三石峰汽车生产厂的设备振动检测项目案例

汽车生产厂的设备振动检测项目

----天津三石峰科技(http://www.sange-cbm.com)

汽车产线有很多传动设备需要长期在线运行,会出现老化、疲劳、磨损等问题,为了避免意外停机造成损失,需要加装一些健康监测设备,监测设备运行状态。天津三石峰科技采用12通道振动信号采集卡(下图1)对北方某车厂设备进行了数据采集和分析,发现了设备存在的一些健康问题。

电机的额定转速为1480r/min,采样率为1024,采样长度为4096。现场共安装四个加速度传感器,分别位于电机的首尾两端,安装方向均为垂直和水平方向。四个加速度传感器通过12通道采集卡+4G路由器,将传感器数据传输到振动云平台。上传周期为30分钟发送一次数据,对通过传回的数据对风机进行故障诊断。

图1 现场电机图

采集的原始信号为加速度信号,驱动端原始信号波形图如图2所示。

图2加速度信号波形图

红色箭头的两个冲击间隔时间为2.31738-2.26074=0.05664s,转换频率为1/0.05664=17.65Hz,即转频约为17.65Hz。即可获取转速约为17.65*60=1059r/min。接下来,对加速度信号进行傅里叶变换,得到加速度信号的频谱如图3所示。

图3 加速度频谱图

对图2加速度频谱图进行阶次分析得到一倍频为17.75hz,二倍频为35.25hz,三倍频为53hz,分析结果与时域分析一致,确定转速为1059r/min。通过频谱分析发现在驱动端水平方向二倍频的幅值高于一倍频,且出现了高次谐波,根据频谱初步判断出现了转子不对中的故障。但是频谱在11.5HZ与23HZ处存在峰值,且呈倍数出现,初步判断为传送带另一端的一倍频与二倍频,根据峰值分析一倍频振动占主要成分,判断传送带另一端可能存在不平衡故障

判断不对中故障的最有效的方法是观察联轴器两侧的振动相位,由于传感器安装在电机驱动端的水平和垂直方向,所以只能读取电机驱动端的水平和垂直方向的数据加以判断,所求相位谱如图4所示,发现相位差接近180°(±40°~50°),则大概率说明存在转子不对中故障。

图4 相位频谱图

图5 位移信号波形图

正常的轴心轨迹应该是一个较为稳定的、长短轴相差不大的椭圆。不对中时,轴心轨迹为月牙状、香蕉状,严重时为8字形。取其中一个周期的数据,绘制的轴心轨迹图如图6所示。通过轴心轨迹图可以看出,轴心轨迹呈现8字形,进一步确定可能存在转子不对中故障,同时也存在的转动部件松动、转子轴弯曲故障以及皮带磨损松动的可能性。

图6轴心轨迹图

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