第9章-包络分析.ppt

包络谱分析，什么是“包络”谱？如何区别对待？轴承故障模拟放大器“冲击能量”是这样产生的吗？冲击对FFT有何影响？包络频谱能提供什么信息？轴承故障外部“冲击源”？警告，什么是包络谱？、“包络”光谱的术语不是信号处理过程的准确说明，但仍然是我们用于简化的术语。包络谱和现有谱在外观(振幅和频率)上没有区别。只是意味着其他信息包络谱对正弦运动不敏感。不同于FFT图可以使用位移，速度和加速度参数确定简单正弦运动产生的复杂信号。包络谱对冲击相关事件敏感。量化冲击频率和强度对振动分析非常有用。也有产生冲击能量的机器，例如往复设备，但大多数机器不是。冲击具有破坏性，通常说明有障碍。最常见的包络谱应用是检测轴承故障。包络谱处理过程？包络频谱提供位移、速度和加速度频谱不可能比实际更有价值的信息，并为分析人员提供了另一个强大的工具。什么是包络信号，如何获得？(1)测量的振幅单位为加速度，但信号处理不同于现有加速度信号。(2)振幅单位由供应商自己确定。每个都有唯一的名称或单位的第一个字母。例如，CSI(Emerson)使用峰值。rock wellautomation(entek)使用脉冲能量减少ird(gSE)。SKF强调通过使用高频域(HFD)和包络信号处理(ESP)(缩写为DI)(3)过滤器处理信号可能产生的所有冲击力。滤镜有两种级别的包络滤镜，用于设置包络的频率，包括高频(Fmax)和低频(Fmin)。如果发生的所有振动都在此范围之外，则将过滤。高通滤波器此类型的滤波器消除了高频Fmax限制，但仍然存在Fmin限制，并且过滤了低于该限制的振动频率。每个供应商设置自己的信号处理和过滤器。因此，它们都提供类似的信息，但不能在振幅范围内直接进行比较。(4)信号处理集中在短时间冲击信号(时域信号的脉冲)上，在这种情况下，FFT处理适合处理停止信号，因此经常成为“故障”(更准确地说，“更难找到”)。(5)如果冲击间隔固定(冲击有规律地发生)，则此时间间隔将转换为理想的频率单位(Hzorcpm)。(6)可以估计与冲击脉冲信号和背景噪声的比例相关的冲击强度。(7)相应频率的振幅峰值显示在光谱中。要了解包络频谱：轴承故障模拟器、图1普通球轴承、轴承故障诊断中包络图的重要性，首先必须了解轴承故障频率是如何产生的。要了解轴承频率，请先查看轴承“模拟器”。轴承故障模拟器考虑轴承的几何图形。重要的几何参数包括滚动轴承的齿轮直径、滚珠、滚珠直径和滚珠轴承的接触角。四个轴承零件组合在一起构成一个模拟器。模拟器的目的是检测轴在这四个不同轴承零件上旋转时产生的冲击(时域图中的脉冲)。这些部件是：保持架(黑色)球或辊(黑色灰色)外环(外部浅灰色)内环(内部浅灰色)，图2外环缺陷导致每个辊通过时产生冲击。例如，在图2中被认为是轴承的外环有缺陷的情况下，每当轴旋转(内环)时，特定数量的球或滚子通过外环的缺陷点撞击此缺陷点。每个旋转的冲击次数是轴承的外环缺陷比例。值得注意的是，轴承故障放大器并不能准确地放大工作速度(不是同步的)。滚动轴承总是产生异步振动频率。由于这些模拟器基于每个轴承的几何尺寸，因此可以在多条路径(经销商、供应商)中使用轴承技术数据。将放大器转换为频率需要故障机器的速度。如果模拟放大器为3.05，机器的运行速度为1000rpm，则故障频率为3050cpm。这意味着机器故障每分钟产生3050次冲击。这个轴承缺陷放大器的范围是多少？您可以在一般轴承中找到此一般频率范围。对于某些轴承，失败频率可能更高。在此情况下，其决定因素主要是与轴承负载等级相关的滚动本体数。轴承的负载等级越高，滚动本体可能越多，放大功率可能越高。例如，内环放大器可能超过20，但并不常见。对于此轴承故障模拟放大器，分析中最需要记住的是，(1)安装正确(即装配正确)，润滑良好。特定条件可以改变这些放大器，在某些情况下，例如3.05xRPM，(2)增加非常接近操作速度的谐波。如果系统速度为1780rpm，则故障频率为5429，3xrpm为5360 CPM-69 CPM之间的差异。这更容易造成混乱和误诊。(3)了解轴承故障频率如何接近速度的谐波，并不能与此速度完全一致，这一点很重要。总是异步振动源。对正确诊断很重要。包络谱：“冲击能量”是如何发生的？让我们看一下与轴承缺陷相关的冲击如何影响：图1中的每个滚动零部件通过此缺陷。如时域分析中所述，敲表时，时钟会以固有频率振动。任何结构都是如此。振动时间取决于冲击、质量、物体的减振特性和其他参数。这称为“自由振动”(与启动和打开机器引起的强制振动相反)。冲击衰减导致轴承冲击产生的轴承“振动”是自由振动。与轴承故障相关的两个频率：Fig1、Fig2、1)装配轴承固有频率或“谐振”频率(基于装配轴承的谐振周期)。因为冲击会使轴承结构响，并产生与安装轴承谐振频率相关的正弦波。因为它产生正弦波，所以可以使用FFT监视此频率。首先在加速度谱中生成振幅峰值(因为加速度对高频振动更敏感)，最后在速度谱中生成峰值(位移振幅对高频不敏感)。困难在于要用数学方法说明FFT的冲击波突然消失，离开直到下一次冲击开始。这不是连续的正弦波，而是瞬时的。2)“冲击”频率(基于冲击之间的时间间隔)。冲击频率本身没有正弦动作。也就是说，在没有正弦波的情况下，一次对另一次冲击的开始是单独的“事件”。这种冲击就是包络信号寻找和测量的。过滤找到的正弦运动，以计算冲击强度(冲击振幅)和频率(基于冲击之间的持续时间)。包络谱：冲击对FFT有什么影响？我们将通过以下计算机生成信号来回顾FFT处理过程：传统的FFT处理侧重于计算正弦信号，即由一系列简单正弦(信号)组成的信号。在上图中你能看到什么？图1中的低频正弦信号显示9旋转。1xrpm信号。某些信号频率调制(波形的正值和负值比较)。根据此图，发生了很多冲击，强度(冲击的幅度)发生了一些变化。图1是大约9次旋转周期波形(470msecs)，图1是典型的图，分析人员可能收集了轴的9次旋转。但是，1x正弦相当明确，但冲击不明显。放大一下部位。在此截取115msecs(约2圈)的示例，可以清楚地看到：1xrpm信号的频率调整。冲击的铃声频率。如果仅计算一次循环冲击次数(例如30-80msecs)，则会发现每个旋转4-5次(或“xRPM”)。图2轴大约旋转2圈的时域波形(115msecs)，作为解释器，冲击发生时所包含的时间(冲击的间隔时间)应该有助于我们的诊断。分析师不使用时间周期。使用FFT分析。FFT如何表示信号生成？1x、2x和3xrpm峰值。这可能是由于存在频率调制。一系列高频峰值间隔约为5400cpm。没有接近5xrpm的峰值冲击频率。这是因为与冲击频率相关的动作不是正弦。冲击频率只产生铃声频率。但是，31，000到65，000cpm之间的最高点来自什么呢？FFT如何处理它们以“识别”？图2，图1的FFT，答案包含在FFT处理计算中。我们再看一下表示轴承故障：的时间图。图1中的时间图表示轴承故障特性。冲击频率与旋转速度(大正弦波)无关。时间采样为333msecs。图1轴承冲击相关的时域波形，FFT。在FFT处理方法中，信号是如何生成的？图2中的FFT表示50k-90k范围内存在一系列峰值。这些峰值是轴承故障的“症状”。但为什么？为什么FFT会产生这种振动频率？请用数学回答。只有一系列正弦可以导致上述信号形状。你想要更多证据吗？图2图1中的信号显示在FFT中，图4显示用于生成图1和图3中的信号形状的一系列简单正弦波。图4、图3和图3(下图)是图1中的30msec碎片。可以说是特写3360。当图1中的信号被处理为FFT时，流程“简单的正弦产生正确的周期信号”。“，”看“的一系列正弦波过程是图4，数学解的过程。图4检查正弦波的不同振幅值。每周3个频带(65-66 msecs、76-77 msecs和87-88 msecs)所有高频信号相同(相同增加)。注意71msecs82msecs的逆相。正弦波合并只作为周期信号执行一次。以任何方式改变这个信号，都会改变一系列正弦波产生的信号。分析中不包括大于“1xrpm”和“2xrpm”的正弦波。您在FFT中看到的是1xrpm信号的频率调整(Fig1)。这是一个复杂的问题，所以我会用其他方法了解细节。要回答这个问题，必须了解冲击的瞬间特性和FFT处理过程的原理。从FFT的角度来看，这个问题能重新解释：产生正弦波，使其以一定间隔消失的是什么吗？FFT的原理是，任意周期函数可以分解成一系列简单的正弦波，因此一些正弦波的合成与“振动贝尔(高)频率”一起产生突然脉冲，然后脉冲消失，直到下一个脉冲发生。答案其实很简单。合成了一系列正常频率(本例中为5400)正弦波后，信号显示为瞬时正弦波(脉冲或冲击，振动铃产生后，信号消失到再次突然出现为止)。这一系列简单的正弦波输入信号产生FFT。尽管振幅有差异，但频率为5400cpm。要想成为更现实的信号，需要其他变量输入，但实际上，这个热信号就是刚才看到的合成的瞬间正弦波。0.05 31，800cpm，0.16 37，200cpm，0.28 42，600cpm，0.30 48，000cpm，0.18 53，400cpm，0.10 请直接看：图1，结果只有冲击和背景噪音。发生的事情是，信号的合成同时形成相位，如果信号不同，环背景级别约为4msecs，背景噪声保持约6-7msecs。结果是大约每11msecs产生一个大幅度和短幅度增加(脉冲或冲击)。这相当于冲击频率5,400cpm(频率差)。当然，如果使用FFT，你不知道是哪个正弦波产生了那个信号。实际上，这是计算复杂信号的简单正弦波(1xrpm、其他机械振动、振幅和频率调制等)的操作。过程是： FFT处理上述信号输入。此过程计算哪种简单的正弦合成信号。FFT可以启动正弦和馀弦的合成(信号)，以获得上面列出的合成结果。添加或移除任何信号(5，400的倍频)会使冲击尖锐(增加信号)或变缓(减少信号)，并改变FFT的外观。事实上，每个信号只有一个解决方案分解后只有一组简单的正弦。那么，当FFT处理上述信号时，频谱是什么样的呢？0.05 31，800cpm 0.16 37，200cpm 0.28 42，600cpm 0.30 48，000cpm 0.18 53，400cpm 0.10 58，800cpm 0.06 为什么冲击频率没有峰值？因为没有连接的签名！Fig2-Fig1生成的FFT，图2中所示，存在一些使速度或加速度FFT的分析复杂化的问题。必须注意峰值的存在(由缺陷频率分隔)。可能看起来很愚蠢，但是：你要记住，你可以分析数十个或数百个机器数千个轴承。图2中所示的高频峰值起初振幅很小。尤其是使用速度谱(大多数人使用)。分析师将这些峰值视为轴承故障频率的谐波。必须能够创建此模型。在尝试确定故障频率之前(经常需要时间和努力)，必须存在观察到的谐波或边界频率形式。最后，需要知道故障频率(冲击频率)。范围在33k-63k之间的最高点是错误频率的谐波(6x-12x错误频率)。这就是你要诊断的障碍-通过谐波确定峰值源。没有故障频率的知识可能会更困难。那么，让我们回到这个话题。包络谱是什么样子的，对分析有什么影响？包络谱提供什么信息？图1说明了从故障轴承中收集的包络谱：轴承的故障频率约为3xRPM。图1中，1x、2x或3xrpm(位于速度谱上)没有明显的峰值。但是1x、2x和3x冲击频率有明显的峰值。在此情况下，轴承的故障频率(包括其他冲击来源)。包络信号提供以下信息：fig 1包络频谱(冲击频率：)，用于在速度或加速度频谱中确定轴承状态(有多差)？)。图1确认故障频率后，确认速度或加速度频谱，在相同的冲击频率下放置跟踪器，打开谐波。如果能通过谐波连接高频和冲击频率，就可以确定是否存在轴承故障。然后，您可以根据振幅和噪音等级等评估轴承的状态。基于Fig2Fig1 dB的包络，图2(除振幅的线性比例关系外，与图1非常相似，具有相同的dB评级)，峰值振幅约为125dB。估计100-102dB范围内背景振幅的背景值。可用建议：差异为12-18dB是明显的冲击信号，应仔细观察。18dB差异很严重。冲击可以是强烈的，也可以是破坏性的。冲击强度：此信息可以帮助确定轴承受到破坏性冲击时被破坏的时间。你可以把它比作你的车在一个小坑或一个有大而尖的边缘的坑首先产生异常运行，然后破坏你的轮胎。此评估以“db”为单位显示振幅(参见图2)，并且可以通过将峰值振幅与背景值进行比较(润滑、载荷和其他因素可能会影响)来进行评估。包络谱：冲击源，典型的冲击源是什么，包络信号和频谱有助于识别这些源，