振動分析儀設備*常見故障的識別

共振

設備的每一個部件和部分都有一個“固有頻率”，敲擊鈴鐺或撥動琴弦引起的振動，就是它們固有頻率的振動。

物體的固有頻率由質量和剛度特性確定，振動分析儀增加物體的質量會降低固有頻率，增加物體的剛度，例如擰緊琴弦，則會增加物體的固有頻率。

實際設備的每一個部件和部分，基于它們的質量和剛度特性，都有一個固有頻率。固有頻率不是故障。但是，如果激振力的頻率恰好與設備部件的固有頻率相同或接近，振動分析儀就會產生大振動，我們稱之為共振。從振動的觀點看，共振扮演著振動放大器的角色。即使較小的或正常的激振力，如不平衡力、不對中產生的力、氣動力/水動力、電磁力等，只要激振力頻率等于固有頻率，都會激起大的振動。

共振是導致設備過大振動的常見故障：

1. 設備由許多元素或部件組成，振動分析儀例如吸入和排出管道、軸承座、基礎以及輔助設備，如勵磁、潤滑油泵等。當然，設備的每一個組件都有質量和剛度，具有特定的固有頻率。

2. 設備每個部件的剛度在不同方向上是不同的，因此，每個設備部件可能有幾個不同的固有頻率。例如，一個鼓風機軸承，在水平、垂直和軸向方向，振動分析儀軸承的剛度很可能不同，結果，軸承就有水平、垂直和軸向三個不同的剛度。當我們想到設備有如此多的部件，并且每個部件可能有幾個不同的固有頻率，就會理解共振是一種很普遍的故障。只要設備部件在某個振動方向上的固有頻率與設備內部激振力頻率相等，就會發生共振，共振將導致大的振動。

設備安裝投入運行初期，可能不會表現出共振故障，但運行期間，由于軸承磨損、灌漿不實、安裝螺栓松動或其它故障造成設備剛度變化，就可能會發生共振。

共振識別

因為共振頻率，或固有頻率與設備部件的剛度有關，而設備部件的剛度通常在不同的測點方向是不同的，因此，共振是高度方向相關性的振動。如圖4－2所示，測量電機驅動鼓風機的外側軸承的垂直、水平和軸向振動，發現水平方向1倍頻振幅是垂直和軸向1倍頻振幅的10倍，這實際上是軸承水平方向的固有頻振動分析儀率與1倍頻的不平衡力相等的緣故。

共振故障診斷

懷疑存在共振故障時，有幾個簡單的檢測辦法可以用來證實是否真的發生了共振，這些方法包括：

1. 改變激振力頻率。共振故障的振幅取決于激振力頻率與設備部件固有頻率的接近程度。也就是說，共振幅度是“頻率相關” 的，激振力頻率的微小改變就會導致振幅的顯著變化。因此，如果可能，改變設備的轉速，并且記錄其對振動幅值的影響。如果設備轉速變化導致較大的振幅變化，這個故障很可能是共振。

2. 改變可能發生共振部件的質量和剛度，改變設備組件的質量或剛度是治理共振的*直接辦法。臨時改變質量的做法是增加沙袋、混凝土塊或采用其它適合于改變共振部件質量的物品，驗證有效后再采取較為昂貴的、長久的改變部件質量的方法。例如，將一輛鏟車開到共振設備的地板上，驗證質量改變的效果，增加鏟車質量后地板的振幅大大減小，直到工程師找到長久性解決辦法后，再將鏟車開走。快速改變設備部件剛度的辦法是增加金屬筋板或支撐桿等，一旦驗證該方法可行，就可以在現場制作長久性筋板，并用螺栓鎖緊或與部件焊接為一體。

3. 撞擊法測共振部件的固有頻率。也許*容易、*廉價的診斷共振的方法是撞擊或沖擊實驗，任何物體在受到沖擊后都會以它的振動分析儀固有頻率振動，*好的例子莫過于鈴鐺、音叉和琴弦。由于阻尼作用，沖擊激起的固有頻率會慢慢衰減并*終消失，然而，可以反復撞擊，以保證有足夠的共振時間來完成頻譜分析，從頻譜中可以看出系統*主要的固有頻率。

進行一個撞擊試驗，在設備處于停車狀態時將振動傳感器放在共振位置和方向上測量。振動傳感器處于適當的位置時，用一個足夠大振動分析儀的力撞擊設備，使其振動水平高過環境振動。適合撞擊設備的工具有橡膠、牛皮或塑料棒槌，也可以用大木塊，但不可以用金屬物體，如一把大鐵錘，它易于激起局部的固有頻率，而不是系統的固有頻率，而且，金屬物體撞擊設備往往會導致設備損傷。

設備被撞擊時，激起系統的固有頻率，但共振會迅速衰減。因此，必須連續撞擊設備，以使振動能夠維持到頻譜分析（FFT）需要的時間，*好每秒撞擊設備一、兩次，這樣不但能夠維持共振頻率，還能保證振幅的穩定合理。

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