PeakVue技术原理与应用— M012130双通道数据采集器技术应用

滚动轴承故障诊断网络搜集戴红红 2010-10-05 12:29:11

    摘  要:PeakVue (Peak Value)是近年来国外发展起来的信号采集与处理的一项专利技术,它可以有效诊断滚动轴承和齿轮的早期故障大量监测实践表明,与传统的共振解调技术相比,其具有显著的优点,能发现更多的设备问题。
    关键词:PeakVue;滚动轴承故障;早期诊断;低速轴承诊断

    PeakVue是捕捉给定时间间隔里时域波形峰值的振动信号分析方法当出现金属对金属的撞击时,会出现应力波。早期的疲劳剥落、齿轮和轴承缺陷、摩擦磨损和冲击等都会产生应力波。PeakVue正是采集和监测这些短暂的应力波,获得峰值及其出现的频率,并转换为频谱进行分析
    在监测滚动轴承时,关注的焦点是早期发现故障,并监控故障的发展情况当轴承部件出现剥落时,就会出现金属与金属间的撞击,随之会产生短暂的(< l Oms)应力波,其频带约在1~50kHz以上)。应力波的频率会随着冲击状态的变化而变化,当缺陷发展时(如锋利的边缘磨损撕裂后),应力波的频率会降低。
    一、PeakVue技术原理
    图la的时域波形中,等间隔的垂直直线代表A/D变换器采样时获取的数据点。图1b中的信号波形是以图la的信号构造的,每个恒定值对应于图la中同一采样时刻的峰值。
 

    一般情况下,采样时间间隔通常由分析带宽决定,绝大多数分析仪或数据采集器的采样时间间隔为2.56fmax的倒数。
    PeakVue分析方法采用高速采样技术,对于高通滤波后的信号采样点数量为1 x105/s。此后再对这些波形进行处理,得到PeakVue波形和频谱。
    PeakVue信号处理过程如下。
    1.高通滤波。应力波是短时的瞬态事件,特点是分布频带宽。加速度传感器获得的冲击信号要进行高通滤波(1kHz以上),把冲击引起的特征振动与诱发的常规振动信号分离开。
    2.包络检波处理。
    3.高速采样处理,得到峰值波形。对峰值波形采样并进行FFT处理,得到PeakVue波形和频谱。
    使用PeakVue方法时,高通频率的设置与解调或包络分析相同。对于齿轮振动的分析,高通滤波频率下限可以设定为3.25倍齿轮啮合频率。
    二、PeakVue技术的优点
    解调分析(包络分析)过程是:(1)高通滤波;(2)包络检波处理;(3)低通滤波和频谱分析。相比之下,PeakVue技术具有以下优点。
    1.PeakVue可以被设置为类似于在中频范围(100~500Hz)的解调方法。
    2.从信号处理过程可知,PeakVue保持了冲击事件中的实际信号值,因而是可以进行趋势管理的参数。
    3.PeakVue并不限于中频范围,它可以监测高速和非常低速(如每分钟几转的滚动轴承)的冲击故障,因此是低速设备监测的好方法。
    三、典型案例分析
    1.低速镀锌炉滚动轴承磨损故障
    某镀锌炉的滚动轴承常出现传统振动监测方法难以发现的故障。该设备转子转速为10~25r/min,用PeakVue进行了1个月的测量,发现了一个故障轴承。
    从轴承振动波谱可知,在窄带趋势中振动数据没有任何变化,见图2。但是PeakVue数据总值增加了20倍,频谱上出现了大量的转速(15r/min)谐波,波形显示每转有一个冲击,见图3。检查显示滚动轴承出现了异常磨损。

    2.应用PeakVue技术发现风机滚动轴承故障由于信号传输原因,保持架和滚动体的故障较难诊断,更难的是如何估计轴承的剩余寿命。回答这些问题,边带分析是一种有用的工具。PeakVue为我们提供了另外一个工具,可帮助诊断缺陷的类型以及严重程度。
    图4为一个大型排气风机内侧轴承的常规振动频谱。谱图显示一倍转频振动较高。图5为同一轴承的PeakVue频谱,可以清晰地看到保持架和内圈故障频率,且存在一倍转频边带谱线。
 

    据此更换了轴承。检查显示轴承内圈存在磨损,且有几个滚动体严重剥落。

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