軸承是風機運行的核心部件,因此,軸承的狀態監測、故障的預判以及故障的診斷就十分重要。
下面是對滾動軸承以及滑動軸承故障的分析,更多的是著眼于根據其振動和頻譜特點,做出早期判斷,防患于未然。對于意外原因造成的突然性損壞,就無所談及了。
滾動軸承故障診斷
滾動軸承的故障頻率分布有個明顯特點,往往在低頻和高頻兩個頻段內都有表現。
1)明顯的具有不同峰值的諧波成分。
2)能量上會出現寬帶波峰。
3)時域波形可以看出明顯的沖擊波形。
4)若懷疑內圈故障,檢查1XRPM 的邊帶
5)若懷疑滾動體故障,檢查1XFTF 邊帶
振動速度頻譜包括:
在速度和加速度FFT中,存在故障高頻區。較寬的頻率帶能造成特殊頻率辨認困難。故障高頻區的頻率范圍取決于裝配軸承的共振頻率。
軸承故障頻率諧波明顯(3x -10x 故障頻率)。形成的諧波哪部分最多,表明最大振幅取決于軸承的共振頻率范圍。低頻諧波的形成(1x, 2x) 很少有甚至沒有高頻征兆。這可能容易與運行速度諧波混淆,但這非常異常-比前兩種可能要少見。
滾動軸承的幾個典型特征頻率:
有些振動分析手冊(比如,Mobius)將軸承磨損的過程分為了四個階段
1. 摩擦:無論潤滑劑有多好,表面之間總會有摩擦。隨著潤滑劑的降解(過多、過少、潤滑劑添加劑包降解、或污染),摩擦將增加。摩擦振動是非周期性的。摩擦產生寬頻帶噪聲振動。
2. 應力波:如果我們有金屬對金屬的接觸,我們將產生非常高的頻率,非常短的持續時間的脈沖。這些脈沖或激波在本質上可能是隨機的,也可能是周期性的,這取決于金屬與金屬接觸的原因。
3.周期性振動:當周期性地發生,且振幅足夠大時,振動會出現在時間記錄中,頻譜上會出現一個峰值。常見的例子是與不平衡或葉片通過率有關的振動,然而,當軸承的內圈受損時,例如,也會產生周期性的振動源。
4. 共振:當表面碰撞時,它們會產生振動,結構和機器組件(以及附加的加速度計)將因此產生共振。當處理軸承振動時,固有頻率可能相當高。我們可以從這些共振中檢測到振動,因為振動被放大了,而且頻率與高振幅振動不同,高振幅振動掩蓋了軸承產生的低頻振動。
高頻技術
當軸承出現故障時,可能會發生兩件事。首先,是金屬-金屬接觸產生的“應力"波。第二,機器部件可能會對沖擊產生共振。這兩種特征都可以在高頻率下檢測到。
不同的供應商對高頻技術的采集分析,基本上有四種不同的方法:
1)使用加速度計放大高頻振動。
2)采用高速數據采集技術捕捉應力波。
3)利用解調技術捕捉高頻振動。
4)用空氣超聲波儀器監測機器。
包絡解調技術:就是傾聽這種高頻“聲音"的發生,然后使用一些濾波器,該技術告訴我們撞擊的重復頻率——也就是軸承頻率。
沖擊脈沖法:SPM儀器公司和PRüFTecHNIK公司使用。
尖峰能量法:初由IRD公司開發,曾經是一種非常流行和厲害的方法。設計原理與沖擊脈沖法非常相似。不幸的是,該類型傳感器的生產在許多年前就結束了。
PeakVue方法:與沖擊脈沖和峰值能量方法不同,PeakVue方法不依賴于傳感器的固有頻率。PeakVue方法使用信號處理技術來檢測軸承磨損的跡象,使用類似于加速度包絡的技術。
滑動軸承
滑動軸承油膜厚度通常為幾十微米(幾密耳),分為動壓和靜壓。
因為沒有基本的缺陷頻率可分析,滑動軸承故障在某種程度上比滾動軸承更容易被忽略。滑動軸承需要與滾動軸承所不同的技術和洞察力。
例如:
1、在滑動軸承座上測得的振動是不可靠的,因為軸承座的振動只是轉軸振動的很小一部分(可能小于轉軸移動的10%)。
2、振動是由于機器旋轉時產生機械力引起的。當沒有這些外力時(例如低速旋轉時對中和平衡良好),發生的過渡磨損在振動頻譜上可能并沒有顯示– 尤其是讀數來自軸承座時。
3、與潤滑軸承不同, 滑動軸承通常有油系統。如果油停止流動或油品嚴重污染, 可能很快發生故障。

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