振動(dòng)測量在機器狀態(tài)監測中的應用

1. 測量方法的進(jìn)步
    一臺設計得很好的機器，它的固有振級也很低。但當機器磨損、基礎下沉、部件變形時(shí)，機器的動(dòng)態(tài)性能開(kāi)始出現各種細微的變化：軸變得不對中，部件開(kāi)始磨損，轉子變得不平衡，間隙增大。所有這些因素都在振動(dòng)能量的增加上反映出來(lái)。因此，振動(dòng)加劇常常是機器要出毛病的一種標志，而振動(dòng)是可以從機器的外表面測到的。
    過(guò)去，設備工程師根據經(jīng)驗靠手摸、耳聽(tīng)來(lái)判斷機器是否正�；蚱涔收鲜欠裨诎l(fā)展。但今天機器的轉速很高，許多起警告性的振動(dòng)出現在高頻段，因此，只有用儀器才能檢測出來(lái)。做法是：在機器運行良好的狀況下，具有一個(gè)典型的振級和頻譜特征。而當機器的故障在發(fā)展的時(shí)候，機器的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及機器零件上的一些作用力也隨著(zhù)變化，從而影響機器的振動(dòng)能級和頻譜的圖形。通過(guò)這樣的振動(dòng)的測量和分析，我們可以知道機器的工作狀態(tài)的變化以及是否需要維修。
    把振動(dòng)測量用于機器狀態(tài)監測值得注意的是：
    成功未必取決于初期大量投資去配備帶高級計算機的分析儀器。許多成功的例子開(kāi)始是在具有代表性的機組中采用不太昂貴的模擬式振動(dòng)表和分析儀。當取得經(jīng)驗并計劃擴充時(shí)，就自然地發(fā)展為采用更快更強有力的儀器。明智的做法是一開(kāi)始就購買(mǎi)高質(zhì)量的儀器。如果許多新方案由振動(dòng)測量方面經(jīng)驗有限的工程師來(lái)承擔，加上測量結果不準確而且前后矛盾就會(huì )大大限制視情維修的可信度。
    2. 測量?jì)x器及測量系統
    對振動(dòng)進(jìn)行周期監測的儀器系統按其復雜程度可分成三檔：
    （1） 簡(jiǎn)單系統
    最簡(jiǎn)單的系統是用一種直讀式的袖珍振動(dòng)表在一定的頻率范圍內去測量振動(dòng)級別。把測量結果與通用標準或每臺機器的專(zhuān)用參考值相比較。
    對那些用振動(dòng)測量進(jìn)行狀態(tài)監測以取得經(jīng)驗的人員來(lái)說(shuō)，一個(gè)高質(zhì)量的手持振動(dòng)計是需要的。這種振動(dòng)計在10~1000HZ或10~10000HZ的頻率范圍內能讀出單一的振動(dòng)加速度或速度的均方根值（RMS）或峰值。速度的RMS值可直接與標準的振動(dòng)嚴重性評定值相比較，從而知道需要維修的程度。雖然寬頻帶振動(dòng)計在早期故障檢測、診斷及損壞預測方面的作用是有限的，但也是必須的。
    （2） 振動(dòng)狀態(tài)監測的系統
    （a） 頻率分析的基本系統
    用于機器狀態(tài)監測的頻率分析系統有若干種配置方式。如果想從有限的投資開(kāi)始而且只有幾十個(gè)測量點(diǎn)時(shí)（不是幾百和幾千個(gè)測量點(diǎn)），電池供電的振動(dòng)分析儀和振動(dòng)能級記錄儀是優(yōu)越的。這種配套裝置能對各監測點(diǎn)依次畫(huà)出其窄帶頻譜圖。每次測量和分析約需要幾分鐘，每個(gè)測量點(diǎn)的數據用手工登記在記錄卡上。
    把每個(gè)測量點(diǎn)的參考頻譜記錄下來(lái)并復制在透明的卡片上。以后取得的頻譜放在參考頻譜下面，兩張卡片一對照立即可以找到差別所在。如果某一頻率的振級增加就畫(huà)出其振級——時(shí)間曲線(xiàn)，從而可預測其發(fā)展趨勢。
    有些用戶(hù)平時(shí)只進(jìn)行有規律的簡(jiǎn)單寬帶監視，當振級有明顯變化時(shí)才應用頻率分析。這種方式有助于故障發(fā)展的診斷而不能用于早期警告和趨勢發(fā)展的規律分析。
    （b） 先進(jìn)的機器狀態(tài)監測系統
    當有大量的機器測點(diǎn)需要監測時(shí)，采用更完善的系統是合理的。操作人員可用加速度計與數據采集器（或數據記錄儀）把每一個(gè)測試點(diǎn)的振動(dòng)信號直接記錄下來(lái)�；卦O備科后，再送到計算機里，用軟件進(jìn)行分析，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：速度快、擴大了儀器功能，改善了檢測能力并降低了測量成本。 硬度計| 探傷儀| 電子稱(chēng)| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 
    （3） 永久性的機器振動(dòng)監測
    上面提到的機器振動(dòng)監測系統都是基于周期性的測量與校對。而永久性監測首先應用于那些對生產(chǎn)過(guò)程起重要作用的單臺設備，當機器出現突然變化時(shí)，能立即或在幾分鐘之內向控制室提出警告，以便在災難性故障出現之前即采取有效措施。這種系統在發(fā)電、石油化工工業(yè)中用得很多，用來(lái)監視汽輪機、進(jìn)料泵和壓氣機等設備。
    永久性狀態(tài)監測系統的首要條件是要有高可靠性、長(cháng)期的穩定性及抗惡劣環(huán)境及抗誤報警的能力，堅固的機器設計、能在潮濕與有灰塵的條件下工作再加上例行環(huán)境試驗才能滿(mǎn)足上述的嚴格要求。加速度計、電纜、接線(xiàn)盒等特別堅固的前線(xiàn)設備也需能在高溫下工作。這種系統還包括一個(gè)自動(dòng)測試系統，以便在事故報警時(shí)，操作人員立即核對哪些儀器的功能是正常的。