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技術(shù)文章

什么是振動監(jiān)測?監(jiān)測振動對工業(yè)設(shè)備有什么意義?

閱讀:1310          發(fā)布時間:2023-11-4

一、什么是振動監(jiān)測?

振動監(jiān)測是指應(yīng)用振動傳感器對機械設(shè)備振動信號進行采集、處理,并結(jié)合被監(jiān)測對象的歷史狀況,定位故障點位、分析故障原因的一種預(yù)測性維護手段,具有診斷直接、監(jiān)測實時和故障類型覆蓋范圍廣的特點。


可以理解為振動監(jiān)測為機械設(shè)備提供了一個反饋記錄,它可以捕捉并記錄設(shè)備的每一次微小振動數(shù)據(jù)。至今,振動診斷的理論和測量方法都已經(jīng)較為成熟,成為無損檢測技術(shù)②中最為常見、便捷、有效的機械故障的診斷技術(shù)手段之一。

近年來,隨著芯片技術(shù)及AI智能領(lǐng)域的快速發(fā)展,工業(yè)設(shè)備智能化也在傳統(tǒng)制造業(yè)遍地開花,智能振動傳感器的問世讓振動數(shù)據(jù)得到了更加深度、有效的挖掘利用,原始振動波形數(shù)據(jù)的采集分析為設(shè)備的故障預(yù)測帶來更多信息,讓振動監(jiān)測更為精密。

二、振動監(jiān)測幾大要素


在深入了解振動監(jiān)測前,我們先來關(guān)注基礎(chǔ)核心名詞——振動。

振動是指物體相對于平衡位置所作的往復(fù)運動。機械振動是復(fù)雜的,而所有的復(fù)雜振動都可以看做是若干個不同特征值的簡諧振動的組合。

也就是說,利用頻譜分解的手段,我們可以將復(fù)雜振動分解為各個簡諧振動,此時的簡諧分量及其各自的振幅、頻率和初相位就叫作復(fù)雜振動的頻譜。

在物理學(xué)的定義中,振動三要素分別為振幅、頻率、相位。

1、振幅A(Amplitude)

在機械振動中,振幅是物體振動時離開平衡位置最大位移的絕對值,描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱,分別可以用振動位移、振動速度、振動加速度值加以描述和計量。振動位移具體地反映了間隙的大小,振動速度反映了能量的大小,振動加速度反映了沖擊力的大小。

2、頻率f(Frequency)

頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動循環(huán)的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。振動按頻率范圍分,可以分為低頻振動f<10Hz、中頻振動f=10~1000Hz和高頻振動f>1000Hz。較為早期的故障特征通常也在較高頻率范圍內(nèi)發(fā)生。

頻率是振動特性的標(biāo)志,是分析振動原因的重要依據(jù)。對旋轉(zhuǎn)機械來說,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程,為一個周期,或者說振動循環(huán)變化了一次。在振動信號分析中,常將振動頻率與設(shè)備轉(zhuǎn)速做比較:1X表示與轉(zhuǎn)速頻率相等的頻率,稱之為工頻或基頻;0.5X表示半頻;2X表示二倍頻;3X表示三倍頻,依次后推。



頻率分析是振動故障診斷領(lǐng)域最基本的工具之一,不同故障往往所對應(yīng)的頻率不同,所以故障特征頻率也是判斷故障的必要條件之一。

3、相位(Initial phase)

相位是在給定時刻振動體被測點相對于固定參考點的位置,單位是度(°)。

相位是振動在時間先后關(guān)系上或空間位置關(guān)系上相互差異的標(biāo)志,例如同一部件不同位置處的振動或不同部件之間的振動。對于單通道的振動信號來說,相位僅僅反映了時間為零時的初始狀態(tài);如果是多通道同步采集到的振動信號,相位就變得很有意義。相位的時序(即:信號先后的時序關(guān)系)反映了各路振動信號的傳遞路徑遠近,可以以此來確定振源。在復(fù)雜周期信號合成中,每一簡諧振動的初相位直接影響合成后振動信號的形態(tài)。






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