振动频谱分析

振動頻譜分析何為振動振動是一個物體相對於某一個參考物的往復式移動,以彈簧懸吊一物體為例,當物體被拉下又釋放後,倘若忽略所有摩擦,空氣阻力,則彈簧會以其原來的平衡點為基準,上下來回不停的移動.稱為簡諧振動其位移曲線可以用位移及時間為座標的正弦曲線來表示:位移x=振幅x*sinωΤxT形成振動的三大要素振幅:代表振動的強度振幅的大小代表設備異常狀況以及嚴重性頻率:代表單位時間內的振動次數頻率分布代表設備損壞或者振動來源之所在相位:代表兩物體間的振動發生關係相位差異代表設備運轉所產生的振動模式振幅的單位即振動值的單位振幅大小的表示有四種方式:Peak值(P或0-P)均方根值(RMS)PeaktoPeak值平均值(AVg)XTPeak值Peaktopeak值RMS值P-P值=2*Peak值RMS值=0.707*Peak值AVg值=0.637*peak南亞振動值等級標準南亞使用的振動值單位為peak值,振動等級大於C級設備即需要進行列管及改善馬達(0-PEAK)2.5以下2.6~5.15.2~7.67.7~11.411.5以上參考GM公司及TAM標準風車(0-PEAK)2.5以下2.6~4.54.6~7.07.1~10.110.2以上參考JISB8330及TAM標準泵浦(0-PEAK)2.8以下2.9~4.34.4~7.67.7~11.411.5以上參考API610TAM標準齒輪箱2.0以下2.1~4.54.6~7.07.1~10.610.7以上混合機6.7以下6.8~13.213.3~19.419.5~28.528.6以上鼓風機7.6以下7.7~11.411.5~16.516.6~20.921.0以上離心式壓縮機3.8以下3.9~7.67.7~11.411.5~16.516.6以上螺旋式壓縮機7.5以下7.6~11.511.6~16.516.6~24.524.6以上往復式壓縮機8.2以下8.3~12.712.8~19.019.1~28.328.4以上攪拌機2.0以下2.1~4.54.6~7.17.2~10.710.8以上粉碎機3.8以下3.9~5.75.8~8.99.0~11.912.0以上氣機4.4以下4.5~5.75.8~8.99.0~13.313.4以上滾輪600RPM1.8以下1.9~2.82.9~4.54.6~5.96.0以上滾輪60RPM0.7以下0.8~1.11.2~1.81.9~2.42.5以上備註:1.等級管制說明:A:設備狀況優良B:設備狀況良好C:設備狀況可接受D&E:設備狀況異常嚴重需儘快修復依據標準參考API610TAM標準參考JIS標準設備名稱EABCD管制等級何為頻譜圖任何物體的振動都可以產生像剛才彈簧簡諧振動的位移時間波型由於時間波型分析比較複雜,傅利葉提出一個想法,他認為時間波型的振動模式可以由許多不同頻率與振幅的正弦波組成的訊號取代.即為現在使用的頻譜圖.頻率振幅時間振幅傅利葉轉換如何分析頻譜圖1.首先確定設備的轉速N(閃頻儀量測最準確)2.計算1倍的轉速頻率(1X=設備轉速N/60)並在頻譜圖上確認.3.確定設備的軸承型號,葉輪形式,葉片數量皮帶輪形式及規格等等,計算相應的轉速頻率4.各量測點的相應頻譜分析.機台量測方法垂直向V水平向H軸向A量測原則:最靠近軸承的位置量測與水平面平行的方向為H與水平面垂直的方向為V向與軸平行的方向為軸向案例分析一.設備異常種類二.案例一:平衡不良的振動特徵三.案例二:對心不良的振動特徵四.案例三:軸承損壞的振動特徵五.案例四:設備鬆動的振動特徵六.案例五:葉片振動特徵七.案例六:幫浦擾流空蚀的振動特徵八.案例七:軸彎曲的振動特徵九.案例八:馬達轉子棒鬆動振動特徵平衡不良的振動特徵振動頻普主要發生於徑向一倍轉速軸向振幅很小除1倍頻外,其他轉速頻率幾乎沒有以上3條符合平衡不良的振動特徵5.931.9513.0HZ13.0HZ13.0HZ13.0HZ風車外側水平向風車內側水平向風車外側垂直向風車內側垂直向平衡不良的振動特徵異常原因風車葉片附著大量樹脂粉塵厚度2MM葉輪翼面附著大量樹脂粉塵厚度2MM風車擋板上積聚大量粉塵,與葉輪翼面間距0.5MM改善過程動平衡校正27g/400rpm↓0.6g/800rpm對心不良的振動特徵1.振動頻率主要發生於1倍,2倍或者三倍轉速上2.因大部分之不對心乃混合式不對心,故振動方向同時來自於俓向及軸向.軸承損壞頻率的計算公式.軸承外環軌道損壞頻率BPFO=1/2*RPM*N*(1+BD/PD*cosΦ).軸承內環軌道損壞頻率BPFI=1/2*RPM*N*(1-BD/PD*cosΦ)軸承滾動體的損壞頻率BSF=1/2*RPM*PD/BD*(1-BD/PD*cosΦ*2)軸承保持器損壞頻率FIT=1/2*RPM*BD/PD*cosΦRPM:軸之轉速N:軸承滾動件的數目PD:軸承節俓BD:軸承滾動件直徑Φ:滾動件之接觸角BPFO的損壞頻率117.38HZ外圈有損壞現象軸承損壞的振動特徵1.245.63HZ為BPFI的損壞頻率,轉速頻率為1492/60=24.88HZ2.非整數倍頻3.245.63HZ伴有轉速諧波,旁波明顯軸承內圈有損壞現象BPFI軸承損壞的振動特徵軸承損壞的振動特徵軸承滾珠有損壞現象拆檢軸承圖示疲勞剝落不論外松動或者內鬆動,頻譜均會顯示1X,2X,3X….7X,8X或者更高轉速的頻率,且俓向及軸向都有相同特徵,而外松動與內鬆動頻譜有些微不同之處.外松動頻譜呈現遞減的趨勢.內鬆動頻譜3X,4X較大.鬆動的振動特徵鬆動的振動特徵內松動外松動鬆動圖示內鬆動:馬達軸承外圈與軸承端蓋間隙達0.5mm外鬆動:支撐架防振墊片鬆動葉片的振動特徵葉片頻率BPF=葉片數*轉速頻率此為幫浦,風車,及壓縮機的固有頻率但若設計不當,擴散片磨損,管路陡彎,擾流阻礙或轉軸偏心,皆會引起高的BPF設備異常分析2*葉片頻率297.8葉片頻率葉片頻率葉片頻率葉片頻率1X2X葉片銹蝕流體擾流及空蚀的振動特徵當空氣在進出風車,壓力或速度產生突然之變化時,會引起擾流,頻譜產生隨機,低頻的振動,範圍在1~30HZ當幫浦入口壓力不足,易產生空蚀現象,產生隨機,高頻且寬區域的振動.頻譜分析高頻區低頻區擾流空蚀異常原因探討管路直徑=216MM=ΦA=900MM=4Φ標準值A=6ΦB=1500MM=6.5Φ標準值=8ΦAB軸彎曲的振動特徵1.軸中心處的彎曲會造成1倍轉速頻率的振動振動方向主要發生於軸向2.靠近聯軸器的彎曲會造成2X,振動方向也發生於軸向.頻譜分析FIA15.94頻譜表現軸彎曲的振動特徵軸向1X偏大風車轉軸圖示軸彎曲0.2mm軸直徑110mm馬達轉子棒鬆動的振動特徵轉子棒通過頻率RBPF=轉子棒數*轉速轉子棒鬆動時會產生RBPF以及2*RBPF,並且伴隨100HZ的旁波進風馬達轉子棒鬆動頻譜圖1487.3100HZ垂直向垂直向軸向軸向100HZ