振動(dòng)分析儀設(shè)備*常見(jiàn)故障的識(shí)別

共振

設(shè)備的每一個(gè)部件和部分都有一個(gè)“固有頻率”，敲擊鈴鐺或撥動(dòng)琴弦引起的振動(dòng)，就是它們固有頻率的振動(dòng)。

物體的固有頻率由質(zhì)量和剛度特性確定，振動(dòng)分析儀增加物體的質(zhì)量會(huì)降低固有頻率，增加物體的剛度，例如擰緊琴弦，則會(huì)增加物體的固有頻率。

實(shí)際設(shè)備的每一個(gè)部件和部分，基于它們的質(zhì)量和剛度特性，都有一個(gè)固有頻率。固有頻率不是故障。但是，如果激振力的頻率恰好與設(shè)備部件的固有頻率相同或接近，振動(dòng)分析儀就會(huì)產(chǎn)生大振動(dòng)，我們稱之為共振。從振動(dòng)的觀點(diǎn)看，共振扮演著振動(dòng)放大器的角色。即使較小的或正常的激振力，如不平衡力、不對(duì)中產(chǎn)生的力、氣動(dòng)力/水動(dòng)力、電磁力等，只要激振力頻率等于固有頻率，都會(huì)激起大的振動(dòng)。

共振是導(dǎo)致設(shè)備過(guò)大振動(dòng)的常見(jiàn)故障：

1. 設(shè)備由許多元素或部件組成，振動(dòng)分析儀例如吸入和排出管道、軸承座、基礎(chǔ)以及輔助設(shè)備，如勵(lì)磁、潤(rùn)滑油泵等。當(dāng)然，設(shè)備的每一個(gè)組件都有質(zhì)量和剛度，具有特定的固有頻率。

2. 設(shè)備每個(gè)部件的剛度在不同方向上是不同的，因此，每個(gè)設(shè)備部件可能有幾個(gè)不同的固有頻率。例如，一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)軸承，在水平、垂直和軸向方向，振動(dòng)分析儀軸承的剛度很可能不同，結(jié)果，軸承就有水平、垂直和軸向三個(gè)不同的剛度。當(dāng)我們想到設(shè)備有如此多的部件，并且每個(gè)部件可能有幾個(gè)不同的固有頻率，就會(huì)理解共振是一種很普遍的故障。只要設(shè)備部件在某個(gè)振動(dòng)方向上的固有頻率與設(shè)備內(nèi)部激振力頻率相等，就會(huì)發(fā)生共振，共振將導(dǎo)致大的振動(dòng)。

設(shè)備安裝投入運(yùn)行初期，可能不會(huì)表現(xiàn)出共振故障，但運(yùn)行期間，由于軸承磨損、灌漿不實(shí)、安裝螺栓松動(dòng)或其它故障造成設(shè)備剛度變化，就可能會(huì)發(fā)生共振。

共振識(shí)別

因?yàn)楣舱耦l率，或固有頻率與設(shè)備部件的剛度有關(guān)，而設(shè)備部件的剛度通常在不同的測(cè)點(diǎn)方向是不同的，因此，共振是高度方向相關(guān)性的振動(dòng)。如圖4－2所示，測(cè)量電機(jī)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的外側(cè)軸承的垂直、水平和軸向振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)水平方向1倍頻振幅是垂直和軸向1倍頻振幅的10倍，這實(shí)際上是軸承水平方向的固有頻振動(dòng)分析儀率與1倍頻的不平衡力相等的緣故。

共振故障診斷

懷疑存在共振故障時(shí)，有幾個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)辦法可以用來(lái)證實(shí)是否真的發(fā)生了共振，這些方法包括：

1. 改變激振力頻率。共振故障的振幅取決于激振力頻率與設(shè)備部件固有頻率的接近程度。也就是說(shuō)，共振幅度是“頻率相關(guān)” 的，激振力頻率的微小改變就會(huì)導(dǎo)致振幅的顯著變化。因此，如果可能，改變?cè)O(shè)備的轉(zhuǎn)速，并且記錄其對(duì)振動(dòng)幅值的影響。如果設(shè)備轉(zhuǎn)速變化導(dǎo)致較大的振幅變化，這個(gè)故障很可能是共振。

2. 改變可能發(fā)生共振部件的質(zhì)量和剛度，改變?cè)O(shè)備組件的質(zhì)量或剛度是治理共振的*直接辦法。臨時(shí)改變質(zhì)量的做法是增加沙袋、混凝土塊或采用其它適合于改變共振部件質(zhì)量的物品，驗(yàn)證有效后再采取較為昂貴的、長(zhǎng)久的改變部件質(zhì)量的方法。例如，將一輛鏟車(chē)開(kāi)到共振設(shè)備的地板上，驗(yàn)證質(zhì)量改變的效果，增加鏟車(chē)質(zhì)量后地板的振幅大大減小，直到工程師找到長(zhǎng)久性解決辦法后，再將鏟車(chē)開(kāi)走?？焖俑淖?cè)O(shè)備部件剛度的辦法是增加金屬筋板或支撐桿等，一旦驗(yàn)證該方法可行，就可以在現(xiàn)場(chǎng)制作長(zhǎng)久性筋板，并用螺栓鎖緊或與部件焊接為一體。

3. 撞擊法測(cè)共振部件的固有頻率。也許*容易、*廉價(jià)的診斷共振的方法是撞擊或沖擊實(shí)驗(yàn)，任何物體在受到?jīng)_擊后都會(huì)以它的振動(dòng)分析儀固有頻率振動(dòng)，*好的例子莫過(guò)于鈴鐺、音叉和琴弦。由于阻尼作用，沖擊激起的固有頻率會(huì)慢慢衰減并*終消失，然而，可以反復(fù)撞擊，以保證有足夠的共振時(shí)間來(lái)完成頻譜分析，從頻譜中可以看出系統(tǒng)*主要的固有頻率。

進(jìn)行一個(gè)撞擊試驗(yàn)，在設(shè)備處于停車(chē)狀態(tài)時(shí)將振動(dòng)傳感器放在共振位置和方向上測(cè)量。振動(dòng)傳感器處于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，用一個(gè)足夠大振動(dòng)分析儀的力撞擊設(shè)備，使其振動(dòng)水平高過(guò)環(huán)境振動(dòng)。適合撞擊設(shè)備的工具有橡膠、牛皮或塑料棒槌，也可以用大木塊，但不可以用金屬物體，如一把大鐵錘，它易于激起局部的固有頻率，而不是系統(tǒng)的固有頻率，而且，金屬物體撞擊設(shè)備往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損傷。

設(shè)備被撞擊時(shí)，激起系統(tǒng)的固有頻率，但共振會(huì)迅速衰減。因此，必須連續(xù)撞擊設(shè)備，以使振動(dòng)能夠維持到頻譜分析（FFT）需要的時(shí)間，*好每秒撞擊設(shè)備一、兩次，這樣不但能夠維持共振頻率，還能保證振幅的穩(wěn)定合理。

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