设备诊断之2-机械振动基础

测振的基础测振的基础所谓的震动是什么?以时间为例时间频率时间频率时间频率为了鉴定振动是否超过了被测物体的界限测振的目的为了鉴定构件的结构或数据分析，断绝或抑制振动源为了确认是否对人体造成危害为了制定机械的整备计划为了诊断旋转机械显示频振动传感器放大器计数器/平均器积分器RMS87.2dt加速度,速度,位移转换振动计和分析仪时间时间频率RMSRMSRMSRMS过滤器压电式加速度计FFFF800290/2VmVFQpCFVmVFQpCF压电元件惯性质量加速度计底座RMS87.2dt涡电流接近探针应用:相对运动轴偏心油膜厚度其他测定范围动态范围:500:1频率范围:DC-2000Hz(Practical)优点:非接触无活动的部件,无磨损,用DC启动危险点:需要对因轴本身变化和结构性不均一发生误差信号成分的部位进行校正高频率的时候，位移相对变小，动态范围变小，则实际的频率范围就会受到限制速度获取收集e=Blv额定频率范围:10f1000Hz800289测速感应电流eBlv磁束B,线圈长度l,相对速度v动态范围:1000:1优点:自身产生信号电阻低危险点:体积大对安装的方向很敏感对磁场很敏感在共振频率异常的时候启动，最低频率会变大(约10Hz)活动元件停止运动后，输出信号也会减弱.测振:便携式Laservibrometer振动图像,VPIRapidScanVS振动sensor与systemScanninglaserdopplerVibrometer:ScanningLaser20振动sensor的启动范围1压电式加速度传感器速度转换器涡电流接近探头0.222002k20kHz频率相对振幅108:1106:110000:1100:1930656加速度sensorC加速度sensorD加速度sensorA加速度sensorB水平方向灵敏度4%垂直方向灵敏度(100%)垂直方向(Vertical)水平方向(Horizontal)轴向(Axial)Sensor安装部位放大器(Preamplifier)•加速度输入–信号差–电阻高•校正输出–信号强–电阻低–过滤输出放大器•电阻转换•放大作用•能使输出信号与输入的灵敏度匹配(conditioning)•filtering•速度或者位移信号的计数功能•具有过载报警功能RMS87.2dtF=c×v速度(Velocity)位移(Displacement)加速度(Acceleration)dvakcmmF=k×dF=m×a机械要素和振动变数RMS87.2dtD=10时间位移时间时间速度加速度VA+10cm-10cmd=Dsinwtd=10cmv==DwcoswtdddtV=Dxw=10x2pfd2ddt2A=Dw2=10x4p2f2f=2[Hz]a==Dw2sinwt频率[Hz]210频率[Hz]240p=10x2p2频率[Hz]2160p20.5s0.5s0.5s位移-速度-加速度惯例相位差?相位差?RMS87.2dt加速度,速度,位移的转换a=Asinwta=Av=adt=-coswtAwV==A2pfAwd=adtdt=-sinwtAw2D==A4p2f2Aw2加速度,a速度,v位移,dTimeATimeTimeVD相位差?相位差?f=250[Hz]RMS87.2dt位移-速度-加速度的选择MMaMdvvadavd时间(单纯振动)加速度频率(实际设备)速度변위低频率高频率RMS87.2dt位移位移-速度-加速度的选择转速:300rpm振动:1mmmotor:2极60Hz转速:振动:100m测定变数使用频率物理变数应用位移0~1,300Hz应力/运动结构性运动,bearing/casing间隙相对运动速度10~1,000Hzenergy/疲劳一般机械状态,中等频率的震动加速度1,000Hz功率一般机械状态,中等/高频率的震动RMS87.2dtRPM功率*参数=振动DD参数功率振动振动参数的选择(结构性)振动参数-加速度,速度,位移测定单位速度(Velocity)(位相:超过90°)位移(Displacement)加速度(Acceleration)(位相:超过180°)单位(ISO1000)位移速度加速度msmms,(,)msmms11mmmm,,减小dB加速度,a速度,位移()Vafadt==2p()Dafvdt==422pms(ms)Note:g22ms21981=..0.11101001k10k100kHz振动大小的量化TPick值pick-pick值有效值平均值有效值平均值Pick值pick-pick值Crestfactor=(振幅因数)Kfactor=AApeakRMSAARMSpeakRMS87.2dt()=T02dttXT1(RMS)有效值dtXT1(Average)T0=平均值任意交流波形50W电力消耗50W电力消耗一样的电阻负荷下，消耗同样的电力交流电的大小(有效值)220Vac311V-311VTX(t)RootMeanSquare正弦波2RMS=Peak()=T02dttXT1(RMS)有效值dt)t(aT1RMST02=RMS计数器Out2vout=vinIndt时间TA线性基数TA=2=2RC02TA1TA平均2平方平方根1T频率分析和综合levelfanGearbox日期1234512345频率振动振动1234512345日期频率频率spectrum综合level频率分析振幅时间频率振幅为何要做频率分析?DE振动ABC振幅时间频率ABCDE振幅噪音物质界噪音振动说明在时间区域方面虽然有个别的影响,但是在频率区域内还是体现出来了.机械故障和spectrum成分4极电动机1790RPM32齿64齿couplingbearingpLp时间频率时间时间ppLp频率Lp频率波形和频率1X3X1X3X周期:30ms周期:10ms根据信号分析频率时间频率正弦波时间频率矩形波时间频率振动减弱时间频率异常脉冲无穷大的时间信号在频率区域里有限的频宽有限的时间信号在频率区域里无穷大的频宽pLp时间频率时间时间ppLp频率Lp频率噪音信号与频率频率分析(利用Filter并行考虑分析)display/输出时间RMSRMSRMSRMSfilter计数器/平均器时间同时按1252505001k2k4k8kLA20406080100dB1/3octave分析FFT分析时间方面频率方面FDataReductionDiscreteSamplingAnalogSignalA/D转换FFT振动sensor频率变换(FastFourierTransform)FFT分析仪block图A/DWEIGHTINGMEMOTYBLOCKSAMPLINGFFTLOWPASS2004006008001k1,2k1,4k1,6k1,8k2kHz线形频率轴0振幅00010110000110010010110100100100analog转换成digitalTimessf1t==kHz65.5361=15.26sTimeTime输入A/Dpreamplifieranti-aliasingfilter