风机振动的检测分析和变换方法

　　风机振动的检测分析和变换方法马绍奎毛靓华沈阳鼓风机集团有限公司子简要介绍了我国旋转机械故障诊断系统的现状。结合实例介绍了风机振动测量和分析过程。对应用较多的变换方法做了说明，并总结了自的特点，1引言旋转机械是工业上应用广泛的机械。21世纪以来，随德械工业的迅速发展。现代机械1程中的机械设备朝着轻型化大型化重载化和高度自动化等方向发展。出现了大量的强度结构振动噪声可靠性以及材料与工艺等问，设备损坏事件时有发生。鉴于我国的现状，降低老机组故障发生率，延长老机组的使用寿命是非常重要尚有许多机组的监视系统是落后和不完善的。机组的各种故障中，振动是类对生产和运行产生很大影响的故障。方面，振动故障的诊断比较复杂，处理时间也比较长；另方面，振动故障旦发生并酿成事故，所造成的影响和后果是十分严重的。

　　随着工业发展对风机性能要求的提高，风机设计和制造技术也不断捉，所出现的振动故障也越来越复杂，目前采用的在线监测装置具有振动专家系统的很少，且很不完善。利用先进的检测诊断仪器，采用科学有效的技术方法开展现场故障诊断是目前各类机组故障诊断和预测分析的要方法。

　　2引起机组振动的主要原因机组的振动与很多因素有关，主要有机械气流和润滑油等3个方面。

　　2.1机械方面的振动2.1.1转子不平衡引起的振动由原始制造误差或安装不均匀导致的质量不平衡；转子的弯曲变形转子部件松动或转子部件2.1.2系统安装误差引起的振动安装时说动机与工作机的连接+，中；轴瓦偏斜或不同心；在运行中由于原动机和工作机的温升+1造成的热不对中等2.1.3动静部件间的相碰或摩擦引起的振动由于安装不良造成运行过程中转子的变形或转动件与静止件发生摩擦=轴承间隙成轴叫不当起的机组振动2.1.5轴系中其他设备故障以起的振动如带有，innJLS2.1.6共振引起的机组振动2.2工作介质引起的振动2.2.1气流激振力造成的机组振动进入机组的气流压力流量的变化引起的工作状态的改变。

　　2.2.2气流对叶片的冲击和腐蚀造成的机组振动气流粉尘浓度不均。使转十受力不定；气流对叶片的腐蚀使转子不平衡这些振动，有些是由随机因素造成的，有些与，且故障有直接关系。

　　机技术宇用维牛户2.3润滑系统造成的机组振动供汕系统的动态特性以起轴承各种形式的振动，油膜涡动和油膜震荡也可以引起机组振动。

　　3现代应用的主要分析方法研究故障机理及其振动信号分析是现代机械故障诊断技术中采用的主要方法之。目前，在振动信号分析与处理方法中，以快速傅立叶变换1为基础的调和分析法应用为普遍，几乎所有的动态分析仪都是以，丁为核心进行信号处理的，141分析方法及其派1出的多种有效的振动信号处理方法如快速卷积相关自谱互谱倒谱细化谱及传递分析等在机械故障诊断技术应用中起到了非常大的作用。然而，这类基于平稳过程的经典信号处理方法，仅从时域或频域给出信号统计的平均结果，无法同时兼顾信号在时域和频域中的全貌和局部。

　　为实现对非平稳信号的有效，解决其时频局部化分析问，6此，4是出了加窗傅立叶变换认下丁域短时傅叶变换8.，但由于其时频分辨率固定，缺乏细化能力，20世纪80年代发展起来种新的数学方法小波3士1分析。

　　这是种包含尺度伸缩和时间平移的双参数函数分析方洗由于小波函数具有时频局部化特性，多尺度性和数学显微变焦特性，使得小波变换能够很好地解体非平稳信号的分析问，在振动噪声的去除非平稳振动信号的与分析及振动信号多分辨率分析等方面具有较强的优势。

　　特点以有时频嗔化的功能，时频中相当于带通滤波器；可分析非平稳信号，对准平稳信号效果则更佳；当选定忌，后，时域分辨率不变，缺乏细化功能，反映强烈瞬变非平稳信号功能不足。

　　其加窗离散形式为特点信号在时频上的分布，由于窗户灸的局部化作用以及，+，女关系，具有对准平稳信号及非平稳信号分析的功能。

　　特点可以对非平稳信号进行时频分析，在高频范围时间分辨率高，在低频范围频率分辨率高；信号的分解和重构可有针对性地选择有关频带信息；全频带分析的结果，信息量既无冗余，也无疏4测量和分析实例笔者试通过对带有齿轮箱的风机机组的测量分析过程说明在实际工作中，采用离线测量方法，将变速箱作为被测对象，对变速箱的振动和噪声信号进行测量，利用相干函数加以分析也是种效的方法，4.1信号源位置和测试仪器仪对大型机组而言，变速箱有变速传递扭矩等作用，是旋转机中应肝分厂泛的部件之，因其工作特性和在机组中的重要作用极易引发故障。因此变速箱的振动和噪声信号常常可以作为故障诊断的重要信息。

　　笔者曾参与对某风机机组齿轮箱的测量和分祈。测4过程及仪器设备1所小试验时，采用向加速度传感器，由向振动矢量全面反映检测对象的振动状态。传感器安装作变速筘的轴承座处，以便能获得在径向水平径向垂直和轴向3个方向的振动信号。将精密声级计置于距输和噪声信号由频谱分析仪记录。

　　4.2获得的振动和噪声频谱试验测得的变速箱振动和噪声信号经分析仪动频谱24和噪声信号的频谱5.其中，米样频率为20002，米样点数为24.

　　由于理论上的电机转速与实际值总有差别，以及其它不可避免的测试和计算误差，使得谱上的特征频率与相应的理论值并不能吻合。由噪声谱可以看到，中频噪声能量较强，其原因需结合变速箱具体结构特点进行分析。

　　4.3振动系统响应和相干函数分析建立变速箱的实际振动模型很困难，数学方程也不容易建立起来，因此在工程上般是分析其频域响应。对于线性系统。各激励的线性顿加内轴的旋转齿轮的啮合等产生的都足周期性振动信号，在谱上有突出的峰值，随机激励看作是平稳和宽带的，在谱上接近水平直线，并不影响对特征频率的识别。

　　两个平稳随机过程和7，的相干函数为频率处对应输入义0的输出量的均方值在总输！均方值中所占的比例。而1.测为其它+相关输入所引起的比例在际分折中。相干函数是通过计算输入1号和输；信号的互功率谱与行功率谱得到的。在整个测姑频带上，相干函数是标准化的，因而消除了传感器和传感通道的增益作用。

　　4轴向振动频谱通过计算机程序对垂直振动与噪声之间所做对齿轮啮合以起的。而这对啮合齿轮引发振动的原从可以通过对振动频谱的分析得到。后来工作人员检验被测试齿轮箱。发现其中33齿轮有齿出现明显损伤。

　　5结束语离线故障分析终究圮为在线状态监测和故障诊断分析的发展和完善服务的。研宄故障发生机理并将大量的离线测量和分析经验应用到故障诊断系统中去，及时发现早期潜在的故障，以避免重大恶性事故的发卞，捉高大型机纟。运疔的安全性与可靠性。，1张正松。旋转机械振动监测及故障诊断以。北京机械工业出版社。1991.

　　杨苹吴站以岳统故晌腌泣逝咐，长明了⑵。

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　　5乍方泽。刈馥香。工枳振动；1试与守祈1.北以机诫工业出版社。1997.

　　频奉26出在木测试中。对测得的振动和噪卢信号进，了谱分析以及相干函数分析，寻找了故障原因，以强的噪声与振动的相干函数为重点分析对象。