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瀑布圖在不對(duì)中故障診斷中的應(yīng)用是怎樣的

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  旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障形式多種多樣, 而其產(chǎn)生的原因及特征信號(hào)各不相同, 所以想要準(zhǔn)確診斷故障，需要對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)全面的分析。當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷主要是基于設(shè)備穩(wěn)態(tài)振動(dòng)特征, 如穩(wěn)態(tài)振動(dòng)時(shí)的軌跡、頻譜、 同頻、倍頻、分頻的幅值和相位等。而變速過程的振動(dòng)信息也蘊(yùn)含著豐富的信息。

  以瀑布圖為例, 我們可以通過分析它獲得變速過程中系統(tǒng)振動(dòng)所包含的故障信息。它不僅能反映部分穩(wěn)態(tài)振動(dòng)信息, 而且也能反映系統(tǒng)變速過程中的瞬態(tài)振動(dòng)信息。它以一幅直觀圖的形式全面地反映機(jī)器在不同轉(zhuǎn)速下的同頻、倍頻、分頻分量。

  以不對(duì)中故障為例：

  不對(duì)中故障是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一種常見故障。根據(jù)有關(guān)資料分析, 迫使設(shè)備停機(jī)檢修的超過半數(shù)的情況是由不對(duì)中引起的。不對(duì)中可區(qū)分為轉(zhuǎn)子不對(duì)中和軸承不對(duì)中兩種情況。轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障形式可能是軸線平行偏移的高度不對(duì)中, 也可能是軸線形成夾角的角度不對(duì)中, 還可能是高度不對(duì)中和平行不對(duì)中的綜合形式。由不對(duì)中引起的振動(dòng), 其主要特征是二階轉(zhuǎn)速頻率下的振動(dòng)分量和很大的軸向振動(dòng)。當(dāng)存在不對(duì)中時(shí), 軸系將承受較大的彎矩作用。考慮一段受彎矩作用的軸, 可以得出實(shí)際轉(zhuǎn)子在重力、不平衡力和不對(duì)中力矩的綜合作用下的振動(dòng)響應(yīng)形式[1] 為如下圖：

  其中: Ai 和B i 都是與轉(zhuǎn)速及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。式中的2ω 分量完全是由不對(duì)中力矩引起的, 分量的系數(shù)A 1 和B 2 與不對(duì)中的嚴(yán)重程度有關(guān)。從實(shí)驗(yàn)方面, Dewell D L在對(duì)不對(duì)中轉(zhuǎn)子做了大量的實(shí)驗(yàn)以后認(rèn)為, 不對(duì)中的變化對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的基頻分量影響很小, 而二倍頻分量隨不對(duì)中變化, 因而二倍頻分量的大小可以作為評(píng)價(jià)不對(duì)中嚴(yán)重程度的一個(gè)直接指標(biāo)。

  上圖為帶有不對(duì)中故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的瀑布圖, 可以看到它的一個(gè)顯著特征, 即二倍頻分量的共振發(fā)生在基頻共振之前, 而且沒有發(fā)生第二次共振。另外, 一般認(rèn)為二倍頻分量幅值與基頻分量幅值的比值可以反映不對(duì)中的程度, 但從瀑布圖上可以看到, 在不同的轉(zhuǎn)速下, 這個(gè)比值是不同的, 單一轉(zhuǎn)速下的頻譜圖不能準(zhǔn)確地反映這一信息。