試談軸承故障監(jiān)測診斷技術(shù)新進展(編輯修改稿)
2024-08-10 02:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 但是對于時變信號,應(yīng)用Wigner 分布則更為適宜。小波分析是近年來發(fā)展起來的一種時頻分析方法，該方法具有時域和頻域的局部化和可變時頻窗的特點，解決了傅立葉變換等不能解決的許多問題，被稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”， Sun Q 等采用連續(xù)小波變換(CWT) 的方法,通過各尺度連續(xù)小波變換的簡化分析,來識別軸承振動信號中包含的以故障特征頻率為周期的周期成分,用來檢測軸承運行中的局部損傷故障；Nikolaou N G 等提出了使用小波包變換(WPT) 作為分析系統(tǒng)振動信號的工具,來診斷軸承的局部缺陷，小波包變換能有效地提取振動信號的微弱瞬態(tài)特征；張中民等提出了基于正交小波變換診斷軸承故障的新方法；史東鋒等提出了基于高斯函數(shù)的小波包絡(luò)解調(diào)分析方法。張中民等利用小波分析技術(shù)將軸承故障振動信號分解到時—頻空間,提出了利用能量分布函數(shù)細化譜診斷變速箱軸承故障的分析方法；張佩瑤等提出了提取強噪聲背景下多通帶窄帶信號的一種新方法——小波包信號提取算法。實踐證明，小波分析是一種有效的非平穩(wěn)信號分析方法。另外，基于振動信號的改進小波包分析、改進的時頻分析、高階譜、維譜分析、分形維數(shù)方法、奇異值分解技術(shù)、隱馬爾經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解技術(shù)、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解( Empirical Mode Deposition ．EMD )技術(shù)等開始在滾動軸承故障監(jiān)測與診斷的工程實踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用并取得了一定的成效。 油液基的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)[1014]滾動軸承故障的主要形式是磨損、斷裂、腐蝕等，對于油潤滑或油冷卻的軸承在運行的過程中，就會將相關(guān)的信號帶入到循環(huán)油液中，因此對運行過程中的油液進行觀察和分析，可以了解軸承的運行狀態(tài)，推斷出軸承故障的形式和部位。鐵譜分析監(jiān)測和診斷技術(shù)是我國應(yīng)用最普遍的油液診斷技術(shù)之一，該方法首創(chuàng)于20世紀70年代初，主要通過對潤滑或冷卻液中的磨損磨粒在鐵譜片上的分布情況進行定性觀察和定量測試來判斷軸承的運行情況和磨損機理研究。目前主要有旋轉(zhuǎn)式鐵譜分析儀、直讀式鐵譜分析儀和分析式鐵譜分析儀，該監(jiān)測和診斷技術(shù)雖然所需投資少、儀器價格低廉，信息豐富，但是對突發(fā)性故障不能及時預(yù)報且對人員的經(jīng)驗依賴性強，另外，鐵譜分析診斷技術(shù)僅僅適用于油潤滑或油冷卻軸承的故障監(jiān)測和診斷。實踐證明，由油液理化分析、清潔度檢測、發(fā)射光譜技術(shù)、紅外光譜分析、鐵譜分析構(gòu)成的油液分析系統(tǒng)在軸承故障診斷中發(fā)揮重要的作用，可以有效地避免由于單一手段的局限性而導(dǎo)致的誤診和漏診現(xiàn)象。 溫度基的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)溫度診斷技術(shù)是一種比較常規(guī)簡單的診斷技術(shù)，通過對運行過程中軸承溫度的監(jiān)測來對軸承故障進行監(jiān)測和診斷。軸承的運轉(zhuǎn)溫度主要由軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、摩擦力矩、潤滑劑類型、粘度、軸承類型以及軸承的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等因素決定，因此軸承的溫度可以一定程度上反映軸承的運轉(zhuǎn)參數(shù)的變化和運行的故障，特別對軸承燒傷的診斷效果比較好。 聲學(xué)基的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)聲學(xué)監(jiān)測和診斷技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的新技術(shù)，通過對軸承由于變形、剝落或裂紋等原因產(chǎn)生的彈性波的監(jiān)測來實現(xiàn)對軸承工況的診斷。由于軸承經(jīng)常受到?jīng)_擊的交變載荷作用，使得材料產(chǎn)生錯位運動或塑性變形，在此過程中伴隨著聲發(fā)射信號的產(chǎn)生，這種聲發(fā)射的頻率一般較寬，金屬材料的發(fā)射頻率可達幾十到幾百兆赫茲，其信號的強度差異一般只有幾微伏，故需要電荷放大器等儀器的輔助。聲發(fā)射信號隨著軸承故障類型的不同而不同，從而實現(xiàn)對不同故障的有效診斷。由于該方法的診斷過程快速、簡便，但它需要的專用設(shè)備價格比較昂貴，使得該診斷技術(shù)推廣應(yīng)用受到了一定的限制。 油膜電阻基的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)如果軸承在運轉(zhuǎn)過程中，滾道和滾動體之間形成很好的油膜，則內(nèi)外圈的電阻值可達兆歐姆以上，但當潤滑油膜遭到破壞后，則內(nèi)外圈之間的電阻可降低至零歐姆，該故障診斷技術(shù)正是利用這一特性對軸承的潤滑狀態(tài)和軸承的磨損、腐蝕類的損傷進行監(jiān)測和診斷。但該方法對表面剝落、壓痕、裂紋、點蝕等異常情況診斷效果較差。該技術(shù)比較適用于旋轉(zhuǎn)軸外露的場合。 光纖基的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)光纖診斷技術(shù)一般用光導(dǎo)纖維束制成位移傳感器發(fā)射和接受光纖束，對軸承工況給出判斷，該方法靈敏度高、信噪比大，可以較直接地反映軸承的制造質(zhì)量、表面磨損程度、載荷、潤滑和間隙情況。該方法適用于可將傳感器安裝在軸承座內(nèi)的場合。 綜合故障監(jiān)測和診斷系統(tǒng)隨著故障診斷理論的深入發(fā)展，基于故障現(xiàn)象推理故障原因的傳統(tǒng)的“反問題推理”思想得到突破。基于動力學(xué)分析和仿真的“正問題分析”與“反問題推理”相結(jié)合的診斷理論和思想方法被提出。模糊數(shù)學(xué)理論、模式識別理論、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、灰色理論、可拓數(shù)學(xué)、信息科學(xué)理論以及概率理論對故障細致劃分和識別的可行性也逐漸在診斷工程中得到應(yīng)用，如1975年Shortiffe和Buchanan在MYCIN系統(tǒng)中提出了基于不確定性概率因子的推理方法，1976年Bude等將主觀BAYES理論應(yīng)用于探礦專家系統(tǒng)PROSPECTOR中；Zadeh在1965年提出了模糊集理論，后經(jīng)Dubois和Prade發(fā)展為可能性理論方法，這些不確定性推理方法較好地綜合了模糊性強、信息不完整的多方面的信息，但專家系統(tǒng)存在著知識獲取“瓶頸”和不完全性知識表示等不足，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也存在著知識隱含表示、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機理不清等問
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