第5章+振动监测技术.ppt
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第第55章章振动监测技术振动监测技术11/2/2022设备的设计、材料或使用缺陷设备的设计、材料或使用缺陷例如零件原始制造误差例如零件原始制造误差运动副之间的间隙运动副之间的间隙零件间的滚动及相互摩擦零件间的滚动及相互摩擦回转机件中产生的不平衡或冲击等回转机件中产生的不平衡或冲击等5.15.1机械振动基础机械振动基础11/2/2022研究振动的目的研究振动的目的检查机器运转时的振动特性,以检验产品质量;检查机器运转时的振动特性,以检验产品质量;测定机械系统的动态响应特性,以便确定机器设备承受振动测定机械系统的动态响应特性,以便确定机器设备承受振动和冲击的能力,并为产品的改进设计提供依据;和冲击的能力,并为产品的改进设计提供依据;分析振动产生的原因,寻找振源,以便有效地采取减振和隔分析振动产生的原因,寻找振源,以便有效地采取减振和隔振措施;振措施;对运动中的机器进行故障监控,以避免重大事故。
对运动中的机器进行故障监控,以避免重大事故。
11/2/2022激励激励机械系统机械系统响应响应振动研究振动研究振动分析:
振动分析:
已知激励条件和系统的振动特性,欲求系统的响应;已知激励条件和系统的振动特性,欲求系统的响应;系统识别:
系统识别:
已知系统的激励条件和系统的响应,要确定系统的特已知系统的激励条件和系统的响应,要确定系统的特性性系统动态响应特性测试问题;系统动态响应特性测试问题;环境预测:
环境预测:
已知系统的振动特性和系统的响应,欲确定系统的激已知系统的振动特性和系统的响应,欲确定系统的激励状态励状态寻求振源的问题。
寻求振源的问题。
11/2/2022振动的分类振动的分类分分类名名称称主要特征与主要特征与说明明按振按振动产生的生的原因原因自由振自由振动系系统受初始干受初始干扰或外部激振力取消后,系或外部激振力取消后,系统本身由本身由弹性恢复力性恢复力和和惯性力来性力来维持的振持的振动。
当系。
当系统无阻尼无阻尼时,振,振动频率率为系系统的的固有固有频率;当系率;当系统存在阻尼存在阻尼时,其振,其振动幅度将逐幅度将逐渐减弱减弱受迫振受迫振动由于外界持由于外界持续干干扰引起和引起和维持的振持的振动,系,系统的振的振动频率率为激振激振频率率自激振自激振动系系统在在输入和入和输出之出之间具有反具有反馈特性特性时,在一定条件下,没有,在一定条件下,没有外部激振力而由系外部激振力而由系统本身本身产生的交生的交变力激力激发和和维持的一种持的一种稳定定的周期性振的周期性振动,其振,其振动频率接近于系率接近于系统的固有的固有频率率11/2/2022分分类名名称称主要特征与主要特征与说明明按系按系统的自由的自由度度单自由度系自由度系统振振动用一个独立用一个独立变量就能表示系量就能表示系统振振动多自由度系多自由度系统振振动须用多个独立用多个独立变量表示系量表示系统振振动连续弹性体振性体振动须用无限多个独立用无限多个独立变量表示系量表示系统振振动按系按系统结构参构参数的特数的特性性线性振性振动可以用常系数可以用常系数线性微分方程来描述,系性微分方程来描述,系统的的惯性力、性力、阻尼力和阻尼力和弹性力分性力分别与振与振动加速度、速度和位移成正加速度、速度和位移成正比比非非线性振性振动要用非要用非线性微分方程来描述,即微分方程中出性微分方程来描述,即微分方程中出现非非线性性项11/2/2022按按振振动动的的规规律律分分11/2/2022简易振动诊断技术的特点简易振动诊断技术的特点使用各种较简单、易于携带和便于在现场使用的振动诊断仪使用各种较简单、易于携带和便于在现场使用的振动诊断仪器及检测仪表;器及检测仪表;由设备维护检修人员在生产现场进行;由设备维护检修人员在生产现场进行;仅对设备有无故障、严重程度及其发展趋势做出定性初判;仅对设备有无故障、严重程度及其发展趋势做出定性初判;涉及的技术知识和经验比较简单,易于学习和掌握;涉及的技术知识和经验比较简单,易于学习和掌握;需要把采集的故障信号储存建档。
需要把采集的故障信号储存建档。
5.25.2简易振动诊断技术简易振动诊断技术11/2/2022简易振动诊断应该达到的目的:
简易振动诊断应该达到的目的:
根据劣化趋势管理,早期发现异常。
根据劣化趋势管理,早期发现异常。
依据趋势管理数据外推,预测故障发生时间。
依据趋势管理数据外推,预测故障发生时间。
依据自动切断等有效方法,保护设备安全。
依据自动切断等有效方法,保护设备安全。
依据检测分析,选定需作精密诊断的对象。
依据检测分析,选定需作精密诊断的对象。
11/2/2022简易振动信号的幅值域分析简易振动信号的幅值域分析有效值有效值=0.707峰值峰值=1.11平均值平均值峰值峰值=1.414有效值有效值=1.57平均值平均值平均值平均值=0.637峰值峰值=0.90有效值有效值峰峰值峰峰值=2峰值峰值11/2/2022简易振动监测参数的测量简易振动监测参数的测量1.监测参数的选取监测参数的选取低低频频选选位位移移、中中频频选选速速度度、高高频频选加速度作为测量参数选加速度作为测量参数11/2/2022传感器的典型安装方式传感器的典型安装方式2.监测点的选定监测点的选定敏感点敏感点-振动部位振动部位关键点关键点-离监测零离监测零件最近的部位件最近的部位易损点易损点-容易产生容易产生劣化现象的部位劣化现象的部位11/2/2022注意事项:
注意事项:
(1)避免高温环境。
)避免高温环境。
(2)低频振动两个方向;高频振动一个方)低频振动两个方向;高频振动一个方向即可。
向即可。
(3)减少中间环节。
)减少中间环节。
(4)足够的刚度。
)足够的刚度。
(5)监测点要固定不变。
)监测点要固定不变。
11/2/20223.监测周期的确定监测周期的确定定期巡检定期巡检随机点检随机点检长期连续监测长期连续监测11/2/2022一、测振传感器一、测振传感器振动加速度传感器振动加速度传感器050kHz振动位移传感器振动位移传感器010kHz振动速度传感器振动速度传感器10Hz2kHz5.35.3简易振动诊断的常用仪器设备简易振动诊断的常用仪器设备11/2/2022涡流式位移传感器的工作原理图涡流式位移传感器的工作原理图涡流式位移传感器涡流式位移传感器11/2/2022涡流式位移传感器典型的安装方式涡流式位移传感器典型的安装方式11/2/2022
(1)被测物体性能;被测物体性能;
(2)被测物体尺寸;被测物体尺寸;(3)被测物体表面加工状况;被测物体表面加工状况;(4)被测物体材料;被测物体材料;(5)被测物体表面镀层;被测物体表面镀层;(6)被测物体表面残磁效应。
被测物体表面残磁效应。
被测物体的性能参数影响整个传感器系统的性能:
被测物体的性能参数影响整个传感器系统的性能:
11/2/2022磁电式速度传感器磁电式速度传感器以振动体的振动速度为测量目标的传感器称为速度传以振动体的振动速度为测量目标的传感器称为速度传感器,适用于测量壳体的振动、感器,适用于测量壳体的振动、轴的绝对振动等。
常用的轴的绝对振动等。
常用的速度传感器为(具有弹簧速度传感器为(具有弹簧-质量系统的)磁电式传感器。
它质量系统的)磁电式传感器。
它测量的信号是被振动物体相对于大地或惯性空间的绝对运测量的信号是被振动物体相对于大地或惯性空间的绝对运动,因此又称之为惯性式传感器或地震式传感器。
动,因此又称之为惯性式传感器或地震式传感器。
传感器工作时,工作线圈的输出电压与被测振动体的传感器工作时,工作线圈的输出电压与被测振动体的速度成正比,因此,经过换算便可求得振动物体的速度。
速度成正比,因此,经过换算便可求得振动物体的速度。
11/2/2022压电式加速度传感器压电式加速度传感器利用晶体的压电效应原理制成,它输出的电荷利用晶体的压电效应原理制成,它输出的电荷量与它的壳体所承受的加速度值成正比量与它的壳体所承受的加速度值成正比体积小、频响宽、相频特性好体积小、频响宽、相频特性好是目前使用最普遍的传感器是目前使用最普遍的传感器11/2/2022每个加速度传感器有两个或多个装在一个相当大的质每个加速度传感器有两个或多个装在一个相当大的质量块下的压电片,并通过强弹簧压紧在一个相当厚量块下的压电片,并通过强弹簧压紧在一个相当厚的金属基座上。
在一定频率范围内,的金属基座上。
在一定频率范围内,压电片所呈现的压电片所呈现的电荷量将和加速度传感器所承受的加速度成正比。
电荷量将和加速度传感器所承受的加速度成正比。
11/2/2022前置放大器前置放大器v作用:
进行阻抗变换,把高阻抗输出变换为低阻抗输出作用:
进行阻抗变换,把高阻抗输出变换为低阻抗输出放大压电式传感器输出的微弱信号放大压电式传感器输出的微弱信号v电荷放大器:
输出电压与输入电荷量成正比的前置放大电荷放大器:
输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器,受电缆电容的影响很小。
器,受电缆电容的影响很小。
v电压放大器:
输出电压与输入电压成正比。
对电缆对地电压放大器:
输出电压与输入电压成正比。
对电缆对地电容的变化非常敏感电容的变化非常敏感11/2/2022影响因素影响因素1)湿度;)湿度;2)环境温度;)环境温度;3)电缆噪声;)电缆噪声;4)接地回路噪声;)接地回路噪声;5)传感器横向灵敏度;)传感器横向灵敏度;6)传感器安装方式。
)传感器安装方式。
11/2/2022加速度传感器的安装方法及特点加速度传感器的安装方法及特点11/2/2022注意点注意点1)长期监测、频谱分析:
双头螺栓连接;)长期监测、频谱分析:
双头螺栓连接;2)安装点避开高温、潮湿、带电点;)安装点避开高温、潮湿、带电点;3)传感器电缆固定在机器表面;)传感器电缆固定在机器表面;4)用手固定时探头要垂直于基线,几次测量)用手固定时探头要垂直于基线,几次测量在同一方向、同一点,用力要适中,防止共在同一方向、同一点,用力要适中,防止共振。
振。
11/2/2022二、记录仪器二、记录仪器电子示波器电子示波器光线示波器光线示波器磁带记录仪磁带记录仪X-Y记录仪记录仪电平记录仪电平记录仪11/2/2022三、简易诊断仪器三、简易诊断仪器振动计振动计一般只测一个物理量,读取一个有效值或峰值。
一般只测一个物理量,读取一个有效值或峰值。
振动测量仪振动测量仪可测振动位移、速度和加速度三个物理量可测振动位移、速度和加速度三个物理量冲击振动测量仪冲击振动测量仪测量振动高频成分的大小,常用于检测量振动高频成分的大小,常用于检测滚动轴承等的状态。
测滚动轴承等的状态。
11/2/2022一、振动监测标准一、振动监测标准绝对判断标准绝对判断标准相对判断标准相对判断标准类比判断标准类比判断标准5.45.4简易振动监测标准及机器状态评价简易振动监测标准及机器状态评价11/2/2022诊断标准的科学性与相对性诊断标准的科学性与相对性明确标准所适用的诊断对象和应用范围明确标准所适用的诊断对象和应用范围标准的综合应用标准的综合应用如何在诊断中正确使用标准,须着重处理好三个问题:
如何在诊断中正确使用标准,须着重处理好三个问题:
11/2/2022绝对判断标准绝对判断标准将被测量值与事先设定的将被测量值与事先设定的“标准状标准状态门槛值态门槛值”相比较以判定设备运行状态相比较以判定设备运行状态的一类标准。
常用的振动判断绝对标准的一类标准。
常用的振动判断绝对标准有有ISO2372、ISO3495、VDI2056、BS4675、GB6075-85、ISO10816等。
等。
11/2/2022机械设备振动速度分级标准机械设备振动速度分级标准11/2/2022相对判断标准相对判断标准将设备正常运转时所测得的值定为初始值,然将设备正常运转时所测得的值定为初始值,然后对同一部位进行测定并进行比较,实测值与初始后对同一部位进行测定并进行比较,实测值与初始值相比的倍数叫相对标准。
值相比的倍数叫相对标准。
振动相对判别标准振动相对判别标准区域区域低低频振振动高高频振振动注意区域注意区域
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