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什么是振动监测?监测振动对工业设备有什么意义?

更新时间:2023-11-04浏览:486次

一、什么是振动监测?

振动监测是指应用振动传感器对机械设备振动信号进行采集、处理,并结合被监测对象的历史状况,定位故障点位、分析故障原因的一种预测性维护手段,具有诊断直接、监测实时和故障类型覆盖范围广的特点。


可以理解为振动监测为机械设备提供了一个反馈记录,它可以捕捉并记录设备的每一次微小振动数据。至今,振动诊断的理论和测量方法都已经较为成熟,成为无损检测技术②中最为常见、便捷、有效的机械故障的诊断技术手段之一。

近年来,随着芯片技术及AI智能领域的快速发展,工业设备智能化也在传统制造业遍地开花,智能振动传感器的问世让振动数据得到了更加深度、有效的挖掘利用,原始振动波形数据的采集分析为设备的故障预测带来更多信息,让振动监测更为精密。

二、振动监测几大要素


在深入了解振动监测前,我们先来关注基础核心名词——振动。

振动是指物体相对于平衡位置所作的往复运动。机械振动是复杂的,而所有的复杂振动都可以看做是若干个不同特征值的简谐振动的组合。

也就是说,利用频谱分解的手段,我们可以将复杂振动分解为各个简谐振动,此时的简谐分量及其各自的振幅、频率和初相位就叫作复杂振动的频谱。

在物理学的定义中,振动三要素分别为振幅、频率、相位。

1、振幅A(Amplitude)

在机械振动中,振幅是物体振动时离开平衡位置最大位移的绝对值,描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱,分别可以用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述和计量。振动位移具体地反映了间隙的大小,振动速度反映了能量的大小,振动加速度反映了冲击力的大小。

2、频率f(Frequency)

频率f是物体每秒钟内振动循环的次数,单位是赫兹(Hz)。振动按频率范围分,可以分为低频振动f<10Hz、中频振动f=10~1000Hz和高频振动f>1000Hz。较为早期的故障特征通常也在较高频率范围内发生。

频率是振动特性的标志,是分析振动原因的重要依据。对旋转机械来说,转子每旋转一周就是完成了一个振动过程,为一个周期,或者说振动循环变化了一次。在振动信号分析中,常将振动频率与设备转速做比较:1X表示与转速频率相等的频率,称之为工频或基频;0.5X表示半频;2X表示二倍频;3X表示三倍频,依次后推。



频率分析是振动故障诊断领域最基本的工具之一,不同故障往往所对应的频率不同,所以故障特征频率也是判断故障的必要条件之一。

3、相位(Initial phase)

相位是在给定时刻振动体被测点相对于固定参考点的位置,单位是度(°)。

相位是振动在时间先后关系上或空间位置关系上相互差异的标志,例如同一部件不同位置处的振动或不同部件之间的振动。对于单通道的振动信号来说,相位仅仅反映了时间为零时的初始状态;如果是多通道同步采集到的振动信号,相位就变得很有意义。相位的时序(即:信号先后的时序关系)反映了各路振动信号的传递路径远近,可以以此来确定振源。在复杂周期信号合成中,每一简谐振动的初相位直接影响合成后振动信号的形态。






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