利用振动频带进行有效状态监测

利用频谱分析实施振动故障监测李文（国电浙江北仑第一发电有限公司，宁波 315800）摘 要：振动信号的频谱分析是利用快速傅立叶算法，将振动信号从时域转换到频域。

由于振动频谱中包含了许多机器或其零部件的状态信息，通过对振动频谱图的识别、频谱图的趋势分析等手段，能够有效的发现设备存在的故障。

关键词：振动、频谱、给水泵、傅立叶变换0 引言利用振动信号进行设备故障诊断，是设备故障诊断方法中最有效、最常用的方法。

据统计资料表明，由于振动引起的设备故障在各类故障中占60%以上。

一般来说，设备管理者主要以振动幅值来确定设备的振动状态，无论国际上还是国内都制定了以振动幅值衡量设备状态的一系列标准。

然而，在日常的设备振动监测过程中，我们往往会发现一个设备的振动幅值并没有发生变化，但其部件却已损坏，这表明设备振动幅值在故障监测发面的局限性。

我公司实施设备状态检测多年，日常设备振动定检过程中在设备振动幅值检测的同时坚持实施振动信号的频谱分析，取得了良好的效果。

本文通过二个案例说明振动信号频谱分析在设备故障监测中的作用。

1 信号的频谱分析1.1 傅利叶变换我们常把振动的时域信号通过傅利叶变换方法转换为频域信号，即以频率为独立变量的信号。

对于周期为T 的周期性时域信号X （t ）通过傅利叶变换能够得到其频域的函数X （ω），其变换过程数学表达式为：X （ω）＝2π∑∞-∞=-n n Cn )(ωωδ 上式中：Cn ＝dt e t 1t jn 020ω－）（⎰T X T⎩⎨⎧≠0t 00t 1)t (＝＝δ 傅利叶变换过程可用频率分析仪来实现，也可在计算机上用软件来完成。

1.2 频谱分析振动信号的频率有着具体的物理意义，例如具有不平衡故障的旋转设备其振动的主要频率成份是设备的转动频率，机械设备故障的发生、发展一般都会引起振动信号频率构成的变化，根据傅利叶变化所得的频谱图对振动信号进行分析，能够对设备异常进行有效辨别。

频谱分析的实施其前提的是对旋转设备定期、定点的振动信号采集和基准频谱图的建立。

振动监测器的工作原理及用途振动监测器与振动传感器相似，都是用于振动测量和检测的工具，但振动监测器的精密度比振动传感器更高，所监测的对象也比振动传感器监测的对象更为重要，如高精密的机床等设备，多是使用振动监测器来监测其振动状态。

1、振动监测器的原理振动监测器的原理和振动传感器有很多的相似之处，它们都是收集振动的机械量，通过系统处理将机械量转化为电量后进行识别。

振动监测器在监测时会对系统接收的电量进行判断，当电量超过一定范围时，振动监测器就会发出警报。

 2、振动监测器的功能振动监测器能对机械设备进行24小时不间断的监控，随时测量机械设备的振动频率，当机械设备的振动频率发生异常时，振动监测器会立刻发出警报，对用户进行提示。

振动监测器的应用可以帮助用户将振动异常所带来的损失降低到最小。

振动监测器的敏感度很高，检测的范围也非常广泛，能够实时检测到任何波形的振动，并采集到各个方向上出现的振动数据。

振动监测器中高性能的产品，可以达到在千分之一秒的时间内，同时采集三个不同方向的振动数据。

3、振动监测器YT-SHK-A的用途振动监测器的测量灵敏度高、抗干扰能力好，比振动传感器具有更高的可靠性，因此振动监测器更多被应用于精密机床等机械设备的振动检测，及ATM机、保险柜、机动车和库房墙体门窗的防盗监控。

振动监测器提供结实耐用、结构紧凑、独立工作的振动监测，专门设计用于保护机器设备免受由于失衡、偏心、松动或轴承磨损而导致的振动不足或振动过度。

用于监测振动水平时，可及早检测出即将发生的故障，使预防性维护计划的安排变得更加容易。

振动监测器可以直接固定在受保护机器的测量点上，而且由于其外形小巧，可以安装在几乎任何地方。

最适合用于保护排风扇、鼓风机、破碎机、压缩机、冷却器、搅拌机、取款机、金库、仓库、围墙、玻璃、大型电机、变速箱、汽轮机、输送机、泵、离心机、混合机、振动式输送机及大多数往复式机器。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

摘要：能源是经济持续健康发展的关键。

煤炭、石油、天然气等石化能源已不再符合绿色、清洁、环保、可持续发展的需要，用可再生新能源替代传统石化能源是我国能源可持续发展的必然选择。

风能由于具有绿色、清洁、可再生等优势，近年来随着风力发电技术的成熟越来越得到国家重视，已成为我国改善能源供给结构的重要支撑。

然而风电机组一般所处的自然环境恶劣，常在变速变载条件下工作，工况极为复杂，随着风机运行年限的增长，故障频发。

除电气外，易发故障的部件主要在传动系统，包括主轴、齿轮箱、发电机、轴承等，而风机传动系统故障大多又与振动异常相关，由此造成的损失也更大。

因此，对风电机组传动链振动进行监测、分析与诊断，对故障提前预警，有助于风机的预防性运维，保障机组可靠稳定运行。

本文在对振动测试相关理论和时域分析、频谱分析、包络分析等振动信号分析处理技术阐述基础上，结合风机结构特点，对传动链中如何实施振动监测、如何对采集的振动信号进行有效分析，以及如何依靠监测数据快速准确诊断机组故障进行了论述。

关键字：振动监测；风机；传动链；故障诊断人类生存和发展需要能源的支撑，风能作为一种清洁可再生资源，近二十来年受到世界各国的高度关注，已成为解决能源危机、响应环境保护的重要能源。

在政府的大力扶持下，我国风力发电行业得到快速发展，到2020年底，并网风电场近5000座，累计装机容量将突破2.6亿kW，在运风力发电机组超过13万台。

风电的快速发展给新能源行业带来市场机会的同时，也带来了巨大的运检挑战。

由于大多数风电场建在深山、草原、海岛、高原等自然环境恶劣区域，风力发电机组需长期在雨雪、风沙、雷电、冰冻等环境中运行，风速、风向又具有极大的不稳定性与不确定性，大多在变速变载条件下工作，工况极为复杂。

伴随风电场投运年限增长，风力发电机组内部传动部件易发生故障，实际上由于机械部件的不平衡、疲劳、磨损、断裂、胶合等问题引起的故障目前已成为风力发电机组的主要故障。

电力设备的振动监测与维护在电力系统中，各种设备的正常运行对于电力供应的稳定性至关重要。

其中，振动是影响电力设备性能和寿命的重要因素之一。

因此，对电力设备的振动进行监测与维护具有重要意义。

本文将从基本概念、振动监测的方法以及振动维护措施等方面进行论述。

一、振动监测的基本概念电力设备的振动指的是设备内部或外部发生的振动幅度和频率。

通常情况下，振动是由设备运行时的不平衡、磨损、松动或故障等因素引起的。

振动监测的目的是通过测量和分析设备振动的幅度和频率，了解设备的运行状况，及时发现异常情况并采取相应的措施，以保持设备的正常运行和延长设备的使用寿命。

二、振动监测的方法1. 传感器安装与数据采集振动监测的首要任务是选择适当的传感器并正确安装在电力设备上。

常用的振动传感器包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器。

这些传感器能够将振动信号转换成电信号，供后续的数据采集和分析使用。

数据采集是振动监测的关键环节。

通过使用专业的数据采集设备，可以实时采集和记录设备的振动数据，以便后续的分析和评估。

2. 振动信号分析振动信号的分析是振动监测的核心工作。

通过对振动信号的频谱分析、时间域分析和统计特征分析等方法，可以获得有关设备振动状况的详细信息。

频谱分析可以确定设备振动信号的频率成分，从而判断是否存在异常振动或故障。

时间域分析能够观察振动信号的波形和幅度，进一步分析设备的运行状态。

统计特征分析则可以通过对振动信号的统计量进行分析，了解设备的整体振动特性。

3. 故障诊断与预测通过振动信号的分析，可以实现对设备故障的诊断和预测。

振动信号的频谱分析可以提供故障频率的信息，帮助判断设备是否存在故障。

同时，振动信号的时间域分析和统计特征分析可以从整体上判断设备是否处于异常运行状态，并给出相应的预测。

三、振动维护措施1. 平衡校正设备的不平衡是导致振动的常见原因之一。

对于加速度较大的不平衡情况，应采取平衡校正措施。

平衡校正可以通过增加或减少适量的质量来实现，以达到减小振动幅度的目的。

第三章振动监测技术第一节机械振动基础一、引言在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，振动监测是普遍采用的基本方法。

当机械内部发生异常时，一般都会随之出现振动加大和工作性能的变化。

因此，根据对机械振动信号的测量和分析，不用停机和解体方式，就可对机械的劣化程度和故障性质有所了解。

另外，振动的理论和测量方法都比较成熟，且简单易行。

机械振动：表示机械系统运动的位移、速度、加速度量值的大小随时间在其平均值上下交替重复变化的过程。

机械振动可分为确定性的振动和随机振动两大类，前者可用下列简单的数学解析式表示，即d=D(t) （3-1）式中d-振动位移，它是时间t的函数。

随机振动不能用此式来描述，其振动波形呈不规则的变化，可用概率统计的方法来描述。

在机械设备的状态监测中，常遇到的振动多为周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动等，以及其中几种的组合。

读者可以通过图3-1了解各种振动的特征。

二、简谐振动简谐振动是机械振动中最简单最基本的振动形式。

图3-2所示由弹簧系数为K和质量为M所组成的质量弹簧系统。

若拉下重锤，当自然长度达到D时放开，则重锤即作周期性的上下振动。

此时如取时间t为横轴，则重锤在任何时间的位置便可用图中实线的正弦波表示。

这样位移d对时间t形成了可以用正弦曲线表示的振动，这种简单的可用正弦表示的周期振动称为简谐振动，它表示为d=Dsin(2π/T*t+) (3-2)式中 D-最大振幅，又称峰值，2D称为双峰值，其单位为mm或μm（μm=10的-3立方mm）;T-振动的周期，即再现相同振动状态的最小时间间隔，单位为秒（s）。

振动周期的倒数称为振动频率，单位为赫兹（Hz）即f=1/T (Hz) (3-3)频率f又可用角频率来表示，即ω=2π/T（rad/s） (3-4)ω和f的关系为ω=2πf（rad/s）(3-5)f=ω/2π (Hz)将式（3-4）代入式（3-2）可得d=Dsin(ωt+φ) (3-6)此处令ч=ωt+φ（3-7）式中ч-简谐和振动的相位，是时间t的函数，弧度（rad）；φ-初始相位；ω-角速度，rad/s。

浅谈振动监测诊断技术在设备维修中的运用摘要:设备的状态监测与故障诊断是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术,本文论述了振动监测在设备维修中的运用方法,并提出了一些运用的建议。

关键词:设备维修振动监测诊断设备的状态监测与故障诊断是现代化设备维修技术的重要组成部分,是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术。

运用设备的状态监测与故障诊断方法可确保设备的安全,提高产品质量,节约维修费用以及防止环境污染。

1 设备振动监测诊断技术设备的状态监测和故障诊断方法主要有振动监测技术、油液分析技术、红外测温技术、声发射技术、无损检测技术等。

其中振动监测技术运用最广、最有效。

振动与机械故障之间是紧密相关的,设备在运转过程中会产生不同程度的振动,当振动幅度超过一定限度时会对设备造成损坏,严重的还会影响设备的运行安全,会引起设备运行状态的劣化,所以振动幅度必须控制在安全的范围之内。

设备在运行状况稳定时,具有一个典型的振级和频谱特征。

而当设备劣化时,振动信号中包含了系统、零部件由于磨损、疲劳、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息,设备的振级和频谱特征会发生变化。

振动监测就是通过监测振动位移、速度、加速度等参数,将测得的数值与标准值进行对比分析,以判断设备的运行状况,并对设备的异常状况进行报警；故障诊断则是对监测到的数据进行处理、分析以判断设备的劣化趋势及可能发生的故障类型、位置和程度。

振动监测诊断技术主要有以下的优势:能迅速地对各种类型的设备进行振动测量,i\/J5lM据统计机械故障的90%可以从振动测量中检测出来,有关振动的理论比较成熟。

2 设备振动状态监测的关键步骤2.1 确定设备振动状态监测内容设备振动状态监测内容:(1)振动数据的测量;(2)判别设备运行状态;(3)设备运行状态趋势分析。

2.2 制定适合的监测方案2.2.1 振动测量参数的选择振动检测中位移、速度和加速度参数的选择方法如下。

(1)频率在10Hz以下,位移量较大的低频振动,选择位移为检测参数。

研发振动监测的原理和应用1. 引言振动监测技术是一种用于监测和分析各种机械设备振动情况的技术。

它可以帮助我们判断设备是否存在故障、预测设备寿命、提高设备维修效率等。

本文将介绍研发振动监测的原理以及其在不同领域的应用。

2. 原理振动监测的原理是通过检测物体的振动信号来获取振动特征参数，并通过分析这些参数来判断物体的工作状态。

2.1 加速度传感器振动监测系统中最常用的传感器是加速度传感器。

加速度传感器可以将物体的振动转化为对其产生的加速度信号，并输出测量数据。

这些数据可以用于分析振动的特征，如振动的频率、幅值和相位。

2.2 振动信号处理振动信号处理是指将加速度传感器测量到的原始振动信号进行分析和处理的过程。

常用的处理方法包括时域分析、频域分析和时频域分析。

时域分析主要关注振动信号的时序特征，如振动的振幅、周期和脉冲宽度；频域分析则关注振动信号的频率分布，如振动的主频和谐波成分；时频域分析结合了时域和频域的信息，可以得到更全面的振动特征。

2.3 故障诊断算法基于振动监测的故障诊断算法是通过分析振动信号的特征参数来判断设备是否存在故障。

常见的算法包括谱分析法、统计特征法和模式识别法。

谱分析法通过计算振动信号的频谱来判断设备的故障类型；统计特征法则通过统计振动信号的统计特征来判断设备的工作状态；模式识别法利用已知故障模式和特征参数来识别设备的故障类型。

3. 应用振动监测技术在各个领域都有广泛的应用。

3.1 机械设备领域在机械设备领域，振动监测可以用于早期故障检测和设备寿命评估。

通过监测设备的振动特征参数，可以及时发现设备故障并采取相应的维修措施，从而避免设备损坏和生产中断。

此外，振动监测还可以用于评估设备的寿命，帮助制定设备维护计划，减少停机时间和维修成本。

3.2 汽车行业在汽车行业，振动监测可以用于汽车零部件的故障预测和诊断。

通过安装加速度传感器在发动机、底盘和传动系统等部位，监测汽车的振动信号，可以提前预测各种零部件故障，并采取相应的维修措施，从而保证汽车的安全和正常工作。

振动分析技术在工业设备状态监测中的应用引言工业设备是制造业生产中的重要资产，它们的正常运转对于生产效率、质量、安全和利润率都有着至关重要的影响。

然而，由于工业设备的复杂性和使用条件的不断变化，设备故障的发生很难完全避免。

因此，对工业设备状态的监测和预测分析已经成为制造业从业人员必要的工作。

在众多监测手段中，振动分析技术因为其准确性和实用性，已经成为了一个不可或缺的工具。

正文1.振动分析技术的原理振动分析技术通过分析工业设备的振动信号，判断设备状态，判断故障，以及其它紧急状况，进而控制工业设备的运行状态。

其原理是：当工业设备在正常运转时，设备齿轮、轴承等运动部件会产生一定的振动，这些振动的特性受到几个因素的影响。

首先是设备在运转时所承受的载荷，在设备运转时会产生动态载荷，造成设备振动；其次是设备内部结构的缺陷或故障，如发动机失去平衡等。

振动分析技术通过分析设备的振动信号，可以了解设备的运行状况、工作负荷以及其内部结构的缺陷或故障，从而实现对设备状态的监测和预测分析。

2.应用振动分析技术的设备振动分析技术可以广泛应用于各种类型的工业设备。

其中，最常见的设备是：齿轮传动机械、轴承、发动机、离心泵、风扇、风机，以及各种运动部件，比如：轴、摇臂、连接杆等。

这些设备都需要动态的监测和预测分析，以确保设备运行的正常性。

3.振动分析技术的监测方法通常情况下，振动分析技术的监测方法可以分为两种，分别是在线监测和脱机监测。

在线监测指的是在设备运转时实时地采集、分析和处理振动信号，以控制设备的运行状态。

在线监测需要使用上位机等现场监测设备和分析软件，将振动信号实时采集，并以图形化的形式展现出来。

通过监测设备的振动频率、振动幅值和相位，可以了解到设备的状况和故障，比如轴承的磨损、偏心、失效等；比如齿轮的铀化、误差和腐蚀等。

脱机监测则是将设备拆卸下来，离线状态下进行振动分析，两种方法各有其优缺点。

4.振动分析技术在工业设备监测中的应用在工业设备的监测中，振动分析技术可以非常有效地发挥作用。

振动监测技术应用领域在现代工业和科技的快速发展中，振动监测技术作为一种重要的检测手段，正广泛应用于众多领域。

通过对物体振动信号的采集、分析和处理，我们能够获取大量有价值的信息，从而实现对设备状态的评估、故障的诊断以及结构的优化等。

在工业生产领域，振动监测技术对于保障设备的正常运行至关重要。

例如，在大型旋转机械如压缩机、风机、汽轮机等设备中，振动监测是不可或缺的。

这些设备通常在高速、重载的条件下工作，长期运行容易出现各种故障，如不平衡、不对中、轴弯曲、轴承磨损等。

通过安装振动传感器，可以实时监测设备的振动情况。

当振动幅度或频率出现异常变化时，及时发出警报，提醒工作人员进行检修，避免设备突然停机造成巨大的经济损失。

此外，对于往复式机械，如内燃机、往复泵等，振动监测同样能够有效地发现活塞与缸体的磨损、气门故障等问题。

在交通运输领域，振动监测技术也发挥着重要作用。

在汽车制造中，对发动机、变速器、底盘等关键部件的振动监测，可以帮助工程师了解其工作状态，优化设计，提高车辆的舒适性和可靠性。

在铁路运输中，对轨道和列车的振动监测能够及时发现轨道的不平顺、扣件松动以及列车车轮的磨损等问题，保障列车的安全运行。

飞机的发动机和机身结构也需要进行振动监测，以确保飞行安全。

在能源领域，振动监测技术在风力发电和水力发电方面有着广泛的应用。

风力发电机的叶片和塔筒在复杂的风况下会产生振动，长期的振动可能导致叶片疲劳损伤甚至断裂。

通过振动监测，可以及时发现潜在的问题，采取维护措施，延长风机的使用寿命。

水力发电机组在运行过程中，水轮机的转轮、导叶等部件也会受到水流的冲击产生振动。

对这些振动进行监测，有助于预防故障，提高发电效率。

在建筑工程领域，振动监测对于大型建筑物和桥梁的安全评估具有重要意义。

在施工过程中，打桩、爆破等作业可能会对周边建筑物产生振动影响。

通过监测振动的强度和频率，可以确保施工活动不会对周边建筑造成损害。

对于已建成的高层建筑和桥梁，振动监测可以及时发现结构的损伤和老化，为维护和加固提供依据。