5分钟告诉你有哪些常用时域指标

发布时间:2020/4/25 17:31:39阅读次数: 分享到:

5分钟告诉你有哪些常用时域指标




在对振动时域波形进行分析时,常常会用到一些时域指标,这些时域指标形成的趋势可以在一定程度上表征振动特性的变化,进而方便的帮助我们判断设备的运行情况。

以下就是帮大家整理的常用的时域指标及其特性,希望对大家理解时域指标有所帮助。

设离散振动信号为

1
有量纲指标
1

---均值

均值是描述信号的稳定分量,在电子学中又称直流分量。

表示了机械振动的平衡点位置,在使用电涡流传感器监测滑动轴承时,常使用均值表示转子振动平衡位置。

2

---均方根值(有效值)

均方根值又称有效值,是机械故障诊断系统中用于判别设备运转状态是否正常的重要指标。

均方根值是对时间的平均,用来反映信号的能量大小,适用于像磨损之类的振幅随时间缓慢变化的故障诊断。轴承制造精度愈低或轴承磨损程度愈大,则值愈高。

速度的有效值又称为振动烈度,是评价机组振动强弱的指标,反映的是测点上机组振动能量的大小。

对早期故障不敏感,但稳定性很好。

3

---峰值

峰值反映的是某时刻振幅的最大值,因而适用于疲劳剥落、划痕等一类的具有瞬时冲击振动的故障诊断。


冲击力越大,峰值越高,因此在检测由齿轮或轴承表面剥落、腐蚀等原因造成的冲击性振动时,峰值比有效值更能反映出轴承运行的故障状态。


如下图所示为一个轴承发生剥落时振动加速度的记录,从图中可以看出在剥落期间峰值比有效值增大的更明显。

4

---峰峰值


峰峰值反映的是整个振动历程的最大值与最小值,即正峰与负峰之间的差值。


常用于位移量的监测,又称作交流量。


在使用电涡流传感器监测滑动轴承时,常使用峰峰值表示转子在平衡位置附近的振动大小情况。


2
无量纲指标
1

---均值峰值指标(波峰因子)C


设备元件上的局部剥落、擦伤、刻痕、和凹痕等一类离散型缺陷,产生的脉冲波形总能量并不大,但是波形的尖峰度明显,因此,峰值指标适用于这类故障的诊断。

需要指出的是在设备元件出现故障的整个过程中,峰值指标并不是一直增加,而是先增加再减小。这是因为故障初期,振动幅值会明显增加,而均方根值变化尚不明显,随着故障不断扩展,峰值达到极限值,均方根值开始明显增大。

峰值指标是一个相对值的比率,它不受设备元件型号、转速及载荷的影响,因而测定数据很方便。

如图所示,(a)表示峰值并不大,但有效值较高,这可能是轴承工作表面的磨损引起的。(b)表示的有效值较小,而峰值却很高,这种尖峰很可能是轴承工作表面存在离散型故障。

2

---脉冲指标  

脉冲指标定义为峰值与平均幅值之比:

脉冲指标和峰值指标都是用来检测信号中是否存在冲击的统计指标。

由于峰值的稳定性不好,对冲击的敏感度也较差,因此在故障诊断中应用逐步减少,被峭度指标所取代。

3

---峭度指标K(Kurtosisvalue)


离散序列的峭度指标定义为归一化的4阶中心矩:



峭度指标反映信号中的冲击特征。


不同研究对象参考的参数是不同的。例如,速度的参考值是有效值,而加速度的参考值通常为峭度值。在设备元件的早期损伤中,振动的有效值变化并不大,但峭度值已明显增加,因此它比有效值能提供更早期的预报。当故障达到一定程度后,其值可能与正常状态下相差不大。也就是说,设备元件在良好状态和严重故障状态下的峭度指标几乎是相同的。


峭度指标对信号中的冲击特征很敏感,正常值一般在3左右,如果接近4或超过4,则说明机械在运动状况中可能存在冲击性振动。


如下图所示,为某一轴承疲劳试验的结果,该轴承总共试验了84h。


(a)图中,在第74h时峭度指标上升到6,表明轴承已发生疲劳损坏,而图(a)、(b)中峰值和有效值却尚未明显增大。到第84h时峭度系数超过20。


图中虚线表示在不同转速和载荷下做试验时,上述值的变动范围。很显然,峭度指标的变化范围最小。




对早期故障有较高的敏感性,但稳定性不好,一般同时与有效值进行故障监测。

4

---裕度指标(裕度系数)L


裕度系数定义为峰值与方根幅值之比:

裕度指标和峭度指标对于冲击类故障比较敏感,特别是故障早期时,他们有明显的增加。


但上升到一定程度后,随着故障的逐渐发展,反而会下降。表明它们对早期故障有较高的敏感度,但稳定性不好。


裕度指标可以用来检测机械设备的磨损情况。


3
总结

在评价这些指标的性能时,通常使用敏感性与稳定性来衡量。

脉冲指标、峰值指标和峭度指标都对冲击类故障比较敏感,特别是当故障早期发生时,它们有明显的增加。

但上升到一定程度后,随故障的逐渐发展,反而会下降,表明它们对早期故障有较高的敏感性,但稳定性不好。

有效值的稳定性较好,但对早期故障信号不敏感。为了取得较好的效果,常常会将它们同时应用。

对于各种统计指标,不能孤立的看,需要相互映证。同时还要注意和历史数据进行比较,根据趋势曲线做出判断。

往往有这样的情况,当发现设备的情况不好,某项或多项特征指标上升,但设备不能停产检修,只能让设备带病运行。

当这些指标从峰值跌落时,往往预示某个零件已经损坏,若这些指标(含其它指标)再次上升,则预示大的设备故障将要发生。





好了,各位同学,以上就是一些常用时域指标,不知道大家能否将有量纲指标和无量纲指标默写出来呢?