利用振動速度又如何快速識別部分振動故障?
2、振動速度
振動是物體相對于平衡位置所作的的往復運動,作為運動必然存在速度關系。
振動速度反映了能量的大小,速度與頻率成1次關系,是疲勞失效的直接指標,疲勞=位移×頻率,速度=位移×頻率,速度=疲勞。因為它同時包含幅值和頻率兩種信息,因此成為衡量設備狀態的有效指標,并已形成有效的工業標準。
疲勞失效基本由頻率10 Hz到2000 Hz之間的振動造成的。因此,當振動頻率可能在這個區域時,應測量振動速度。在振動測量過程中,除特別注明外,振動速度的量值為有效值值,單位是[mm/s]。
下圖的百米賽跑速度可以很好說明速度與疲勞的關系,不同的的速度跑完100米,其疲勞程度是不同的。
振動速度常用量值為峰值和有效值,均方根值——表示能量,峰值——振動強度。峰值相同時,一般速度均方根值越***,故障越嚴重
下面看一下振動速度有效值作為***際標準的主要依據:
振動速度有效值,即振動烈度,是振動標準中的通用術語,是描述一臺機器振動狀態的特征量。周期振動的大小,不能只考慮峰值,而要考慮整個時間歷程的影響,所以rms是有效選擇。在***際及我***振動標準中,幾乎都規定用振動速度的有效值來作為振動烈度的度量值。對一般的轉動設備進行振動監測時,應測量振動速度的有效值,也只有振動烈度才有振動標準可以參照,評定機器運轉狀態的優劣才能有據可依。峰值或峰峰值只是某時刻***大值的讀數,而有效值確實一段時間內的總振動能量。
在這個例子中,有兩個頻率成分,一個是速度峰值為25.4mm/s 的 1 倍頻,另一個頻率成分是速度峰值為 12.7mm/s的倍頻。這兩個頻率成分復合產生了所示的合成波形。注意合成波形的速度峰值是25.4mm/s,與1倍頻分量的幅值相等。通過比較發現,合成波形的 RMS 值,或者說是矩形里的陰影區域增 加12%。換句話說,如果采用峰值響應進行測量,由于頻率成分的復合,可能出現合成波形的峰值小于振動主頻的峰值,但是使用 RMS 測量,合成波形的幅值與頻率成分的相對相位關系無關。
但需要說明的是:作為軸承沖擊類故障,速度峰值遠比有效值敏感。比如如滾道損傷產生的振動,當滾動體滾過損傷時,造成一個很小的能量,即振動,于是激發了一個尖脈沖,顯然這是有效值不能有效檢測的。
那么為什么有些設備還以振動位移作為標準呢,***先上面已經提及,振動速度作為疲勞指標是由一定頻率范圍的。通常情況振動頻率10HZ以下測量位移,10—2000HZ測量速度,2000HZ以上測量加速度。
那么為什么很多3000轉以上的大型設備又以振動位移作為衡量標準呢,比如火電機組的汽輪機,即參考振動速度又注重振動位移,這主要是根據設備特性決定的,汽輪機各部分的通流間隙決定著機組的效率,但輕微的動靜摩擦會造成機組的劇烈振動,振動位移是什么,是距離,是間隙,它可以直觀的告訴我們振動與間隙的關系。
我們可以認為,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。也可以認為,在低頻范圍內,振動強度與位移成正比;在中頻范圍內,振動強度與速度成正比;在***頻范圍內振動強度與加速度成正比。
以單一的振動速度值無法判別故障類型,但同時與位移、加速值進行換算比較卻可以確定頻率段故障,再根據設備類型,可以直接判斷故障類型,比如以簡單的風機為例,一般結構的風機在沒有變速箱的情況下,如果經換算后振動速度遠大于位移問題一般就出在軸承上,因為根據設備結構,其它故障很難引起***頻振動,具體換算與方法參考前期文章。