设备管家-精密点检之机械设备点检的来龙去脉与技术要点
发布时间：2016-08-26来源：装备保障管理网 编辑：秩名
设备状态管理的核心内容是设备状态的监测与分析。点检人员主要的工作就是通过日常的点检、检测来监测设备的状态，及时、准确地发现故障，寻找出故障源，从而实现视情维修。这就对现场的设备管理人员（点检人员）提出了较高的要求。经过多年的改造，我们拥有了国内、外一流的设备，设备的结构越来越复杂，精度越来越高，仅仅靠传统的“眼看、手摸、耳听”等五官来检测设备的状态，无法及时有效地发现设备的故障，已不能满足现在设备状态管理的需要。本章主要介绍用振动检测的方法来检测设备（部件）的状态，并预测设备状态的发展趋势。内容主要包括：用测振仪、分析仪等振动检测仪的日常检测，来实施简易的诊断，发现设备的故障；对于复杂的设备再通过频谱分析等手段实现精密点检，分析故障的原因，找出故障源。
3．1 简易振动诊断基础知识
3．1．1 振动基础知识
3．1．1．1振动的种类及其特点
我们可以从不同的角度来考察振动问题，常把机械振动分成以下几种类型：
1．按振动规律分类
按振动的规律，一般将机械振动分为如图3-1所示几种类型。
2．按产生振动的原因分类
机械振动分为三种类型：
（1）自由振动 给系统一定的能量后，系统所产生的振动。若系统无阻尼，则系统维持等幅振动；若系统有阻尼，则系统为衰减振动。
（2）受迫振动 元件或系统的振动是由周期变化的外力作用所引起的，如不平衡、不对中所引起的振动。
（3）自激振动 在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动，如油膜振荡、喘振等。
因机械故障而产生的振动，多属于受迫振动和自激振动。
3．按振动频率分类
按着振动频率的高低，通常把振动分为3种类型。
3．1．1．2 振动三要素及其在振动诊断中的应用
构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅d,频率f和相位φ。振幅、频率、相位，这是振动诊断中经常用到的三个最基本的概念。现在，我们以确定性振动中的简谐振动为例，来说明振动三要素的概念、它们之间的关系以及在振动诊断中的应用。
1．振幅d
简谐振动可以用下面函数式表示： d = Dsin(Tt＋φ) (3-1)
式中：D――最大振幅，指振动物体（或质点）在振动过程中偏离平衡位置的最大距离。（μm或mm）
t――时间 (s)
T――周期，振动质点（或物体）完成一次全振动所需要的时间 (s)
φ――初始相位（rad）
由于T可以用角频率ω表示，即ω=T，所以式 (3-1) 又可写成：
d = Dsin(ωt+φ) (3-2)
简谐振动的时域图像如图：
振幅不仅用位移，还可以用速度v和加速度a表示。
速度的函数式：
v = Vcos(ωt+φ) =Vsin(ωt+π
2+φ) (3-3)
式中V――速度最大幅值（mm/s）
加速度的函数式：
a = Asin(ωt+π+φ) (3-4)
式中A――加速度最大幅值（m/s2）
在这里，必须特别说明一个与振动幅值有关的物理量即速度有效值Vrms，亦称速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。目前许多振动标准都是采用Vrms作为判别参数，因为它最能反映振动的烈度。
对于简谐振动来说，速度的最大幅值Vp(峰值)与速度有效值Vrms、速度平均值Vav之间的关系如图所示。
图3-3 Vrms、Vp、Vav之间的关系
三者有如下关系：
Vrms=22πVav=Vp≈0.707Vp (3-5) 42
幅值反映振动的强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正比，振动诊断标准都是用振幅来表示的。
2．频率f
振动物体（或质点）每秒振动的次数称为频率，用f表示，单位为Hz。振动频率在数值上等于周期T的倒数，即： f = 1 (3-6) T
式中 T――周期，即质点再现相同振动的最小时间间隔（s或ms）。
频率还可以用角频率ω来表示，即
f = ω (3-7) 2π
频率是振动诊断中一个最重要的参数，确定诊断方案，实施状态识别，选用诊断标准等各个环节都与振动频率有关。对振动信号作频率分析是振动诊断最重要的内容，也是振动诊断的最大优势。
3．相位φ
设式中的ωt+Φ=φ ，则得
d = Dsinφ (3-8)
式中: φ――物体的相位（rad）。
振动信号的相位，表示质点的相对位置。不同振动源产生的振动信号都有各自的相位。相位测量分析在故障诊断中变有相当重要的地位，一般用于谐波分析，动平衡测量，识别振动类型和共振点等许多方面。
在图3-2中，标明了同一振动信号的位移、速度、加速度三者之间的相位关系。
3．1．2 振动信号处理
信号处理的基本方法有幅域分析、时域分析、频域分析和相域分析。幅域分析是指对信号在幅值上进行各种处理；时域分析是指对信号在时间域内的分析或变换；频域分析则是确定信号的频率结构，即弄清楚信号中包含有那些频率成分及各频率成分的幅值大小；相域分析即是进行相位值测量及对相位随时间的变化进行分析。在现场从事简易诊断的工程技术人员必须掌握有关信号处理的基础知识，尤其是时域和频域分析方面的知识。
3．1．2．1时间领域内的信号处理
时域信号处理亦称时域分析，它是通过观察振动信号的时间历程，对其信号的周期性及随机性给出定性评价，从而可以估计设备所处的技术状态，为状态维修提供维修策略。
