振动测量参数的选择

一、振动测量参数的选择

位移：适用于低频范围，转速在1500转/分以下的机组,

速度：适用于中频段，转速在1500——10000转/分范围内的机组、加速度：适用于高频段，转速在10000转/分以上的机组

现在一般采用速度标准，

1、位移：反映质点的位能，可监测位能对设备部件的破坏。

2、速度：反映质点的动能，可监测动能对设备部件的破坏。

3、加速度：反映质点的受力情况受，可监测振源的冲击力对设备的破坏程度。

振动的表征参数－峰值（单峰值）、峰－峰值及有效值。

对于位移，一般选峰－峰值作为表征参数；加速度选择峰值，速度选择有效值作为表征参数。

二、测点选择

1、尽量靠近轴承

2、尽量在垂直、水平、轴向三个方向上设置测点

3、给测点位置作好记号，以保证测量数值的稳定性和可比性

4、必要时可将设备表面进行处理

三、测试中应注意的几个问题

1、在测试同一设备、同一测点和同一参数量时，应选择同一种测试仪器，并在同一状态下、同一频带下进行测试。

2、检查测试设备的安装情况，应保证测点设备与测试仪器不产生共振。

3、测量径向振动时，传感器应相对于被测设备轴径向安装；测量轴向振动时，应相对于被测轴平行安装。

4、应考虑测试现场周围的电场、磁场以及外界环境对传感器和仪器本身的影响。

一、振动基础理论

1．1 振动形式的描述

机械设备总是不可避免的会产生振动，过大的振动是有害的，除非为了特殊的目的，如振动给料机、磨煤机等。为了说明振动的特点，采用了多种描述方式。

1、时域描述有两种形式，即振动波形和轴心运动轨迹。可直观了解振动随时间的变化情况，以及转轴在轴承中的横向运动情况，

粗略估量振动平稳与否及对称程度。

2、频域描述将振动幅值、相位、能量情况按频率排列，有利于反映故障原因。

3、幅域描述现场主要采用峰值、峰－峰值、有效值等概念反映振动幅值的大小，其中又有位移、速度、加速度等不同振动量之分。位移峰－峰值主要考核设备间隙的安全性。速度有效值用以反映振动能量的大小或破坏能力，是判断振动状态的主要指标。加速度峰值则和冲击相关联。

4、振型

5、瀑布图

6、极坐标图

7、全息谱图

1.2 影响振动的两大因素

机械振动，就是物体或质点相对于平衡位置的往复运动。振动存在，必定有扰动力。在线性系统中，测点呈现的振动值与作用在该点上的扰动力成正比，与该点的机械阻抗成反比。三者关系如下：X＝F/Z

X—测点的振值

F—作用在测点上的扰动力

Z—测点处的机械阻抗（动刚度）

因此，分析机组振动情况时，应从扰动力和机械阻抗两个侧面寻找可能发生的变化，忽视某一个方面容易走弯路。

注意，扰动力和机械阻抗都是频率的函数，可能出现作用力很大，机械阻抗也很大，而振值却不大的情况。这时难以发现机组受到的过大的应力，在实际中，机件已经磨损严重或者轴瓦损坏，在频谱上却毫无表现。因此在振动频谱分析中，不仅注意峰值部分，还应注意低幅值成分，可能隐藏着重要的力变化信息，或许存在着其他隐患。1.3 振动的分类每种分类只能从某一侧面突出振动的特征。

1、按振动频率高低分类，可以粗略的估计故障的部位，是一种有实用价值的分类方法，见表一

2、根据信号特点分类，这是故障诊断技术中应用最多的一种分类方法。机械振动分为确定性振动和随机振动。

根据谱线是离散还是连续就能清晰的区分出振动是周期性的（转子不平衡、轴系不对中等）还是非周期性的（起停设备的瞬变过程、冲击、随机干扰等）。如果原先的线型谱突然变成了连续谱（谱线变胖），意味着机组处于暂态过程，指导寻机组失稳的原因。

3、按动力学分类机械振动可分为自由振动、受迫振动、自激振动、

参变振动等四种类型。动力学分类，更有利于从振动机理上查找强振的原因，识别出振动的性质。从设备管理的观点，分清强振的性质，至关重要。机组发生强振时，如能及时识别出强振属于受迫振动还是自激振动就抓住了处理问题的主动权。

4、根据振动系统的特性可分为线性振动和非线性振动两大类。一般情况下，机组振动都按线性振动来分析和诊断，但诊断实践表明，机组经常出现非线性行为。

1.4 振动的动力学特性

1、自由振动：是物体受到初始激励所引发的一种振动。这种振动靠初始激励一次性获得振动能量，历程有限，一般不会对设备造成破坏，不是现场诊断考虑的目标。

固有频率：物体本身固有的频率，只与物体的刚度、物体的质量有关。无阻尼自由振动的频率：ωn＝√k/m k＝物体的刚度；m＝物体的质量

2、强迫振动：物体在持续的交变力作用下的振动叫强迫振动。

当激振力的频率与固有频率相近时，如阻尼很小，则振幅很大，这就是共振现象，共振频率并不等于物体的固有频率，因为振幅不仅和激振频率有关，还和阻尼大小有关。为了避免共振造成危害，设备转速应避开共振区，共振区一般为（0.7－1.4）ωn

临界转速：机组在低于或高于固有频率转速下运行时，机组的振动一般是强迫振动，振幅不会太大。共振点是一个临界点，故此，机组发生共振时的转速称之为临界转速。临界转速不只一个，带有一个转子

的轴系，可简化为具有一个自由度的弹性系统，有一个临界转速；转轴上带有两个转子，可简化为两个自由度系统，对应有两个临界转速，依此类推。转速小的那个临界转速称为一阶临界，比之大的依次称为二阶临界、三阶临界转速。为保证平稳运行，一般要求转速处于该轴系各临界转速的一定范围：

刚性轴n＜0.75n c1柔性轴n c11.4＜n＜0.7n c2

分别为轴系的一阶、二阶临界转速。

3、自激振动：是由振动体自身能量激发的振动。物体产生自激振动时，很小的能量即可产生强烈振动。是一种比较危险的振动，一旦发生，设备运行失去稳定。大机组自激振动时有发生，如轴瓦油膜振荡、密封流体激振、气流激振、摩擦涡动等，有如下特点：

随机性、非线性、自激振动频率与转速不成比例，一般低于工作转速与第一临界转速相符和、转轴存在异步涡动、随机成分多。

4、参变振动：由于结构参数周期性变化引起的振动。造成结构参数发生变化的因素有转轴存在较深的裂纹、基础松动、转子结构不对称等。

1.振动标准分类

常用标准有三类：绝对判定标准、相对判定标准和类比标准

国际上流行的标准很多

中国主要以位移作为设备判定标准（振幅标准）

美国、加拿大多以速度为判定标准（ISO2372、ISO2373）

日本多以加速度作为判定标准（齿轮箱诊断标准）