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機(jī)械振動(dòng)中包含著從低頻到高頻各種頻率成分的振動(dòng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也是同樣的。軸系異常(包括轉(zhuǎn)子部件)所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率特征如下:
| 發(fā)生頻率 | 主要異常現(xiàn)象 | 振動(dòng)特征 |
| 低頻 | 不平衡 | 轉(zhuǎn)子軸心線周圍質(zhì)量分布不均勻。 振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致。 |
| 不對(duì)中 | 聯(lián)軸器連接的兩軸中心線偏移。 振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致或與旋轉(zhuǎn)頻率成倍 | |
| 松動(dòng) | 基礎(chǔ)螺絲松動(dòng)或軸承磨損引起的振動(dòng)。 振動(dòng)頻率含有旋轉(zhuǎn)頻率的高次成分。 | |
| 油膜振蕩 | 常發(fā)生在定制給油的滑動(dòng)軸承上。 是因軸承的力學(xué)特征引起的振動(dòng)。 振動(dòng)頻率是軸的固有頻率。 | |
| 中頻 | 壓力脈動(dòng) | 在泵、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生壓力的結(jié)構(gòu)中,每次渦輪通過渦殼部位,流體、壓力變動(dòng)。當(dāng)壓力機(jī)構(gòu)有異常時(shí)就產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。 |
| 葉輪葉片 通過振動(dòng) | 軸流式或離心式壓縮機(jī)中,透平運(yùn)行時(shí),由于動(dòng)靜葉片間干涉;葉輪和導(dǎo)葉間干涉,噴頭和葉輪間干涉引起的振動(dòng)。 | |
| 高頻 | 氣濁 | 流體機(jī)械中,由于局部壓力降低,產(chǎn)生氣泡,氣泡壓力增高,破滅時(shí)即產(chǎn)生高頻振動(dòng)并有音響。 |
| 流體音振動(dòng) | 流體機(jī)械中,因壓力機(jī)構(gòu)異?;蛎芊鈾C(jī)構(gòu)異常等產(chǎn)生的一種渦流,一般是隨機(jī)高頻振動(dòng)和音響。 |
二、對(duì)象設(shè)備的選擇
從效率和效果方面來看,將工廠內(nèi)所有設(shè)備都作為簡(jiǎn)易診斷對(duì)象是不可取的。從技術(shù)方面看,有可以診斷的設(shè)備也有不可診斷的設(shè)備。因此選擇對(duì)象設(shè)備時(shí)必須充分探討,選擇標(biāo)準(zhǔn)如下:
1. 與生產(chǎn)直接有關(guān)的設(shè)備
2. 雖然是附屬設(shè)備,但故障引起的破壞性大的設(shè)備
3. 由于故障,有再次損壞可能性的設(shè)備
4. 維修成本高的設(shè)備
三、 檢測(cè)周期
為使機(jī)械設(shè)備的異常在初期階段就能被發(fā)現(xiàn),必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè),檢測(cè)周期的長(zhǎng)短要視異常程度大小而定。異常嚴(yán)重的必須縮短檢測(cè)周期。這一點(diǎn)非常重要,但是,不看必要性,過分縮短檢測(cè)周期是不經(jīng)濟(jì)的。
決定檢測(cè)周期時(shí)必須注意:
·設(shè)備過去的異常履歷和發(fā)生異常的周期
·設(shè)備的劣化速度
對(duì)過去有異常履歷的設(shè)備,檢測(cè)周期應(yīng)為發(fā)生周期的1/10以下。而象磨損故障這一類劣化是慢慢進(jìn)行的設(shè)備,檢測(cè)周期即使長(zhǎng)一點(diǎn)也是足夠的。但是對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)體,故障一旦產(chǎn)生立即會(huì)導(dǎo)致故障的設(shè)備,希望每天檢測(cè)或在線監(jiān)測(cè)。
以下是各類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)周期(是一個(gè)基本周期),如檢測(cè)數(shù)據(jù)變化加劇或達(dá)到判定基準(zhǔn)的注意區(qū)域時(shí),必須縮短檢測(cè)周期。
| 高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械 | 透平壓縮機(jī)(氣輪壓縮機(jī)) 煤氣透平機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī)) 蒸汽透平機(jī) | 每日 |
| 一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械 | 泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī) 蒸汽透平機(jī) | 每周 |
一般情況下,軸承劣化初期,劣化是慢慢進(jìn)展的,這時(shí)如不作適當(dāng)處置,劣化就會(huì)激烈進(jìn)展,因此,對(duì)軸承來說,檢測(cè)周期應(yīng)比其它設(shè)備或部件短,盡可能每天檢測(cè)較放心。另外,檢測(cè)周期不應(yīng)固定不變。如果,檢測(cè)值同判定基準(zhǔn)對(duì)照處在很正常狀態(tài)時(shí),則周期可固定不變,但當(dāng)進(jìn)入注意區(qū)域時(shí),檢測(cè)周期應(yīng)縮短,這一點(diǎn)很重要。
檢測(cè)點(diǎn)是在軸承殼體部位,應(yīng)選擇探頭與機(jī)械接觸良好。剛性高的部位作為測(cè)點(diǎn),測(cè)低頻振動(dòng)時(shí),三個(gè)方向都測(cè)(軸向、水平、垂直),一般軸向和水平向都在軸心同高度測(cè)。要求在三個(gè)方向測(cè)是因?yàn)楦鞣N故障引起的振動(dòng)發(fā)生在不同的方向上。例如,不平衡一般是水平方向振動(dòng)出現(xiàn)異常,不對(duì)中是軸向,松動(dòng)是上下方向。但測(cè)高頻振動(dòng)時(shí),只要選擇最容易測(cè)的一個(gè)方向即可(一般是垂直方向),這是因?yàn)闈L動(dòng)軸承上產(chǎn)生的振動(dòng)是各方向傳遞的。
測(cè)量點(diǎn)選擇大多數(shù)情況從效率方面考慮,并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),目的要最容易測(cè)到所產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象。測(cè)點(diǎn)選好,檢測(cè)的方向也限定了。確定測(cè)點(diǎn)后,每次在同一點(diǎn)檢測(cè)這一點(diǎn)非常重要,因?qū)Ω哳l振動(dòng)而言,檢測(cè)點(diǎn)位置差數(shù)mm。振動(dòng)顯示值可相差6倍,另外,檢測(cè)面狀態(tài)影響很大,必須除去檢測(cè)點(diǎn)的油漆和油污,選盡可能平滑的面作為測(cè)點(diǎn)(沖孔作標(biāo)記號(hào)不好,接觸不好)。
五、 簡(jiǎn)易診斷原理
如果滾動(dòng)軸承內(nèi)圈、外圈或滾動(dòng)體有損傷,那么,在滾動(dòng)中,各部件相互接觸時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)械沖擊,從而產(chǎn)生沖擊脈沖,隨著損傷程度的不同,沖擊脈沖值也不同。
以振動(dòng)方式取得的沖擊脈沖如圖(1)所示的那種高頻衰減振動(dòng)波形,因此,軸承損傷可根據(jù)這種振動(dòng)加速度來診斷(振幅越大,說明損傷越嚴(yán)重)。
1. 用圖2(a)所示的沖擊波形峰值(p)或用圖2(b)所示的沖擊波形值處理后的平均值(A)都能診斷異常,基本上是一致的。一般情況下,考慮到顯示值的穩(wěn)定性,用平均值進(jìn)行診斷。但轉(zhuǎn)速低時(shí)(300rpm以下)平均值變動(dòng)小、正常、異常難以判斷。因此,用峰值進(jìn)行診斷較好。
2. 另外??捶逯怠⑵骄档拇笮£P(guān)系(即P/A比值大小關(guān)系),也可以大致判斷軸承異常。如圖3(a)所示,P/A值大時(shí),軸承有損傷。圖3(b)所示,P/A值小時(shí),往往是潤(rùn)滑不良或者有磨損異常。
判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備是否正常的標(biāo)準(zhǔn)一般有以下三種,對(duì)具體設(shè)備選用哪種判定標(biāo)準(zhǔn),必須充分探討。
1. 判定基準(zhǔn)
同一部位的檢測(cè)值與判定基準(zhǔn)比較,判定設(shè)備是良好/注意/不良狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過大量振動(dòng)試驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試以及一定的理論研究而總結(jié)出來的標(biāo)準(zhǔn)。
2. 相對(duì)判定基準(zhǔn)
同一部位定期檢測(cè),將正常時(shí)的振動(dòng)值作為初始值,看定期檢測(cè)值是初始值的幾倍,以此來判斷設(shè)備狀態(tài)。
一般振動(dòng)值為原始基準(zhǔn)2倍時(shí),需加強(qiáng)監(jiān)測(cè),低頻振動(dòng)增大到原始基準(zhǔn)4倍時(shí)需檢修,高頻增動(dòng)增大到原始基值6倍時(shí)需檢修。
3. 相互判定基準(zhǔn)
同種設(shè)備有多臺(tái)時(shí),可在同一條件(運(yùn)轉(zhuǎn),基礎(chǔ))下檢測(cè),進(jìn)行相互比較判斷。
五、日本新日鐵公司,從長(zhǎng)期維修的數(shù)據(jù)中得到經(jīng)驗(yàn):
1. 判定基準(zhǔn)
當(dāng)被診斷的設(shè)備設(shè)有本身的判斷基準(zhǔn)時(shí),先用如下的判斷基準(zhǔn)診斷
| 設(shè) 備 | 良 好 | 注 意 | 危 險(xiǎn) |
| 10-300KW (中型機(jī)) 300 rpm 以上 | M<1 | 1≤M<7 | M≥7 |
| 300KW 以上(大型機(jī)) 300 rpm 以上 | M<2 | 2≤M<11 | M≥11 |
| M--檢測(cè)值的平均值(單位mm/s)(三次測(cè)量值平均) | |||
注:1)如以上設(shè)備范圍內(nèi)此基準(zhǔn)不適用時(shí),可用相對(duì)判定基準(zhǔn)或相互判定基準(zhǔn)
2)在軸承部位(V、H、A三向)各測(cè)三次振動(dòng)值。
3)將每點(diǎn)所測(cè)的三次數(shù)據(jù)平均,求得M值,再判斷設(shè)備狀態(tài)。
根據(jù)高頻振動(dòng)診斷滾動(dòng)軸承損傷的判定基準(zhǔn)。目前有幾個(gè)正在使用,這些值判定基準(zhǔn)都是根據(jù)以下事項(xiàng)制成的。
·異常時(shí)振動(dòng)現(xiàn)象的理論考察(特征頻率、公式等)
·根據(jù)測(cè)試,搞清振動(dòng)現(xiàn)象(波形圖、頻率圖等)
·檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)(多次檢測(cè)取平均值)
·國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn),振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查(參考圖譜,參照標(biāo)準(zhǔn)等)
2. 相對(duì)判定基準(zhǔn)
當(dāng)判定基準(zhǔn)不適用時(shí),可用下述方法求得判定基準(zhǔn)值來判斷設(shè)備有無異常。
1)相對(duì)判定基準(zhǔn)值確定程序如下:
·先確認(rèn)對(duì)象設(shè)備是在正常狀態(tài)
·然后確定檢測(cè)點(diǎn)
·在同一測(cè)點(diǎn)上測(cè)25次
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