大多数机器都有旋转部件，而旋转部件会振动。测量这些部件振动的方式和程度可以告诉你很多关于机器健康状况的信息。无论是磨损的轴承发出的隆隆声，还是松动、错位或不平衡部件的晃动、摇晃或砰砰声，机器都有一个故事要告诉那些愿意并能够倾听的人。
测量和解释这些告密的隆隆声和震动的艺术和科学——振动分析——已经存在了几十年。尽管在历史上，机械师是为公司和政府机构操作特定仪器的专家，他们也使用临时听诊器或类似的工具进行振动分析。在过去的40多年里，旋转机械的振动分析越来越受欢迎，因为数千个故障可以在不停机或拆卸机器的情况下被识别出来。然而，振动传感器、数据采集和分析技术的最新发展正在使振动分析变得更便宜、更容易、更广泛。
振动分析是基于状态的维修系统的一个重要组成部分。“运行到故障”策略的另一种选择是基于状态的维护，它衡量机器的健康状况，不需要拆开机器来了解其状况。当机器出现故障时，在需要的时候安排维修——不早也不晚。
它的工作原理是这样的:通过分析特定频率下振动峰值的模式和振幅，已经开发出了用于诊断机器问题的规则和算法。这是通过安全地将传感器(通常是加速度计)连接到机器的轴承上，并测量从转轴通过轴承传递到机器的外部金属表面，然后进入传感器的振动频率来实现的。
振动分析可以揭示的最重要的机械故障有以下几种:
- 不平衡-当不平衡的重量围绕机器轴旋转时，旋转部件中的“重点”会引起振动，产生离心力，导致轴承和密封件的提前磨损，浪费能源。
- 偏差-当机器轴不在直线上时，会产生高力。轴上的不对中力(例如)电机和泵将导致轴承和密封的提前磨损和浪费能源。
- 穿-当轴承、传动带或齿轮等部件磨损时，它们可能会引起振动。例如，当滚子轴承圈被点蚀时，轴承滚子每次经过受损区域时都会引起振动。齿轮齿严重破损或磨损，或传动带坏了，也会产生振动。
- 松动-如果振动的部件轴承松动或与底座连接松散，否则可能不被注意到的振动可能会变得明显并具有破坏性。这种松动可能是也可能不是由底层振动引起的。
振动工具来拯救
在过去的30年里，只有两种振动分析工具——高端分析仪和振动笔(或者可能是耳朵上的螺丝刀)。最近，两类新的振动测试工具已经得到普及，以帮助主流技术人员填补复杂的振动分析仪和简单的笔之间的空白。这些新的振动工具是振动测试仪和振动计。
振动分析仪
振动分析仪对机器状况进行精密的分析。他们分析振动光谱(振动振幅与频率)，为测试设备创建基线，并随着时间的推移趋势结果。这种复杂的分析不仅提供了关于是否存在问题的信息，还帮助用户了解根本原因和发生故障的时间。然而，这种传统类型的振动故障排除需要大量的培训和对频谱和设备历史的深刻理解。
使用时间:
- 对于大型、复杂、变量多的机械，如造纸机、多轴机械、涡轮机等。
- 对于上述4种常见故障以外的故障，可以使用实时分析、碰撞测试、跨通道相位和共振测试进行故障排除。
振动的钢笔
振动笔是一种一次性使用的工具，用于测量由旋转和结构问题引起的振动，并可以帮助识别一些滚动元件轴承或齿轮啮合问题。
振动笔易于使用，并提供来自机器的整体振动的简单数字。然而，这个数字需要机器的知识来确定这个数字的含义。这个数字对这台机器不好吗，故障有多严重，故障是什么，需要采取什么行动?
使用时间:
- 用于不太复杂的机器的简单诊断。
振动计
当您使用振动计时，除了真实机器值的数据库之外，还可以测量整体振动，从而为用户提供答案。的雷竞技appFluke 805振动计具有组合振动和力传感器尖端，补偿用户的差异(力或角度)-产生准确，可重复的读数。该仪表具有四级严重等级和机载处理器，使用易于理解的文本警报提供轴承状况和整体机器健康状况。在几秒钟内，它可以测量广泛的频率范围(10至1,000 Hz和4,000至20,000 Hz)，涵盖大多数机器和组件类型。Fluk雷竞技appe 805直观的用户界面最大限度地减少了用户对RPM范围和设备类型的输入。这为一线维护人员和操作人员提供了一个筛选工具，以确定哪些设备是健康的，哪些需要进一步测试。
使用时间:
- 检查所有机器-数以百计的消耗性机器以及快速检查的关键机器的日常测试之间的分析。
- 用于筛选所有机器(100%):利用整体振动、轴承冲击和轴承温度来判断机器的好坏。振动计是五种工具合二为一-不像振动笔那样只有一种。
振动试验机
振动测试提供了大多数旋转机器上最常见故障的自动诊断-特定故障，故障严重性和维修建议。该测试仪最初是一个4通道振动数据收集器，但随后对许多特性和功能进行了修改，使其易于由最少培训和经验的技术人员使用。经验丰富的振动分析人员可能会觉得他们需要这些功能，但一个庞大的振动专家团队工作了30多年，已经证明，在诊断大多数旋转机械中最常见的故障时，不需要复杂和先进的故障排除技术。换句话说，如果你得了感冒或流感，你不会去看外科医生——你会去看全科医生。让测试人员帮助您找到最常见的故障，而把高级故障排除工作留给分析人员。
使用时间:
- 对于大多数变量少的机器，电机，泵，风扇，压缩机，鼓风机，皮带，齿轮
- 用于诊断常见的机器故障(90%):不平衡，不对中，轴承，松动
- 对于需要完成许多其他任务的技术人员(没有时间分析复杂的图形)
拯救奶牛场的工具
俄勒冈州波特兰市Alpenrose Dairy的维修经理埃里克·特朗梅尔(Eric Trummel)回忆起一个事件，当时一个振动分析承包商在做半年一次的检查时警告说，一个重要的空气压缩机的轴承变质了。其中一个轴承坏了，团队需要在几个月内对它进行处理。“第二个星期，空气压缩机坏了，这代表着工厂的限制。那时我意识到这些家伙可能不知道他们在做什么。”“这就是Fluke 810与我们相关雷竞技app的原因，”特朗梅尔继续说道。“在内部拥有这种能力，每隔几周检查一次设备是很好的。我们对正在发生的事情有了更好的想法和感觉。”
特朗梅尔说:“使用Fl雷竞技appuke，我们可以每周或每月进行一次读数。”“如果我们注意到一些不同的东西，我们可以用这些数据建立一个趋势分析。如果我们注意到频率有变化，那就是我们需要关注的东西。当然，我们不可能每个月都在奶牛场处理每一件设备。我们将按月或季度优先检查我们想要检查的设备，这是基于我的基线读数。”
振动测试原理
振动测量不同于温度或电压测量。使用电气测试设备，您可能希望读取一个可重复的数字。使用压电加速度计来测量动态机器列车的振动则是另一回事。你不是在振动的源头(从旋转轴)测量振动，而是从机器的轴承座测量。这意味着你真正在测量机器结构对内部旋转轴、轴上组件、轴承、盖子和基础振动的响应。有许多随机振动与旋转轴的振动混合在一起。即使是来自旋转轴的可重复振动也有许多变量-共振、速度和负载、位置、传感器安装、环境、操作、噪声、激励和其他机器影响。
如何减少随机振动、噪声和变量:
- 确保每次测量时机器都处于相同的速度和负载
- 确保机器在相同的操作条件下运行
- 确保同一地区的相同机器在相同的操作条件下运行
你可以尽最大努力使随机振动最小化，减少变量，但振动谱永远不会完全相同。你能看到这种重复性的唯一方法是在太空的实验室环境中。当旋转轴的振动通过轴承传递到轴承座的外部，进入带有磁铁的传感器，并与机器、基础、周围结构和相邻机器的共振和噪声混合在一起时，有太多的变量无法期望精确的重复性，这就是为什么使用正确的工具是如此关键。
在经历了几十年的原始振动分析(比如螺丝刀)或极其笨拙和昂贵的振动分析之后，该领域的最新发展使该实践得到了更广泛的应用。现在，振动分析是基于状态的监测程序的关键组成部分，不断发展，工具对普通用户来说更容易获得和负担得起。
John Bernet是福禄克雷竞技app机械应用和产品专家。在他30多年的核电站和其他工厂机械维护和运行经验中，John与所有行业的客户合作实施可靠性计划。John是一名认证的2类振动分析师，拥有超过20年的诊断机器故障的经验。约翰在美国海军当了12年的电工。John是一名认证维护可靠性专家(CMRP)。