您好!歡迎來到臨沂市晨陽風機有限公司官方網站
關于我們 | 聯系我們

全國咨詢熱線:0539-8380851

聯系我們

全國咨詢熱線:
0539-8380851

臨沂市晨陽風機有限公司
電話:17806397171
郵箱:chenyangfengji@163.com
傳真:0539-8388138
地址:臨沂市河東區工業園 鳳鳴街1195號

新聞中心

您的當前位置: 首頁>>新聞中心
風機振動的檢測分析和變換方法

發布時間:2021-04-22 11:58:55   瀏覽次數:332



馬紹奎  毛靚華/沈陽鼓風機(集團)有限公司  

 


關鍵詞: 振動  噪聲  變速箱  變換方法

中圖分類號:TP206+.3   文獻標識碼:A

文章編號:1006-8155(2005)01-0045-03

Abstract: The condition of rotating machinery trouble diagnosis system is briefly introduced. Fan vibration measurement and analysis procedure is introduced by examples.The converting method which is usually used is described. The characteristc for each one is summarized.

Key words:  Vibration Noise Gear box Converting

 

1  引言

旋轉機械是工業上應用最廣泛的機械。本世紀以來,隨著機械工業的迅速發展,現代機械工程中的機械設備朝著輕型化、大型化、重載化和高度自動化等方向發展。出現了大量的強度、結構、振動、噪聲、可靠性以及材料與工藝等問題,設備損壞事件時有發生。鑒于我國的現狀,降低老機組故障發生率,延長老機組的使用壽命是非常重要的。目前在國內各類大型風機的運行監測方面,尚有許多機組的監視系統是落后和不完善的。機組的各種故障中,振動是一類對生產和運行產生很大影響的故障。一方面,振動故障的診斷比較復雜,處理時間比較長;另一方面,振動故障一旦發生并釀成事故,所造成的影響和后果是十分嚴重的。

隨著工業發展對風機性能要求的提高,風機設計和制造技術也不斷提高,所出現的振動故障也越來越復雜,目前采用的在線監測裝置具有振動專家系統的很少,且很不完善。利用先進的檢測、診斷儀器,采科學有效的技術方法開展現場故障診斷是目前各類機組故障診斷和預測分析的主要方法。

2  引起機組振動的主要原因

    機組的振動與很多因素有關,主要有機械、氣流和潤滑油等三方面。

2.1  機械方面的振動

2.1.1  轉子不平衡引起的振動

由原始制造誤差或安裝不均勻導致的質量不平衡;轉子的彎曲變形、轉子部件松動或轉子部件的不均勻磨損等。

2.1.2  系統安裝誤差引起的振動

安裝時原動機與工作機的連接不對中;軸瓦偏斜或不同心;在運行中由于原動機和工作機的溫升不同造成的熱不對中等。

2.1.3  動、靜部件間的相碰或摩擦引起的振動

由于安裝不良造成運行過程中轉子的變形或轉動件與靜止件發生摩擦。

2.1.4  軸承間隙或軸向不當引起的機組振動

2.1.5  軸系中其他設備故障引起的振動(如帶有齒輪箱的機組)

2.1.6  共振引起的機組振動

2.2  工作介質引起的振動

2.2.1  氣流激振力造成的機組振動

進入機組的氣流壓力、流量的變化引起的工作狀態的改變。

2.2.2  氣流對葉片的沖擊和腐蝕造成的機組振動

氣流中粉塵濃度不均,使轉子受力不穩定;氣流對葉片的腐蝕使轉子不平衡。這些振動,有些是由隨機因素造成的,有些與機組故障有直接關系。

2.3  潤滑系統造成的機組振動

供油系統的動態特性引起軸承各種形式的振動,油膜渦動和油膜震蕩也可以引起機組振動。

3  現代應用的主要分析方法

研究故障機理及其振動信號分析是現代機械故障診斷技術中采用的最主要的方法之一。目前,在振動信號分析與處理方法中,以快速傅立葉變換(FFT)為基礎的調和分析法應用最為普遍,幾乎所有的動態分析儀都是以FFT為核心進行信號處理的,FFT分析方法及其派生出的多種有效的振動信號處理方法(如快速卷積、相關、自譜、互譜、倒譜、細化譜及傳遞分析等)在機械故障診斷技術應用中起到了非常大的作用。然而,這類基于平穩過程的經典信號處理方法,僅從時域或頻域給出信號統計的平均結果,無法同時兼顧信號在時域和頻域中的全貌和局部。

為實現對非平穩信號的有效表示,解決其時頻局部化分析問題,Gabor提出了加窗傅立葉變換(WFT)或短時傅立葉變換(STFT),但由于其時頻分辨率固定,缺乏細化能力, 20世紀80年代發展起來一種新的數學方法———小波(wavelet)分析,是一種包含尺度伸縮和時間平移的雙參數函數分析方法,由于小波函數具時頻局部化特性,多尺度性和數學顯微變焦)特性,使得小變換能夠很好地解體非平穩信號的分析問題,在振動噪聲的去除、非平穩振動信號的表示與分析及振動信號多分辨率分析等方面具有較強的優勢。

1)(短時傅葉變換(STFT

特點:具有時頻局部化的功能,g*(t-τ)在時頻中相當于帶通濾波器;可分析非平穩信號,對準平穩信號效果更佳;當選定g(t)后,時域分辨率不變,缺乏細化功能,反映強烈瞬變非平穩信號功能不足。

2)Wigner時頻分布

  其加窗離散形式為,

特點:信號在時頻上的分布,由于窗p(k)的局部化作用以及x(n+k)x*(n-k)關系,具有對準平穩信號及非平穩信號分析的功能。

3)小波變換(Wavelet Transform)

特點:可以對非平穩信號進行時頻分析,在高頻范圍時間分辨率高,在低頻范圍頻率分辨率高;信號的分解和重構可有針對性地選擇有關頻帶信息;全頻帶分析的結果,信息量既無冗余,也無疏漏。

4  測量和分析實例

筆者試通過對帶有齒輪箱的風機機組的測量分析過程說明:在實際工作中,采用離線測量方法,將變速箱作為被測對象,對變速箱的振動和噪聲信號進行測量,利用相干函數加以分析也是一種有效的方法。

4.1  信號源位置和測試儀器儀表

大型機組而言,變速箱變速、傳遞扭矩等作用,是旋轉機械中應用十分廣泛的通用部件之一,因其工作特性和在機組中的重要作用極易引發故障。因此變速箱振動和噪聲信號常??梢宰鳛?/span>故障診斷的重要信息。

   筆者曾參與對某風機機組齒輪箱的測量和分析。測量過程及儀器設備如圖1所示。驗時,采用三向加速度傳感器,由三振動矢量全面反映檢測對象的振動狀態。傳感器安裝在變速箱軸承座處,以便能獲得在徑向水平、徑向垂直和軸向3個方向的振動信號。將精密聲級計置于距輸出軸軸端1m處,以獲得噪聲信號。3路振動信號和噪聲信號由頻譜分析儀記錄。

               電荷放大器

                                          頻譜分析儀

               精密聲級計

 

1  測試儀器連接

 

4.2  獲得的振動和噪聲頻譜圖

   驗測得的變速箱振動、噪聲信號經分析儀的FFT程序處理后,得到測試點處3個方向的振動頻譜圖(2~圖4)噪聲信號的頻譜圖(5)。其中,采樣頻率為2000Hz,采樣點數為1024。由于理論上的電機轉速與實際值總有差別,以及其它不可避免的測試和計算誤差,使得譜圖上的特征頻率與相應的理論值并不能精確吻合。噪聲譜圖可以看到,中頻噪聲能量較強,其原因需結合變速箱具體結構特點進行分析。

              2垂直方向振動頻譜

    

                3  水平方向振動頻譜

       

                4  軸向振動頻譜

          

                  5  噪聲頻譜

4.3  振動系統響應和相干函數分析

建立變速箱的實際振動模型很困難,數學方程不容易建立起來,因此在工程上一般是分析其頻域響應。對于線性系統,各激勵的線性疊加的響應等于各激勵單獨作用的響應疊加。變速箱內軸的旋轉、齒輪的嚙合等產生的都是周期性振動信號,在譜圖上有突出的峰值,隨機激勵看作是平穩和寬帶的,在譜圖上接近水平直線,并不影響對特征頻率的識別。

兩個平穩隨機過程X(t)Y(t)的相干函數為

     

γXY(f)為頻率f處對應輸入X(t)的輸出量的均方值在總輸出量均方值中所占的比例,1-γXY(f)則為其它不相關輸入所引起的比例。在實際分析中,相干函數是通過計算輸入信號和輸出信號的互功率譜與自功率譜得到的。在整個測量頻帶上,相干函數是標準化的,因而消除了傳感器和傳感通道的增益作用。

在本測試中,對測得的振動和噪聲信號進行譜分析以及相干函數分析,尋找故障原因,以最強的噪聲與振動的相干函數為重點分析對象。

通過計算機程序對垂直振動與噪聲之間所做相干函數表明,振動頻率與中頻相近的一對齒輪嚙合引起的,而這對嚙合齒輪引發振動的原因,可以通過對振動頻譜圖的分析得到。后來工作人員檢驗測試齒輪箱,發現其中Z33齒輪有一齒出現明顯損傷。

5  結束語

離線故障分析終究是為在線狀態監測和故障診斷分析的發展和完善服務的。研究故障發生機理并將大量的離線測量和分析經驗應用到故障診斷系統中去,及時發現早期潛在的故障,避免重大惡性事故的發生,提高大型機組運行的安全性與可靠性。

 

     

 

[1  張正松.旋轉機械振動監測及故障診斷[M].北京:機械工業出版社,1991

[2] 楊蘋,吳捷.復雜系統故障診斷綜述[J].測控技術,1998,172.

[3] 楊蘋,馮永新.200 MW汽輪發電機組振動故障的模糊診斷系統[J].電力系統自動化,2001,251.

[4] 孫和泰.國產引進型300 MW機組軸系振動故障診斷[J].熱能動力工程,2000,155. [5] 李方澤,劉馥香.工程振動測試與分析[J].北京:機械工業出版社,1997


掃一掃,關注我們

服務熱線:
0539-8380851

  • 地址:臨沂市河東區工業園 鳳鳴街1195號
  • 電話:17806397171
  • 郵箱:chenyangfengji@163.com
  • 傳真:0539-8388138
初学生自慰免费网站αⅴ,人人玩人人添人人澡mp4,eee在线播放免费人成视频,午夜福利网