故障诊断基础

故障诊断基础容知测控技术有限公司2012年2月6日2.1振动简介2.2加速度、速度和位移的关系2.3时域波形2.4采集定理2.5频谱分析设备的激振力来源•系统设计•安装不当•工艺变化•设备缺陷由于设备发出的振动现象与其状态有着良好的对应关系，通过测量分析设备的振动信号获取有关状态信息来判断其状态的方法，就是机械振动诊断振动诊断技术无论在理论上，还是系统实现上，都比较成熟是一种无损监测方法，在现场实施测量诊断时不需要停机拆机，不影响生产。振动表现形式位移：物体在往复运动过程中相对其平衡位置的距离。单位是：um或mil(1mil=25.4um)速度：物体在往复运动过程中运动快慢的度量，是位移的变化率。单位是：mm/s或in/s(1in/s=25.4mm/s)加速度：振动速度的变化率，速度变化率越大，也就是加速度越大，施加在设备上的作用力也就越高。单位是：m/s2或g(1g=9.82m/s2)加速度、位移与力的关系简谐波形的三要素峰峰值、峰值和有效值2.1振动简介2.2加速度、速度和位移的关系2.3时域波形2.4采集定理2.5频谱分析加速度、速度、位移的关系D=V*tV=a*tD=0.5*a*t2159.2Hz频率幅值加速度速度2*3.14*159.2=1000,um,mm,m同样的加速度，随频率的变化，其速度和频率成反比例；159.2Hz，加速度：10m/s2、速度：10mm/s15.92Hz，加速度10m/s2、速度：100mm/s1592Hz，加速度10m/s2、速度：1mm/s159.2Hz频率幅值速度位移2*3.14*159.2=1000,um,mm,m同样的速度，随频率的变化，其位移和频率的成反比例；159.2Hz，速度：10mm/s、位移：28.28um[P-P]15.92Hz，速度10mm/s、位：282.8um[P-P]1592Hz，速度10mm/s、位移：2.828um[P-P]159.2Hz频率幅值加速度速度位移2*3.14*159.2=1000,um,mm,m同样的加速度，随频率的变化，其位移和频率的平方成反比例；159.2Hz，加速度：10m/s2、速度：10mm/s位移:28.28um[P-P]1592Hz，加速度：10m/s2、速度：1mm/s位移:0.2828um[P-P]15.92Hz，加速度：10m/s2、速度：100mm/s位移:2828um[P-P]举例同样的幅值，不同的影响80Hz下振动100um(P-P)要比10Hz下100um(P-P)对设备的损坏程度要大得多300Hz时20m/s2(RMS)要比3000Hz时20m/s2(RMS)振动程度要严重得多加速度、速度、位移相位关系d=Asin(2πft)v=A2πfsin(2πft+90)a=A(2πf)2sin(2πft+180)2.1振动简介2.2加速度、速度和位移的关系2.3时域波形2.4采集定理2.5频谱分析时域波形时域波形：表示振动信号随时间变化的特征时间转子不平衡振动数据叶片振动数据齿轮振动数据振动数据对比振动数据汇总振动数据合成2.1振动简介2.2加速度、速度和位移的关系2.3时域波形2.4采集定理2.5频谱分析测量定义4k速度波形(2-1k)3200线加速度(2-10k)采样•为了让计算机能够处理振动信号，需要对信号进行数字化处理，也就是说把模拟信号转换为一系列的数字信号。采样就是数据采集器会按照一定的时间间隔对模拟信号进行采样，间隔时间的倒数就是采样率采样定理fs≥2fm若不满足采样定理，将会产生频率混叠现象。在振动监测领域，采样频率一般为最大分析频率的2.56倍，即fs=fm*2.56。采样频率fs(fs=1/Ts)越高，采样越密集，所得数据量越大，所得的数字信号越逼近原信号。采样间隔Ts的选择必须考虑到所需要反映出的最高频率分量，因此，需满足如下采样定理：测量定义4k速度波形(2-1k)3200线加速度(2-10k)2.1振动简介2.2加速度、速度和位移的关系2.3时域波形2.4采集定理2.5频谱分析傅立叶变换的基本概念：任一信号都可以表示为一系列不同频率、幅值和初相位的正弦分量的叠加。所以通过傅立叶变换可以把任一信号分解为频域里面不同频率成分的组合。傅立叶变换被比作数学的‘棱镜’。傅里叶变换信号分解例1例2单一波形和频谱转换合成波形和频谱时域和频域对应关系图频域分析频域分析：由于每个频率都代表这不同的振动来源，通过观察信号的频率构成，来发现新增的频率成份或原有频率成份的增加，是机械故障诊断中应用最广泛的信号处理方法。