服务案例

经验丰富的操作员通常可以根据听起来不正确来判断机器是否工作不正常。可以应用相同的原理——使用现代电子设备——来确定问题的确切原因。 灵敏的加速度计可以检测和分析工业设备的振动，突出显示未对准或轴承不平衡等问题。该技术被称为振动分析。它可以在很早的阶段识别轴承故障，例如，当滚道中存在微观缺陷时。问题是识别信号通常被机器发出的其他噪音淹没。

一、具有加速度包络的滤波信号

尽早发现缺陷以阻止它们发展成更严重的问题是至关重要的。一种追踪感兴趣信号并滤除噪声的方法是使用一种称为加速包络的信号处理技术。它的工作原理是逐步过滤掉振动频谱中不需要的部分，直到可以清楚地识别出轴承缺陷的确切信号，从而将低水平的重复振动与周围的噪音分开。

来自有缺陷轴承的未经过滤的波形是低频和高频的混合，没有明显的模式。第一步是应用带通滤波器，它仅隔离隐藏感兴趣信号的频率。过滤后的输出将识别重复的高频信号，但需要更多步骤才能查明特定于轴承缺陷的信号。

首先，波形被整流——将负部分反转为正——然后通过在整流信号的一般形状上追踪一条线来对其进行包络（或解调）。这个包络现在被用作真正的振动信号，帮助它从噪音中脱颖而出。

包络有助于包含规则间隔的信号，例如管道上的单个缺陷。其他噪声原因，如轴摩擦，是随机的——因此不会产生均匀分布的峰值。

二、加速度包络作用

加速度包络最常用于滚子轴承系统，但也可用于电动机和变速箱等领域。它是基于状态的维护 (CBM) 计划成功的关键因素。

一旦信号被过滤，就可以使用数据收集器从加速度计收集信息，供专家审查和解释，专家可以决定是否需要立即进行维护工作，或者可以将其作为例行计划的一部分进行计划。 虽然加速度包络似乎是检测轴承故障的最终答案，但它不能普遍应用于任何机器。该技术检测涉及重复的金属与金属相互作用的故障。任何掩盖这一点的东西，例如垫圈或阻尼器，都可能使机器超出其使用范围。

三、取得成功

虽然加速度包络在许多方面是检测轴承故障的理想选择，但它确实有许多潜在的模仿，在实施之前必须考虑这些模仿。工厂工程师首先要考虑的是每台机器的适用性，因为加速度包络并不适合用于任何和所有机器。该技术检测涉及重复的金属与金属相互作用的故障，这意味着任何掩盖这一点的东西，例如垫圈或阻尼器，都可能会降低其有效性。

但是，如果应用程序被认为是合适的，有几个因素将有助于确保更好的结果。首先，应在适当的频率范围内仔细选择用于测量低电平信号的加速度计，以满足特定机器或应用的需求。

一旦指定并准备好使用，加速度计应正确安装在平坦、干净的表面上靠近被监控组件的位置，以保证一致的结果。安装不当会降低结果的可靠性，并可能使收集的数据变得多余，从而无法做出正确的决定和采取适当的行动。安装和校准加速度计后，应在一段时间内定期读取数据读数，以便进行准确的趋势分析。

虽然加速包络的潜在好处显而易见，但仅依靠这种技术是不明智的。相反，将其作为更广泛的监控和分析计划的一部分实施可能是一种更有效的策略，使工厂工程师不仅可以更好地保护资产的健康，还可以更好地保护资产的性能和生产力。

四、案例分析

据全球风能委员会称，2014 年底有 268,000 台风力涡轮机在运行，每台涡轮机平均有 8,000 个独立组件。其中，很大一部分与动力传动系统有关，这被认为是延长停机时间的主要原因。众所周知，齿轮箱的磨损，尤其是轴承的磨损会导致问题。定期振动监测可以防止这些问题的发生，从而无需进行昂贵的维修。

然而，典型风力涡轮机的复杂性确实对振动监测提出了挑战。例如，主涡轮机、齿轮箱和发电机通常安装超过 15 个滚动轴承，而齿轮箱包含一系列级，每个级有多个齿轮。这些组件会产生独特的振动特征，具有不同的振幅和频率，这些特征可能难以相互隔离，并且可能被周围系统的噪声所掩盖。

这就是加速度包络等技术可以发挥关键作用的地方，它使振动分析师和维护工程师能够分离振动特征并识别信号条件的变化，这可能表明磨损增加。为了有效，加速度包络需要使用多个加速度计，安装在所有关键旋转部件上。这些包括主轴承、行星、中速和高速齿轮级、发电机（内侧和外侧轴承），以及理想情况下的机舱横向和轴向运动。

在每种情况下，都必须考虑几个关键因素。特别是，每个加速度计必须牢固地安装在干净坚固的底座上，并尽可能靠近被监控的组件；通常，使用标准 M8 安装件。一致地收集数据也很重要，以便能够在尽可能早的阶段准确识别操作条件或趋势随时间的任何变化。