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江蘇振迪檢測為您解析故障特征頻率!

文/ 發(fā)布于 : 2021-06-04    瀏覽次數(shù):6348

各種不同類型的故障所引起的振動都有各自的特征頻率。例如,轉(zhuǎn)子不平衡的振動頻率是工頻,齒式聯(lián)軸器(帶中間齒套)不對中的振動頻率是二倍頻,油膜渦動的振動頻率是 0.5 倍頻(實(shí)際上要小一點(diǎn)),等等。由各頻率成分的幅值大小和分布情況,從中查找出發(fā)生了異常變化的頻率,再聯(lián)系故障特征頻率探索構(gòu)成振動激振力的來源,是判別振動故障類型通常采用的診斷方法。但是反過來,某種振動頻率又和多種類型的故障有關(guān)聯(lián)。例如,動不平衡的特征頻率是工頻,但不能說工頻高就是發(fā)生了動不平衡,因?yàn)槟承┹S承及不對中等故障的振動頻率也是工頻。因此,頻率和振動故障的對應(yīng)關(guān)系并不是唯一的。

為了得到正確的診斷結(jié)論,需要對各種振動信息進(jìn)行綜合分析。

常見的故障特征頻率及相應(yīng)的故障類型,簡要介紹如下:

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① 工頻

工頻成分在所有情況下都存在,工頻幅值幾乎總是最大,應(yīng)該在其發(fā)生異常增大的情況下才視為故障特征頻率。工頻所對應(yīng)的故障類型相對較多。多數(shù)(60%以上)為不平衡故障,如轉(zhuǎn)子發(fā)生機(jī)械損傷脫落(斷葉片、葉輪破裂等)、結(jié)垢、初始不平衡,以及軸彎曲等;同時,相當(dāng)數(shù)量(接近 40%)為軸承偏心類故障,如間隙過大、軸承合金磨損、軸頸與軸承偏心、軸承座剛度差異過大等;此外,還有剛性聯(lián)軸器的角度(端面)不對中;支座、殼體、基礎(chǔ)的松動、變形、裂縫等支承剛度異常引起的振動或共振;運(yùn)行轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速;發(fā)電機(jī)及電動機(jī)轉(zhuǎn)子偏心等。

② 二倍頻

二倍頻成分在所有情況下也都存在,幅值往往低于工頻的一半,常伴有呈遞減狀的三倍頻、四倍頻、…,也應(yīng)該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。二倍頻所對應(yīng)的故障類型較為集中。絕大多數(shù)為不對中(含聯(lián)軸器)故障,如齒式聯(lián)軸器(帶中間短接)和金屬撓性(膜盤、疊片)聯(lián)軸器的不對中、剛性聯(lián)軸器的平行(徑向)不對中,其中,既有安裝偏差大所產(chǎn)生的冷態(tài)不對中,又有由溫差產(chǎn)生的支座升降不均勻以及管道力所引起的熱態(tài)不對中,以及聯(lián)軸器損傷故障等;此外,還有概率較小的其它故障,如轉(zhuǎn)動部件松動,轉(zhuǎn)子剛度不對稱

(橫向裂紋),支承剛度在水平、垂直方向上相差過大等。

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③ 低頻(低于工頻的頻率)

正常情況下,低頻成分往往不存在或者以微量幅值(一般不大于 3μm)存在,在其大于 3~5μm 的情況下,就應(yīng)該以故障特征頻率的預(yù)兆加以關(guān)注了。低頻所對應(yīng)的故障類型相對復(fù)雜。可進(jìn)一步分為兩種類型,一種是分?jǐn)?shù)諧波振動,如 1/2 倍頻、1/3 倍頻、…,且頻率成分較多,多數(shù)為摩擦及松動故障,如密封、油封、油擋的摩擦,軸承瓦背緊力不夠等;另一種是亞異步振動,對應(yīng)的為流體動力激振類故障,如旋轉(zhuǎn)失速、喘振、油膜渦動、油膜振蕩、密封流體激振,此外還有進(jìn)汽(氣)激振等,其中油膜振蕩、密封流體激振為自激振動,是一種很危險、能量很大的振動,一般發(fā)生在轉(zhuǎn)速高于第一臨界轉(zhuǎn)速之后,多數(shù)是在二倍第一臨界轉(zhuǎn)速以上,頻率成分較為單一。

④ 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子的固有頻率,其所對應(yīng)的故障類型有油膜振蕩、密封流體激振、臨界轉(zhuǎn)速區(qū)共振,對于老機(jī)組、成熟機(jī)型發(fā)生的概率較低。

⑤ 機(jī)器自身和基礎(chǔ)或其它附著物的固有頻率

⑥ 齒輪故障的特征頻率

由于齒輪的輪齒在進(jìn)入和脫離嚙合時,載荷突變、碰撞加劇,瞬時的高頻沖擊振幅與周期性變化的轉(zhuǎn)頻振幅相互疊加而產(chǎn)生幅值調(diào)制;制造時的輪齒分度不均勻、即周節(jié)誤差使旋轉(zhuǎn)速率發(fā)生變化則產(chǎn)生了頻率調(diào)制。齒輪振動的特征頻率為:fm ± i f , i 為正整數(shù)(i=1,2,3,…)式中,fm~嚙合頻率,為載波頻率, fm=f1z1=f2z2,

其中, f1、f2、z1、z2分別為主動輪、從動輪的轉(zhuǎn)速頻率及齒數(shù);

f~齒輪的轉(zhuǎn)速頻率,為調(diào)制頻率。表現(xiàn)在頻譜圖上,是以嚙合頻率 fm為中心、以齒輪轉(zhuǎn)速頻率 f 為間隔,不太對稱地分布于 fm的兩側(cè)(對稱度與周節(jié)誤差相關(guān)),兩側(cè)稱為邊頻帶、邊帶。如果缺陷分布較均勻、如磨損,頻譜圖上的邊頻帶則顯現(xiàn)為窄、高、起伏大;

如果發(fā)生斷齒或大的局部性缺陷,邊帶則寬、低、平。

⑦ 滾動軸承故障的特征頻率

滾動體的通過頻率對于滾動軸承來說,由于軸承游隙的存在,滾動體在通過載荷方向時受力最大,反方向時最小或無。因此,每個滾動體在通過載荷方向時就會發(fā)生一次力的變化,內(nèi)圈及軸頸、外圈及軸承座也同時受到一次激勵,此激勵頻率稱為滾動體的通過頻率 fe。顯然,fe=z fc,其中,z~滾動體個數(shù),fc~滾動體的公轉(zhuǎn)頻率、也是保持架的旋轉(zhuǎn)頻率。

 

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