振动监测基本常识分析
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一、名词和术语1. 振动的基本参量:幅值、周期(频率)和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期(频率)和相位来描述,它们是描述振动的三个基本参量。
a.幅值:表示物体动态运动或振动的幅度,它是机械振动强度的标志,也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号,选择有效的特征参数指标,是实现状态监测的关键,常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS),峰值(Peak),峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量,其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标,由于均方根振动信号的能量,当机组正常运转时,振动信号的能量处于比较稳定的状态,当机组某个零部件出现异常后,信号的能量增加,当增知到超过设定阅值时,就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估,通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好,许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准,采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准,采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值,其中,最高值表示为Peak(+),最低值表示为Peak(-),由于加速度信号主要表征受力的大小,因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中,最高值和最低值之间的差值,它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围,由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小,因此对于位移信号,通常用峰峰值表示。
峰-峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值,峰值等于峰-峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下,均方根值才等于峰值的0.707 倍,平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
一、名词和术语1. 振动的基本参量:幅值、周期(频率)和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。
振动通常以其幅值、周期(频率)和相位来描述,它们是描述振动的三个基本参量。
a.幅值:表示物体动态运动或振动的幅度,它是机械振动强度的标志,也是机器振动严重程度的一个重要指标。
机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。
针对机械设备的振动信号,选择有效的特征参数指标,是实现状态监测的关键,常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS),峰值(Peak),峰峰值(Peak-Peak)。
均方根(RMS):表征信号的能量,其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标,由于均方根振动信号的能量,当机组正常运转时,振动信号的能量处于比较稳定的状态,当机组某个零部件出现异常后,信号的能量增加,当增知到超过设定阅值时,就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估,通常用均方根表示。
均方根的稳定性和趋势性较好,许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准,采用速度信号的RMS作为特征参数。
VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准,采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值,其中,最高值表示为Peak(+),最低值表示为Peak(-),由于加速度信号主要表征受力的大小,因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中,最高值和最低值之间的差值,它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围,由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小,因此对于位移信号,通常用峰峰值表示。
峰-峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值,峰值等于峰-峰值的 1/2。
只有在纯正弦波的情况下,均方根值才等于峰值的0.707 倍,平均值等于峰值的0.637倍。
而平均值在振动测量中一般则很少使用。
振动测试必须知道的27个基本常识振动测试必须知道的常识1、什么是振动振动是机械系统中运动量(位移,速度和加速度)的振荡现象。
2、振动实验的目的振动试验的目的是模拟一连串振动现象,测试产品在寿命周期中,是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验,也能确定产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来,并评估其不良品的失效分析使其成为高水平,高可靠性的产品。
3、振动分几种振动分确定性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
例如凡是旋转、脉动、振荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响,并考核其适应性。
6、正弦振动的试验条件正弦振动试验的验条件(严酷等级)由振动频率范围、振动量、试验持续时间(次数)共同确定。
7、什么是振动频率范围振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。
例如:试验频率范围5-50Hz,表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。
8、什么是频率频率:每秒振动的次数.单位:Hz。
9、什么是振动量振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。
加速度:表示速度对时间倒数的矢量。
加速度单位:g或m/s2速度:在数值上等于单位时间内通过的路程位移:表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。
位移单位:mm10、什么是试验持续时间振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环扫频循环:在规定的频率范围内往返扫描一次:例如:5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加速度重力加速度:物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。
1gn=10m/s2(GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语)13、扫描方式分几种线性扫描:是线性的,即单位时间扫过多少赫兹,单位是Hz/s或Hz/min,这种扫描用于细找共振频率的试验。
旋转机械振动分析基础汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、风机、泵等都属于旋转机械,是电力、石化和冶金等行业的关键设备。
这些设备出现故障后,大多会带来严重的经济损失。
振动在设备故障中占了很大比重,是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
振动又是设备的“体温计”,直接反映了设备健康状况,是设备安全评估的重要指标。
一台机组正常运行时,其振动值和振动变化值都应该比较小。
一旦机组振动值变大,或振动变得不稳定,都说明设备出现了一定程度的故障。
振动对机组安全、稳定运行的危害主要表现在:(1)振动过大将会导致轴承乌金疲劳损坏。
(2)过大振动将会造成通流部分磨损,严重时将会导致大轴弯曲。
统计数据表明,汽轮发电机组 60%以上的大轴弯曲事故就是由于摩擦引起的。
(3)振动过大还将使部件承受大幅交变应力,容易造成转子、联结螺栓、管道、地基等的损坏。
正因为振动对设备安全运行相当重要,人们对振动问题都很重视。
目前大型机组上普遍安装了振动监测系统,并将振动信号投了保护。
振动超标时,保护动作,机组自动停机,从而保证设备的绝对安全。
一、振动分析基本概念振动是一个动态量。
图所示是一种简单的振动形式-简谐振动,即振动量按余弦(或正弦)函数规律周期性地变化,幅值反映了振动大小;频率反映了振动量动态变化的快慢程度;相位反映了信号在t=0时刻的初始状态。
可见,为了完全描述一个振动信号,必须同时知道幅值、频率和相位这三个参数,人们称之为振动分析的三要素。
振动是一个动态变化量。
为了突出反映交变量的影响,振动监测时常取波形中正、负峰值的差值作为振动幅值,又称为峰峰值。
简谐振动是一种简单的振动形式,实际机组上发生的振动比简谐振动要复杂得多。
不管振动多么复杂,由信号分析理论可知,都可以将其分解为若干具有不同频率、幅值和相位的简谐分量的合成。
旋转机械振动分析离不开转速,为了方便和直观起见,常以 1x 表示及转动频率相等的频率,又称为工(基)频;以 0.5x、2x、3x 等表示及转动频率的 0.5 倍、2 倍和 3 倍等相等的频率,又称为半频、二倍频、三倍频。
专业知识1、振动试验基本知识1.1 振动试验方法试验方法包括试验目的,一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。
为了完成试验程序中规定的试验,在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。
正弦振动试验正弦振动试验控制的参数主要是两个,即频率和幅值。
依照频率变和不变分为定频和扫频两种。
定频试验主要用于:a)耐共振频率处理:在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上,施加规定振动参数振幅的振动,以考核产品耐共振振动的能力。
b)耐予定频率处理:在已知产品使用环境条件振动频率时,可采用耐予定频率的振动试验,其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。
扫频试验主要用于:●产品振动频响的检查(即最初共振检查):确定共振点及工作的稳定性,找出产品共振频率,以做耐振处理。
●耐扫频处理:当产品在使用频率范围内无共振点时,或有数个不明显的谐振点,必须进行耐扫频处理,扫频处理方式在低频段采用定位移幅值,高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描,其交越频率一般在55-72Hz,扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。
●最后共振检查:以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后,各共振点有无改变,以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。
随机振动试验随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型:宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。
前两种是随机试验,后两种是混合型也可以归入随机试验。
电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。
1.2 机械环境试验方法标准电工电子产品环境试验国家标准汇编(第二版)2001年4月汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项,其中有近50项不同程度地采用IEC 标准,内容包括:总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。
其中常用的机械环境试验方法标准:(1)GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击(2)GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Eb和导则:碰撞(3)GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ec和导则:倾跌与翻倒(主要用于设备型产品)(4)GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ed和导则:自由跌落(5)GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc和导则:振动(正弦)(6)GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fd:宽频带随机振动——一般要求(7)GB/T 2423.12-1997 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fda:宽频带随机振动——高再现性(8)GB/T 2423.13-1997 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fdb:宽频带随机振动——中再现性(9)GB/T 2423.14-1997 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fdc:宽频带随机振动——低再现性(10)GB/T 2423.15-1997 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ga和导则:稳态加速度(11)GB/T 2423.22-1986 电工电子产品基本环境试验规程温度(低温、高温)和振动(正弦)综合试验导则(12)GB/T 2423.24-1995 电工电子产品环境试验温度(低温、高温)/低气压/振动(正弦)综合试验导则GJB150.1~150.20-86 军用设备环境试验方法标准中共包括1个总则和19个试验方法,以美国军用标准MIL-STD-810C或810D为依据制订,其中涉及机械环境试验的是:(1)GJB150.15-86 军用设备环境试验方法加速度试验(2)GJB150.16-86 军用设备环境试验方法振动试验(3)GJB150.17-86 军用设备环境试验方法噪声试验(4)GJB150.18-86 军用设备环境试验方法冲击试验(5)GJB150.20-86 军用设备环境试验方法飞机炮振试验依据MIL-STD-810F修订的GJB150即将颁布。
振动测量的主要内容振动测量是一种广泛应用于各个领域的技术,用于检测和分析物体的振动行为。
它在工程、科学、医学等领域中都有着重要的应用,可以帮助人们了解物体的动态特性和结构健康状况。
以下是关于振动测量的主要内容的详细介绍。
一、振动的基本概念1. 振动的定义:振动是物体围绕平衡位置来回运动的现象,包括周期、频率、幅值和相位等基本概念。
2. 振动的分类:振动可以分为自由振动和受迫振动,自由振动是物体在没有外力作用下的振动,受迫振动是外力作用下的振动。
3. 振动的参数:描述振动行为的参数包括振幅、频率、周期、相位等,这些参数对于振动测量非常重要。
二、振动传感器1. 加速度传感器:加速度传感器是最常用的振动传感器之一,它可以测量物体在某一方向上的加速度,并通过积分得到速度和位移信息。
2. 速度传感器:速度传感器用于测量物体的振动速度,它可以直接测量速度而无需进行积分运算。
3. 位移传感器:位移传感器可以直接测量物体的振动位移,常用的位移传感器包括电感式传感器、光电传感器等。
4. 压电传感器:压电传感器利用压电效应将振动转化为电信号,常用于高频振动测量。
三、振动测量方法1. 时域分析:时域分析是最基本的振动分析方法,通过记录振动信号的时间历程,可以获取振动信号的幅值、频率、周期等信息。
2. 频域分析:频域分析是将振动信号从时域转换到频域的方法,常用的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等,可以得到振动信号的频率成分和能量分布情况。
3. 阶次分析:阶次分析是将振动信号从时间域转换到转速域的方法,可以分析旋转机械系统中的振动特性,如齿轮啮合频率、轴承故障频率等。
4. 模态分析:模态分析用于研究结构振动的固有特性,可以确定结构的固有频率、振型等信息,常用的方法有模态测试和有限元模态分析等。
四、振动测量应用1. 结构健康监测:振动测量可以用于结构健康监测,通过对建筑物、桥梁、飞机等结构的振动进行监测和分析,可以及早发现结构的损伤和故障。