CN113804438A - 基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，包括：确定偶合器输入轴转频、输出轴的转频及两者的差频；分别提取输入轴、输出轴转频及其2倍频、3倍频及3倍频两侧边频带的幅值，并建立特征指标；根据输入、输出轴水平方向3倍工频及3倍工频两侧边频带振动幅值的特征指标，判定偶合器不对中故障的严重程度，再根据输入、输出轴工频及其2倍频的振动幅值特征指标，判别不对中的故障类型。通过振动监测数据的频谱分析，计算出基于边带特征的指标，能准确诊断调速型液力偶合器与电机还是负载存在不对中及严重程度，此分析方法对于旋转机械设备的不对中故障诊断具有重要的实际应用价值。

Description

基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法
技术领域
本发明涉及机械设备的振动诊断领域，特别涉及一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法。
背景技术
调速型液力偶合器在工业设备中有着广泛应用，如除尘风机、高压水除鳞泵等，偶合器运行过程中，时常会出现振动超标的问题，故障原因包括：不平衡、不对中、松动、轴承故障等。
不对中故障是引起旋转机械设备振动超标的主要原因之一，通常情况下，其振动特征为径向2倍工频、轴向工频振动，轴心轨迹呈“8”字型、香蕉型、随负荷变化明显等。
调速型液力偶合器的输入轴、输出轴分别与电机及负载(风机、泵)通过联轴器连接。当液力偶合器与电机或负载不对中时，随着轴的旋转，泵轮、涡轮的相对位置会有轻微变化，油在泵轮、涡轮中流动会发生幅值调制的情况，即以泵轮、涡轮的差频进行振动幅值调制。当不对中故障明显时，在前述振动特征的基础上，还将在两个(输入轴、输出轴)转频的高次倍频(3-10倍频)两侧附加产生边频带，且边频间隔为输入输出轴的转频之差。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，能准确诊断调速型液力偶合器与电机还是负载存在不对中及严重程度，此分析方法对于旋转机械设备的不对中故障诊断具有重要的实际应用价值。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，包括如下步骤：
步骤1：调速型液力偶合器两端轴承座上采集三方向振动数据，设输入轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VI(t)、HI(t)和AI(t)，输出轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VO(t)、HO(t)和AO(t)；
步骤2：对振动信号进行频谱分析，确定偶合器输入轴、输出轴转频；
步骤3：分别提取液力偶合器输入轴、输出轴三方向转频及其2倍频的幅值，得出：
输入轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIV1；
输入轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIH1；
输入轴轴向转频的幅值：fIA1；
输出轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOV1；
输出轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOH1；
输出轴轴向转频的幅值：fOA1；
令K1＝(fIV1+fIH1)/(fOV1+fOH1)，K2＝fIA1/fOA1，此值用于判别不对中故障的类型；
步骤4：分别提取HI(t)、HO(t)中输入轴、输出轴3倍转频的幅值，记为fIH3和fOH3，再分别提取输入轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fIHB、输出轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fOHB；
令K3＝(fIHB/fIH3)+(fOHB/fOH3)，此值用于判别不对中故障的严重程度；
步骤5：当fIV1、fIH1、fIA1、fOV1、fOH1、fOA1的幅值之一达到或超过设定值X后，再根据K1、K2和K3进行故障类型和严重程度的判定。
进一步地，所述的步骤5中，设定值X为4mm/s。
进一步地，所述的步骤5中，根据K3判定不对中故障严重程度包括如下：
1)K3＞A，判定为三级不对中故障；
2)B＜K3≤A，判定为二级不对中故障；
3)C＜K3≤B，判定为一级不对中故障；
其中：A∈[2,2.5]、B∈[1,1.5]、C∈[0.4,0.6]
严重程度为：三级大于二级大于一级。
进一步地，所述的步骤5中，根据K1、K2判定不对中故障类型包括如下；
1)K1≥D，电机平行不对中；
2)K1＜D，负载平行不对中；
3)K2≥D，电机角度不对中；
4)K2＜D，负载角度不对中。
其中：D∈[1,1.5]。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过振动监测数据的频谱分析，计算出基于边带特征的指标，能准确诊断调速型液力偶合器与电机还是负载存在不对中及严重程度，此分析方法对于旋转机械设备的不对中故障诊断具有重要的实际应用价值。
附图说明
图1是液力偶合器在电机不对中时，偶合器输入轴水平方向振动频谱图；
图2是液力偶合器的电机找正后，偶合器输入轴水平方向振动频谱图；
图3是液力偶合器在负载风机不对中时，偶合器输出轴水平方向振动频谱图；
图4是液力偶合器的负载风机找正后，偶合器输出轴水平方向振动频谱图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，使用振动分析仪，采集调速型液力偶合器两端轴承座测点三方向的振动数据并回传计算机，在软件中对数据进行频谱分析，具体方案如下：
一、确定偶合器输入轴转频、输出轴的转频及两者的差频；
二、分别提取输入轴、输出轴转频及其2倍频、3倍频及3倍频两侧边频带的幅值，并建立特征指标；
三、根据输入、输出轴水平方向3倍工频及3倍工频两侧边频带振动幅值的特征指标，判定偶合器不对中故障的严重程度，再根据输入、输出轴工频及其2倍频的振动幅值特征指标，判别不对中的故障类型，即偶合器与电机还是负载不对中，是平行不对中还是角度不对中。
具体包括如下步骤：
步骤1：调速型液力偶合器两端轴承座上采集三方向振动数据，设输入轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VI(t)、HI(t)和AI(t)，输出轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VO(t)、HO(t)和AO(t)；
步骤2：对振动信号进行频谱分析，确定偶合器输入轴、输出轴转频；
步骤3：分别提取液力偶合器输入轴、输出轴三方向转频及其2倍频的幅值，得出：
输入轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIV1；
输入轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIH1；
输入轴轴向转频的幅值：fIA1；
输出轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOV1；
输出轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOH1；
输出轴轴向转频的幅值：fOA1；
令K1＝(fIV1+fIH1)/(fOV1+fOH1)，K2＝fIA1/fOA1，此值用于判别不对中故障的类型；
步骤4：分别提取HI(t)、HO(t)中输入轴、输出轴3倍转频的幅值，记为fIH3和fOH3，再分别提取输入轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fIHB、输出轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fOHB；
令K3＝(fIHB/fIH3)+(fOHB/fOH3)，此值用于判别不对中故障的严重程度；
步骤5：随着不对中故障的劣化，输入轴或输出轴工频及其2倍频幅值将明显增大，即依据GB/T6075-3标准，当fIV1、fIH1、fIA1、fOV1、fOH1、fOA1的幅值之一达到或超过设定值(4mm/s)后，再根据K1、K2和K3进行故障类型和严重程度的判定。
根据K3判定不对中故障严重程度包括如下：
1)K3＞A，判定为三级不对中故障；
2)B＜K3≤A，判定为二级不对中故障；
3)C＜K3≤B，判定为一级不对中故障；
其中：A∈[2,2.5]、B∈[1,1.5]、C∈[0.4,0.6]
严重程度为：三级大于二级大于一级。
本实施例采用：
1)K3＞2，判定为严重不对中故障；
2)1＜K3≤2，判定为明显不对中故障；
3)0.5＜K3≤1，判定为轻微不对中故障。
根据K1、K2判定不对中故障类型包括如下；
1)K1≥D，表明偶合器的输入轴径向振动幅值较大，电机平行不对中；
2)K1＜D，表明偶合器的输出轴径向振动幅值较大，负载平行不对中；
3)K2≥D，表明偶合器的输入轴轴向振动幅值较大，电机角度不对中；
4)K2＜D，表明偶合器的输出轴轴向振动幅值较大，负载角度不对中。
其中：D∈[1,1.5]。
本实施例采用：
1)K1＞1，电机平行不对中；
2)K1＜1，负载平行不对中；
3)K2＞1，电机角度不对中；
4)K2＜1，负载角度不对中。
从图1与图2的对比可以看出，液力偶合器在电机不对中时，偶合器输入轴水平方向振动频谱中，3倍输入轴工频带输入输出轴有很多差频边带；液力偶合器的电机找正后，偶合器输入轴水平方向振动频谱中，3倍输入轴工频两侧无边带幅值。
从图3与图4的对比可以看出，液力偶合器在负载风机不对中时，偶合器输出轴水平方向振动频谱中，3倍输出轴工频两侧伴有输入输出轴有很多差频边带；液力偶合器的负载风机找正后，偶合器输出轴水平方向振动频谱中，3倍输出轴工频两侧无输入输出轴差频边带幅值。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (4)

1.一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：调速型液力偶合器两端轴承座上采集三方向振动数据，设输入轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VI(t)、HI(t)和AI(t)，输出轴的垂直、水平、轴向的振动速度信号分别为VO(t)、HO(t)和AO(t)；
步骤2：对振动信号进行频谱分析，确定偶合器输入轴、输出轴转频；
步骤3：分别提取液力偶合器输入轴、输出轴三方向转频及其2倍频的幅值，得出：
输入轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIV1；
输入轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fIH1；
输入轴轴向转频的幅值：fIA1；
输出轴垂直方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOV1；
输出轴水平方向转频的幅值与其2倍频的幅值的和：fOH1；
输出轴轴向转频的幅值：fOA1；
令K1＝(fIV1+fIH1)/(fOV1+fOH1)，K2＝fIA1/fOA1，此值用于判别不对中故障的类型；
步骤4：分别提取HI(t)、HO(t)中输入轴、输出轴3倍转频的幅值，记为fIH3和fOH3，再分别提取输入轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fIHB、输出轴水平方向3倍频两侧边频的幅值的和fOHB；
令K3＝(fIHB/fIH3)+(fOHB/fOH3)，此值用于判别不对中故障的严重程度；
步骤5：当fIV1、fIH1、fIA1、fOV1、fOH1、fOA1的幅值之一达到或超过设定值X后，再根据K1、K2和K3进行故障类型和严重程度的判定。
2.根据权利要求1所述的一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤5中，设定值X为4mm/s。
3.根据权利要求1所述的一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤5中，根据K3判定不对中故障严重程度包括如下：
1)K3＞A，判定为三级不对中故障；
2)B＜K3≤A，判定为二级不对中故障；
3)C＜K3≤B，判定为一级不对中故障；
其中：A∈[2,2.5]、B∈[1,1.5]、C∈[0.4,0.6]
严重程度为：三级大于二级大于一级。
4.根据权利要求1所述的一种基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤5中，根据K1、K2判定不对中故障类型包括如下；
1)K1≥D，电机平行不对中；
2)K1＜D，负载平行不对中；
3)K2≥D，电机角度不对中；
4)K2＜D，负载角度不对中；
其中：D∈[1,1.5]。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429877A (zh) * 2008-11-28 2009-05-13 华北电力大学 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法
CN109488630A (zh) * 2018-11-13 2019-03-19 上海金艺检测技术有限公司 基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法
CN110553844A (zh) * 2019-07-24 2019-12-10 西安交通大学 旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429877A (zh) * 2008-11-28 2009-05-13 华北电力大学 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法
CN109488630A (zh) * 2018-11-13 2019-03-19 上海金艺检测技术有限公司 基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法
CN110553844A (zh) * 2019-07-24 2019-12-10 西安交通大学 旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统

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