振动监测诊断技术在舰艇机电设备中的应用

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1、振动监测诊断技术在舰艇机电设备中的应用王小彦(92571部队，海南三亚572021)摘要：本文阐述了常见旋转机械故障产生的原因、频谱特征及分析方法，通过具体实例介绍了振动监测诊断技术中的频谱分析法在舰艇机电设备中的应用。关键词：振动监测；频谱分析；故障诊断前言承偏磨，联轴节过度发热，齿式联轴节齿面磨损，与半联轴节配随着科学技术的发展，舰艇机电设备工作强度不断增大，自合的轴端键槽产生裂纹，磨片联轴节疲劳损坏。[3】不对中故障产动化程度越来越高，同时设备结构和功能更加复杂，各部分的关生的频谱图、轴心轨迹图、时域波形图及其特征如下：联愈加密

2、切，往往某处微小的故障就可能导致爆发连锁反应，使设备乃至整个系统遭受灾难性的毁坏，不仅会造成巨大的经济损失，而且会危及人员的生命安全，后果非常严重。运用监测诊断技术能够及时有效地评估设备状态，进行故障诊断，从而提高设备运行的可靠性，产生巨大的经济和军事效益。对于舰船机电设备而言，监测诊断就是要及时掌握设备状态，尽早预测故障，提高装备的完好率。振动监测诊断具有准确率高，便于在线监测等诸多优点而受到人们的普遍关注，在机械故障诊断的整个技(1)转子径向振动出现2倍频，以1倍频和2倍频分量为术体系中居主导地位，广泛应用于各种舰艇机械设备(包括

3、往复主，不对中越严重，2倍频所占比冽越大；式机械和旋转机械)的监测诊断中。(2)转子轴向振动在1倍频、2倍频甚至3倍频处有稳定的1旋转机械的常见故障及其频谱特征高峰，一般达到径向振动的50％以上，若与径向振动一样大或更旋转机械在舰艇机电设备中应用十分广泛，是开展监测诊大，表明情况严重，应及时处理，一般4—10倍频分苣较小；断的主要对象。对旋转机械进行振动监测诊断，就是以系统在某(3)轴承不对中时，径向振动较大，有可能出现高次谐波，振种激励下的振动响应作为诊断信息的来源．通过对所测得的振动不稳定；动参量(振动速度、位移、加速度等)进行各

4、种分析处理，并以此(4)振动随负荷的增加而成正比增加，但转速影响不大；为基础，借助一定的识别策略，对机械设备的运行状态做出判(5)轴心轨迹成香焦形或8字形；断，进而对于诊断有故障的机械给出故障部位、故障程度以及故(6)时域波形稳定，每转出现1个、2个或3个峰值。障原因等方面的信息。对振动信号进行处理的基本方法有幅域1．3机械松动分析、时域分析、频域分析和相域分析。频谱分析是信号频域分机械松动分为结构松动和转动部件松动，造成机械松动的析的基础，是识别机械振动故障最常用的方法。应用频谱分析容原因是：安装不良、长期工作造成过度磨损、基础或机

5、座损坏或易区分常见的不平衡、不对中、机械松动、轴承问题等几种旋转多部件零件破坏。凯械松动故障的频谱图及其特征如下：机械故障。【1J1．1不平衡引起转子不平衡的原因是多方面的，转子材质不均匀，制造、安装过程中产生的误差，以及长期运行中产生不均匀磨损、腐蚀、变形，某些固定件松脱等方面的原因使得制造出来的转子(1)除基频分量外，还有很大的倍频分量，特别是3。10倍几何中心线与旋转轴线不重合。吲不平衡在时域波形图中与频频：域波形图中特征很突出，主要频谱图、时域波形图及其特征如(2)径向振动较大，特别是垂直径向振动较大；下：(3)有时含有1，2

6、倍频、2／3倍频、2，5倍频等分数倍频分量；(4)轴向振动很小或正常；(5)时域波形较杂乱，有明显的不稳定的非周期信号，可能存在大的冲击信号。。。n‘·；·jP1．4轴承问题(1)频谱图中有较稳定的高峰，谐波能量集中在基频(1x)，旋转机械是故障诊断的重点，而很多旋转机械的故障都和其它倍频振幅很小；轴承有关。据统计旋转机械的故障40％是由轴承引起的，它的好(2)随着转速的升降，基频振幅随之升降；坏对机器的丁作状况影响极大，轴承的缺陷会导致机器剧烈振(3)振动的时域波形为正弦波：动和噪声，甚至会引起设备的损坏。(4)轴向振动比径向振动小

7、的多；轴承按其结构分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承在运转(5)轴心轨迹为圆或椭圆。过程中由于各种原因引起损坏，如轴承的材料缺陷，加工或装配1．2不对中不当，润滑不良，水分和异物侵入，腐蚀以及过载等可导致轴承机组安装后，转子轴线或其延长线不重合，称为不对中，不过早损坏。主要故障表现为：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断对中分为三种情况：平行不对中、角度不对中、平行和角度不对裂、胶合和保持架损坏。例中。当转子存在不对中故障时，不仅机器振动加大，还会发生轴1．4．1滚动轴承2008年第6期20滚动轴承的特征频率与故障具体部位、滚动轴承零件几

8、何为121．93Hz，外圈频率为75．38Hz，滚动体频率为98．74Hz。在尺寸、轴承工作转速等因素有关。如果不计轴承各元件弹性变径向频谱中出现了390Hz、415Hz和510Hz信号以及大量高次形，并认为滚动与滚道之