機械振動知識與測振儀的應用

1.前言

隨著科學技術與生產的發展，機械設備工作強度不斷增大，生產效率、自動化程度越來越高，同時設備更加復雜，各部分的關聯愈加密切，往往某處微小故障就爆發鏈鎖反應，導致整個設備乃至與設備有關的環境遭受災難性的毀壞。這不僅造成巨大的經濟損失，而且會危及人身**，后果極為嚴重。故而采用設備故障振動分析技術，保證設備可靠而有效地運行是極為重要的。 振動儀作為旋轉機械狀態監測與故障診斷的重要工具，在工礦等領域得到了推廣與應用，尤其通過振動頻譜分析查找故障的原因已為大多數現場技術人員所接受。測振儀采用壓電式加速度傳感器，將振動信號轉換成電信號。通過對輸入信號的處理分析，獲得振動測量的加速度峰值、速度有效值（均方根值）、位移峰-峰值或實時頻譜圖。本產品適用于常規振動測量，尤其是往復式機械中的振動測量，它不僅可以測量振動的加速度、速度或位移，而且還可以進行簡易故障診斷和打印輸出。測振儀的技術性能符合我國標準GB13823.3中正弦激勵法振動標準的要求。它廣泛地應用于機械制造、電力、冶金、車輛、電機、機床、航空、石油等領域。可以測量轉速；也可以測量振動的加速度、速度或位移，而且還可以進行簡易故障診斷和打印輸出。

2.振動基礎知識

振動三要素” —— 振幅、頻率、相位。振幅、振動速度、振動加速度！

2.1峰峰值、單峰值、有效值：振幅的量值可以表示為峰峰值（pp）、單峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。峰峰值是整個振動歷程的大值，即正峰與負峰之間的差值；單峰值是正峰或負峰的大值；有效值即均方根值。只有在純正弦波(如簡諧振動)的情況下，單峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于單峰值的0.707倍，平均值等于單峰值的0.637倍；平均值在振動測量中很少使用。它們之間的換算關系是：峰峰值＝2×單峰值＝2×21/2×有效值。

2.2振動位移、振動速度、振動加速度：振幅分別采用振動的位移、速度或加速度值加以描述、度量，三者可以通過微分或積分進行換算。在振動測量中，除特別注明外，振動位移的量值為峰峰值，單位是微米[μm]或密耳[mil]；振動速度的量值為有效值，單位是毫米/秒[mm/s]或英寸/秒[ips]；振動加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度[g]。【可以認為】振動位移具體地反映了間隙的大小，振動速度反映了能量的大小，振動加速度反映了沖擊力的大小。【也可以認為】在低頻范圍內，振動強度與位移成正比；在中頻范圍內，振動強度與速度成正比；在高頻范圍內，振動強度與加速度成正比。正是由于上述原因，在工廠的實際應用中，在通常情況下，大機組轉子的振動用振動位移的峰峰值[μm]表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來測量轉子軸頸的振動；大機組軸承箱及缸體、中小型機泵的振動用振動速度的有效值[mm/s]表示，用裝在機器殼體上的磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器來測量；齒輪的振動用振動加速度的單峰值[g]表示，用加速度傳感器來測量。

2.3振動烈度、振動標準：振動烈度是振動標準中的通用術語，是描述一臺機器振動狀態的特征量（大機組不完全如此）。【可以認為】振動烈度就是振動速度的有效值，即振動烈度是振動速度的均方根值。在國際及我國振動標準中，幾乎都規定用振動速度的有效值來作為振動烈度的度量值。此外，還要求在靠近軸承位置處的水平、垂直、軸向三個方向上進行測量。所以，對一般的轉動設備進行振動監測時，應測量振動速度的有效值。因為只有振動烈度才有振動標準可以參照，評定機器運轉狀態的優劣才能有據可依。

2.4大家習慣說位移叫振幅，其實位移，速度，加速度都叫振幅，是振動幅度的三種表述方式。下邊是關于振幅三個量的換算關系：旋轉機械的振動方程是正弦函數形式的，位移微分得到速度，速度微分得到加速度。所以三個參數的幅值間就有如下關系：必須是單頻率f的振動，如果位移的幅值為A，則速度幅值為2πfA，加速度幅值為2πf*2πfA。但是工程中讀取的振動值，位移用峰峰值，速度用有效值，加速度用峰值。所以一個單頻率的振動，位移讀數是A的話，速度應該是0.707πfA｛振動烈度是考慮了震動的能量，或者說是可能的破壞力。若需進行換算是，把振動雙幅值乘每秒震動的次數就可以，對轉動設備而言，一般就取轉速。｝，加速度是2πf*πfA。因為現場是復雜的，不是單一頻率的振動，所以位移，速度和加速度讀數間通常沒有確定的換算關系。但是振動頻率比較單一，以一個頻率為主時可以利用上述關系近似計算，比如通常振動都是一倍頻的振動，所以公式中的頻率f就是設備的轉速。

2.5振動測量通常使用電渦流傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。常用的渦流傳感器測量的是轉軸相對于軸承的振動位移（通常稱為軸振），一般用微米(μm)或密耳(mil)表示，1mil=25.4μm，在現場也有用絲為單位，1絲=10μm。相對振動（擺度）一般用電渦流傳感器測量，**振動（這里應該是瓦振）一般用速度傳感器測量，擺度通常比瓦振大。速度傳感器測量的是軸承的振動速度（通常稱為瓦振），一般用mm/s表示，振動速度的有效值也稱為振動烈度，振動速度經過一次軟件積分或硬件積分可以得到振動位移。加速度傳感器測量的是軸承和機器外殼的振動加速度，一般用m/s2或重力加速度g表示，1g=9.8 m/s2，振動加速度經過一次積分可以得到振動速度，再經過一次積分可以得到振動位移。傳感器應牢固地安裝在被測設備上，選擇傳感器與被測設備的振動頻率和傳感器安裝是否方便有關。對于高頻振動，通常使用加速度傳感器。渦流傳感器測量軸相對振動，如果安裝渦流傳感器不方便，使用速度傳感器測量軸承（殼體）振動。對于重要關鍵設備，一般采用在線監測方式，對于其它設備，多使用便攜式測振儀。如果只測量振動的幅值，可以采用有效值保持方式，如果需要進行頻譜分析，必須進行離散采樣。

3.產品推薦

概述

TV360采用壓電式加速度傳感器，將振動信號轉換成電信號。通過對輸入信號的處理分析，獲得振動測量的加速度峰值、速度有效值（均方根值）、位移峰-峰值或實時頻譜圖。本產品適用于常規振動測量，尤其是往復式機械中的振動測量，它不僅可以測量振動的加速度、速度或位移，而且還可以進行簡易故障診斷和打印輸出。

TV360的技術性能符合我國標準GB13823.3中正弦激勵法振動標準的要求。它廣泛地應用于機械制造、電力、冶金、車輛等領域。

功能特點：

顯示 全中文顯示，菜單結合快捷鍵操作，簡單方便。320 × 240真彩色超清晰TFT液晶顯示屏，一屏顯示內容豐富且示值易讀取。

振動測量 可測量加速度峰(Peak)值、速度有效(RMS)值及位移峰-峰(Peak-Peak)值。同時實時顯示動態測量柱狀圖。

轉速測量 可配備光電傳感器，直接測量轉子轉速。

數據存儲 大容量存儲。可存儲100個測量點（每點80組測量數據和一幅頻譜圖）共8000組測量數據和100幅頻譜圖。

報警輸出 可預先設置上限警告值和報警值，當被測值超過警告值或報警值時作出相應的報警指示。

數據分析 具有頻譜測量功能，可對保存的頻譜圖進行全頻段的細化分析，進而完成故障診斷。

數據通訊 miniUSB接口，可配備專用數據管理分析軟件連接上位機。

電池 內置高性能鋰電池，并配有超低功耗控制電路，具有更長的工作和待機時間。

打印輸出 內置嵌入式熱敏打印機芯，可隨時隨地打印測量數據及頻譜圖。方便用戶即時記錄關鍵數據。 

技術參數：

標準配置：

選配件：

4.結束語

  同國產中產品比tv360 測量范圍廣，精度準確，價格優惠，質量上等。同進口產品比tv360 功能齊全，性價比高！

歡迎咨詢振動儀器：北京時代山峰科技有限公司 

電話：010-82729152 孟工程師 傳真：010-58859230 

網址：http://www.xjyyan.cn 

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