振動分析儀設(shè)備*常見故障的識別

共振

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

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

實際設(shè)備的每一個部件和部分，基于它們的質(zhì)量和剛度特性，都有一個固有頻率。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，振動分析儀就會產(chǎn)生大振動，我們稱之為共振。從振動的觀點看，共振扮演著振動放大器的角色。即使較小的或正常的激振力，如不平衡力、不對中產(chǎn)生的力、氣動力/水動力、電磁力等，只要激振力頻率等于固有頻率，都會激起大的振動。

共振是導(dǎo)致設(shè)備過大振動的常見故障：

1. 設(shè)備由許多元素或部件組成，振動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，如勵磁、潤滑油泵等。當然，設(shè)備的每一個組件都有質(zhì)量和剛度，具有特定的固有頻率。

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

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

共振識別

因為共振頻率，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點方向是不同的，因此，共振是高度方向相關(guān)性的振動。如圖4－2所示，測量電機驅(qū)動鼓風(fēng)機的外側(cè)軸承的垂直、水平和軸向振動，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，這實際上是軸承水平方向的固有頻振動分析儀率與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，有幾個簡單的檢測辦法可以用來證實是否真的發(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，共振幅度是“頻率相關(guān)” 的，激振力頻率的微小改變就會導(dǎo)致振幅的顯著變化。因此，如果可能，改變設(shè)備的轉(zhuǎn)速，并且記錄其對振動幅值的影響。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，改變設(shè)備組件的質(zhì)量或剛度是治理共振的*直接辦法。臨時改變質(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，驗證有效后再采取較為昂貴的、長久的改變部件質(zhì)量的方法。例如，將一輛鏟車開到共振設(shè)備的地板上，驗證質(zhì)量改變的效果，增加鏟車質(zhì)量后地板的振幅大大減小，直到工程師找到長久性解決辦法后，再將鏟車開走?？焖俑淖冊O(shè)備部件剛度的辦法是增加金屬筋板或支撐桿等，一旦驗證該方法可行，就可以在現(xiàn)場制作長久性筋板，并用螺栓鎖緊或與部件焊接為一體。

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

進行一個撞擊試驗，在設(shè)備處于停車狀態(tài)時將振動傳感器放在共振位置和方向上測量。振動傳感器處于適當?shù)奈恢脮r，用一個足夠大振動分析儀的力撞擊設(shè)備，使其振動水平高過環(huán)境振動。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)備往往會導(dǎo)致設(shè)備損傷。

設(shè)備被撞擊時，激起系統(tǒng)的固有頻率，但共振會迅速衰減。因此，必須連續(xù)撞擊設(shè)備，以使振動能夠維持到頻譜分析（FFT）需要的時間，*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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