加速度四個(gè)階段頻率軸承故障診斷法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵冶金機(jī)械領(lǐng)域中高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障診斷方法，特別是涉及一 種加速度四個(gè)階段頻率軸承故障診斷法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承是各種機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的通用部件，其運(yùn)行狀態(tài)良好與否 直接影響整臺(tái)機(jī)器的性能、壽命、功能和效率，一旦出現(xiàn)故障，輕則會(huì)影響機(jī)器的正常運(yùn)行， 重則將導(dǎo)致設(shè)備損壞而造成機(jī)組停機(jī)。同時(shí)，滾動(dòng)軸承又是機(jī)械設(shè)備中的易損件，約有三分 之一的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障是由滾動(dòng)軸承引起的。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障征兆，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)軸 承壽命和故障發(fā)展情況，有利于提前做好生產(chǎn)維修安排和計(jì)劃，維護(hù)機(jī)器設(shè)備的安全運(yùn)行。 通常，滾動(dòng)軸承故障診斷是通過測(cè)取、分析與處理能夠反映軸承工作狀態(tài)的信號(hào)，從而識(shí)別 滾動(dòng)軸承的工作狀態(tài)。級(jí)超過標(biāo)準(zhǔn)要求，就是軸承出現(xiàn)了問題。內(nèi)部原因是：鋼球或和滾道 圓度、波紋度以及粗糙度不合格，清潔度差，潤(rùn)滑不良等等，外部原因：安裝不當(dāng)、污染、補(bǔ)充 潤(rùn)滑不良、負(fù)荷偏載或過載、機(jī)架共振等等。
[0003] 現(xiàn)有滾動(dòng)軸承故障診斷的方法及局限性 從七十年代開始，出于對(duì)預(yù)防預(yù)知的渴求，工程技術(shù)人員經(jīng)過不懈的努力，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng) 造了很多種監(jiān)測(cè)診斷滾動(dòng)軸承故障的技術(shù)，如振動(dòng)信號(hào)分析診斷、聲發(fā)射診斷、油液分析診 斷、光纖監(jiān)測(cè)診斷等。它們各具特點(diǎn)，其中振動(dòng)信號(hào)分析診斷技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，但經(jīng)過實(shí) 踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即使是科學(xué)理論最完備的振動(dòng)頻率診斷法也有其無法回避的局限性，仍需補(bǔ)充 和完善。
[0004] 1.滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)診斷方法： ①滾動(dòng)軸承故障的簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷法 振動(dòng)信號(hào)幅值診斷法 波形因數(shù)診斷法 波峰因數(shù)診斷法 概率密度診斷法 峭度系數(shù)診斷法 簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷法的局限性：適用于所有軸承的判定標(biāo)準(zhǔn)是不存在的；對(duì)于軸承不是主 要振源的設(shè)備(如齒輪箱）和沖擊干擾嚴(yán)重的設(shè)備，將極大的影響診斷的準(zhǔn)確性；不能實(shí)現(xiàn) 軸承的精密診斷。
[0005] ②共振解調(diào)法（IFD) 共振解調(diào)法的局限性：共振解調(diào)法對(duì)早期故障的發(fā)現(xiàn)有效，但當(dāng)故障發(fā)展到中后期共 振解調(diào)成分越來越弱，直至消失，所以共振解調(diào)對(duì)軸承壽命的判斷是受到限制的。
[0006] ③傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障頻率診斷法 滾動(dòng)軸承故障的頻率分析診斷法的局限性：傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障頻率診斷法其本質(zhì)是 實(shí)測(cè)的故障頻率與理論計(jì)算的故障頻率相比較，從而判斷"有"或"無"的過程。假如不知 道軸承型號(hào)，無法計(jì)算軸承故障頻率，將不能應(yīng)用此方法；同時(shí)理論故障頻率和實(shí)際故障頻 率的偏差也將影響診斷結(jié)果。計(jì)算結(jié)論的成立建立在以下的假設(shè)基礎(chǔ)上：忽略負(fù)荷、安裝正 確、潤(rùn)滑良好、滾動(dòng)體只有滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)沒有滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。然而，在實(shí)際工作中這種理想狀態(tài)是不 存在的，理論上所作的假設(shè)正是滾動(dòng)軸承處于故障時(shí)所應(yīng)有的相反狀態(tài)，也就是說，"傳統(tǒng) 診斷法"理論依據(jù)的前提假設(shè)在實(shí)際工作中剛好相反。
[0007] 2.沖擊脈沖法 沖擊脈沖法的局限性：沖擊脈沖法在現(xiàn)場(chǎng)使用之中往往由于經(jīng)驗(yàn)不足、對(duì)設(shè)備工況條 件考慮不周到造成診斷失誤。
[0008] 3.聲發(fā)射診斷法 聲發(fā)射診斷法的局限性：由于聲發(fā)射診斷方法對(duì)滾動(dòng)軸承的故障信息能有效地進(jìn)行識(shí) 另IJ，近年來在生產(chǎn)中有了很大發(fā)展，但它需要較昂貴的專用設(shè)備，現(xiàn)對(duì)應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)還不完 善，在生產(chǎn)中應(yīng)用受到一定影響。
[0009] 4.油液分析診斷 潤(rùn)滑油理化指標(biāo)的檢測(cè) 污染度測(cè)試 發(fā)射光譜分析油液中金屬元素含量 紅外光譜分析 鐵譜分析 油液分析診斷的局限性：以上列舉的五種手段分別是從不同的角度對(duì)軸承用油進(jìn)行檢 測(cè)的。應(yīng)當(dāng)指出，為提高軸承故障診斷的準(zhǔn)確性，應(yīng)該對(duì)油液實(shí)施全面的檢測(cè)，只使用一種 或兩種手段雖然可以得到一些甚至是明顯的或總要的信息，但畢竟不夠全面，有時(shí)會(huì)錯(cuò)過 最佳預(yù)報(bào)時(shí)機(jī)，給設(shè)備和生產(chǎn)帶來難以彌補(bǔ)的損失。
[0010] 光纖監(jiān)測(cè)診斷法 光纖監(jiān)測(cè)診斷法的局限性：該方法的特點(diǎn)是直接觀察，但操作極為不便。
[0011] 6.溫度診斷法 溫度診斷法的局限性：當(dāng)溫度有明顯的變化時(shí)，故障一般都達(dá)到了相當(dāng)嚴(yán)重的程度，因 此無法早期發(fā)現(xiàn)故障。
[0012] 7.間隙測(cè)定診斷法 間隙測(cè)定診斷法的局限性：間隙測(cè)定法對(duì)軸承磨損、電蝕的診斷雖然是有效的，但不常 用，也不適用。
[0013] 8.加速度四個(gè)階段頻率軸承故障診斷法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在的問題而提供一種加速度四個(gè)階段頻率軸承故 障診斷法，能夠發(fā)現(xiàn)軸承早、中、晚期故障信號(hào)。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 加速度四個(gè)階段頻率軸承故障診斷法，其特征是：通過測(cè)取、分析與處理能夠反映軸 承工作狀態(tài)的信號(hào)，從而識(shí)別滾動(dòng)軸承的工作狀態(tài)；操作步驟如下： (1)首先選用數(shù)據(jù)采集器，將數(shù)據(jù)采集器調(diào)到加速度，頻程調(diào)整到5000HZ，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 振動(dòng)數(shù)據(jù)后上傳至離線網(wǎng)絡(luò)故障診斷軟件； (2) 對(duì)上傳的加速度時(shí)域波形及加速度頻譜進(jìn)行分析，時(shí)域波形結(jié)合峭度、歪度指標(biāo) 進(jìn)行綜合分析，確定加速度頻譜的頻率數(shù)值范圍； (3) 加速度時(shí)域波形與頻譜頻程在10-5000HZ來分析的情況下從高頻階段向低頻階段 發(fā)展軸承是一個(gè)逐步損傷的過程，加速度頻譜頻程在3333-5000HZ為早期貪油階段，加速 度頻譜頻程在2500-3333HZ為軸承早期點(diǎn)蝕階段，加速度頻譜頻程在1600-2500HZ為軸承 中期損壞階段，加速度頻譜頻程在10-1600HZ為后期損壞階段； (4) 根椐步驟（2)獲得的加速度頻譜頻率的數(shù)值范圍判斷落入步驟（3)的哪個(gè)故障區(qū) 間，結(jié)合速度有效值進(jìn)一步分析確定。
[0016] 本發(fā)明的特點(diǎn)還有： 所述的數(shù)據(jù)采集器為壓電式加速度傳感器。
[0017] 步驟（1)中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試振動(dòng)數(shù)據(jù)后上傳至單機(jī)版軟件。
[0018] 步驟（3)中加速度頻譜頻程在3333-5000HZ為早期貪油階段，也就是潤(rùn)滑不良階 段，發(fā)現(xiàn)及時(shí)加注潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂減輕磨損。
[0019] 步驟（3)中加速度頻譜頻程在2500-3333HZ為軸承早期點(diǎn)蝕階段，也就是因潤(rùn)滑 不良所引起的干摩擦使軸承滾動(dòng)體產(chǎn)生了輕微的磨損，滾動(dòng)體表面不光滑，這時(shí)噪聲開始 增大，發(fā)現(xiàn)及時(shí)開始跟蹤并監(jiān)控發(fā)展趨勢(shì)，提早做出軸承備件計(jì)劃。
[0020] 步驟（3)中加速度頻譜頻程在1600-2500HZ為軸承中期損壞階段，如果在沒有發(fā) 現(xiàn)前兩個(gè)階段的情況下，發(fā)現(xiàn)了此頻段信號(hào)還有機(jī)會(huì)做出追加材料計(jì)劃，點(diǎn)檢信息上報(bào)設(shè) 備隱患并跟蹤發(fā)展趨勢(shì)，做出相應(yīng)的檢修計(jì)劃指導(dǎo)計(jì)劃?rùn)z修，避免無計(jì)劃?rùn)z修。
[0021] 步驟（3)中加速度頻譜頻程在10-1600HZ為后期損壞階段，這時(shí)從速度值頻譜上 基本出現(xiàn)了軸承的故障頻率信號(hào)，這時(shí)前三個(gè)階段的信號(hào)消失，只有低頻段在不斷增大，在 有條件的情況下查出軸承的型號(hào)及滾動(dòng)體數(shù)用軸承估算公式輸入轉(zhuǎn)速及滾動(dòng)體數(shù)就能計(jì) 算出：滾動(dòng)體頻率、保持架頻率、內(nèi)圈頻率、外圈頻率。
[0022] 失效階段：在加速度頻譜上如果看不到頻譜了哪么軸承就失效了。
[0023] 將用加速度四個(gè)階段頻率診斷軸承故障法應(yīng)用于設(shè)備滾動(dòng)軸承故障診斷中。
[0024] 診斷軸承早期故障在振動(dòng)分析檢測(cè)中，時(shí)常發(fā)現(xiàn)，加速度頻譜與速度頻譜不一致， 在速度頻譜中沒有發(fā)現(xiàn)有軸承的故障，但是在加速度頻譜中卻發(fā)現(xiàn)了，因?yàn)檎駝?dòng)速度方程 式是V=-Aocosot,振動(dòng)加速度方程式是G=-Ao X co sin ω?，在高頻振動(dòng)時(shí)，雖然振動(dòng) 幅值可能很小，但由于振動(dòng)加速度是振動(dòng)位移的ω平方倍，所以振動(dòng)頻率的輕微上升，就 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)加速度的大幅度升高，引起零部件慣性力的破壞經(jīng)常發(fā)生在高頻振動(dòng)，而高頻 振動(dòng)的隱患大多具有隱蔽性和突發(fā)性，可以在振動(dòng)位移和速度增大不明顯的情況下，而發(fā) 生突然的斷裂。設(shè)備中滾動(dòng)軸承、齒輪都是產(chǎn)生高頻振動(dòng)的主要部