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振動監(jiān)測方法

時間:2021-07-16 10:18來源:未知作者:Hong Kong

設備或結構運動時會產生振動，振動信號中含有豐富的設備或結構運行狀況信息，其物理含義清晰，信號特征與系統(tǒng)零部件的運行狀態(tài)通常具有強相關性。振動監(jiān)測是一種能夠有效監(jiān)控結構設備運行狀態(tài)的方法。它通過振動傳感器收集結構設備關鍵零部件上的振動信號，借助數(shù)據(jù)分析技術對所采集的振動信號進行分析處理，提取相關故障特征信息，依據(jù)特征信息對設備運行狀態(tài)進行科學診斷，辨別故障的具體類型、故障的發(fā)生的詳細部位與故障的嚴重程度。

時域分析、頻域分析以及按時間序列進行建模分析等是振動信號常用分析處理技術。這些分析技術各有側重，可以分別從不同角度對采集到的振動信號進行識別與分析，是提取結構設備運行特征信息的有效方法。

1.1 時域分析

時域分析主要包含時域統(tǒng)計分析和時域相關分析。時域統(tǒng)計分析是通過統(tǒng)計結構設備振動信號的有關時域特征值與指標參數(shù)并對其科學分析，依此對設備故障進行初步判斷。時域統(tǒng)計分析一般統(tǒng)計的特征值有峰值、均值、峭度、脈沖等，其會隨著故障的發(fā)生、演變、惡化而相應改變，不同的故障類型引起的特征值變化通常也不一樣。時域統(tǒng)計分析能直觀反應振動相關特征信號，容易理解且計算簡單，一般可用于初步診斷結構設備是否已發(fā)生故障，但不能對故障的具體發(fā)生位置和故障發(fā)生的嚴重程度做出深入診斷。

相關分析可分為自相關性分析與互相關性分析。自相關性分析以不同時刻同一振動過程的信號為研究對象，通過借用相應的自相關函數(shù)能夠識別信號的類型，將確定信號從噪聲中提取出來。互相關分析以多個振動過程不同時刻的信號為研究對象，找出多個信號間的相互關系。在早期故障診斷時，信號里的周期因子不太明顯，直接觀察不易發(fā)現(xiàn)故障特征，通過時域相關分析能夠找到隱藏在噪聲中的周期性信息，發(fā)現(xiàn)結構設備故障。然而，當振動信號中存在相似頻率的干擾信號時，則可能在分析過程中出現(xiàn)假相關現(xiàn)象，使得相關分析的可靠性很難保障。

1.2 頻域分析

如上所述，時域分析一般用于結構設備運行狀態(tài)故障的初步診斷，具體深入診斷其通常難以勝任。頻域分析是通過分析設備發(fā)生故障時振動信號與正常運行時振動信號中頻率結構的變化，對設備的運行狀態(tài)進行評價，準確辨別設備故障并對故障進行精準定位，給預防故障發(fā)生與設備維護提供有效支持。按照振動信號特征和信號變換處理方法的不同，常用頻域分析包含頻譜分析、包絡分析以及倒頻譜分析等。

頻域分析圍繞頻譜分析展開，將采集到的復雜信號分解成若干個相互疊加的不同頻率、幅值、功率、相位的簡單信號。幅值譜、功率譜、相位譜是振動分析中常用的頻譜，顯示振動位移、速度、加速度、功率、相位等特征值隨頻率分布的情況，在振源查找、故障原因分析、故障定位等方面有較好作用。