好，却被更换了，从而导致维 修费用上升。同时，将工作良好的部件更换，新换的部件中可能先天存在缺陷，从而在短期内导致 问题发生。 预测维修，特别是振动监测技术，成为趋势。这种技术实际已经存在几十年了，然而当今的许 多维修人士依然把这当成全新的事物。原因可能是，采用当今先进的数字技术，同时不断更新给人 留下的印象。 本文重点介绍振动监测。内容涉及振动监测程序的建立，以及讨论如何利用振动分析检测机械 故障。 什么是振动？ 振动是物体相对于参考点的运动。参考可以是轴承的中心，轴的中心，或者是轴承座的中心。 通过采集这类信息和分析数据，设备部件即将发生的故障，我们可以在其实际发生前提前预测。 振动分析是预测维修的利器，是 RBMTM 理念中关键部分。其他工具包括：红外热成像，油液 分析，电机电流监测，以及对中和平衡。 与其他技术和工艺量比较，振动能提供更多有关设备状态的信息。并且，设备正常运转的时 候，我们就可以采集数据。 振动基础 在建立振动检测程序时，必须首先了解一些基本概念。这些概念包括：使用的传感器类型、采 集准确数据的安装位置、最大分析频率、数据采集的分辨率、采集和存储什么数据等等。换而言 之，我们必须了解可用的传感器，了解被监测设备的构成，以及采集何种数据。 传感器 当今工业最通用的传感器是加速度计。一个主要的原因是其频响范围比较宽。通常在 2 赫兹到 2 万赫兹。其最大频率取决于传感器的安装方式。如果是特殊用途，可以使用特殊的加速度计，例 如低频数据采集的加速度计。 如今大部分的加速度计是被称为 ICP 加速度计。ICP 的英文全称为 Integrated Circuit Piezoelectric 表示集成电路压电式。这类加速度计在某个频率会产生共振，从而影响频率响应的线 性度。安装方式改变其共振频率。通常我们知道三个因素影响共振频率：质量、刚度和阻尼。最常 用的安装方式包括：栓接、快速接头、磁性座、或者手持。 另一类传感器为速度传感器。其频响范围多少受到限制，通常为 10 赫兹到 2 千赫兹。其最大 的好处是工作时不需要外接电源。 最后一种传感器是位移探头，或叫涡流探头。其频响范围在 0 赫兹到 1 千赫兹。 每种类型的传感器各自都有优缺点，各自有适合的运用场合。因此，我们觉得，作为振动监测 程序，应该掌握多种传感器的使用。没有一种传感器可以全面满足所有的需要。 传感器位置 传感器的安装位置至关重要。必须确保振动能量由源头到传感器的传递路径通畅。振动能量在 从源头到传感器的过程中将经过其他物质。例如，轴承内圈故障频率在到达传感器前，将经过滚动 体、轴承外圈、和轴承座。到达传感器时，信号被衰减，幅值很低。因此，振动分析更多依靠模式 辨识，而不是幅值判断。有些内圈故障的轴承损坏时，振动幅值通常只有 0.5 毫米/秒甚至更低。 许多故障发生时，特定的故障模式会表现在频域、时域、或者两者都有。当故障呈现时，要查 看幅值，同时参考设备的结构尺寸和具体的应用情况，最后给出您的建议。 举例：一台小型非关键的 5 马力电机平衡不好，1 倍频峰值为 12.7 毫米/秒，并不会引起特别 关注。然而，150 马力的关键电机如果平衡不好，同样 1 倍频峰值 12.7 毫米/秒的振动，就会引起 很大关注。之所以有区别的原因，就是因为设备更关键以及结构更大。同样振动是 12.7