科技信息 专题论述 浅析相赫故喧诠断与振动监测技术 山东省鼎昌硅业科技发展有限公司 刘鑫 ［摘要］本文对机械故障诊断和振动监测技术进行了概述，接着分析了简易诊断和精密诊断、设备振动故障分析、振动测量在机器 状态监测中的应用三个方面论述了机械故障诊断与振动监测技术。 ［关键词］机械故障 故障诊断 振动监测技术 概述 随着科技日新月异的发展，机械设备故障也有很大的变化，这就要 求对其发现故障的技术也要有所创新，因此机械故障诊断学由此产生。 机械故障诊断学是一门新兴学科，是一种非常重要的设备维修技 术，是现代化管理设备维修工作的一个重要标志。机械故障诊断学主要 是对确保机械设备的安全和节约维修费用，从而提高产品质量，还能在 防止环境污染起到举足轻重的作用。 机械设备故障诊断技术中有许多方法可以使用。例如振动监测技 术、无损检测技术、声发射技术、红外测温技术、油液分析技术等。其中 振动监测技术是普遍采用的基本方法，因为振动的理论和测量方法都 比较成熟，且简单易行。振动监测技术就是“对设备的振动信号进行检 测、分析处理，故障识别和预报的一种技术”。 １．设备故障诊断 设备的状态监测技术是指对设备的零件或者部件以及其它的特征 参数进行测试，根据测定值和正常值来作比较以判断设备的运行状态 是否正常或者存在故障，也称为简易诊断。 设备故障诊断技术不仅要对设备的运行状态是否正常做出判断， 而且还要对设备故障的部位、原因和程度做出估计。故称为精密诊 断。 目前比较普及的还是简易诊断（状态监测），而精密诊断在生产中运 用得比较少，而且主要用于高精尖设备上。这表明简易诊断比较实用而 且方便实用，而精密诊断还处于探索阶段且不够成熟。另外精密诊断的 费用也比较高，需要精密的仪器，要由经过专门培训的工程师来进行， 因此只有在重要的设备上进行。根据有关数据统计，简易诊断仪器可以 解决设备运行中５０％的故障。由此可见，简易诊断在设备维护和管理起 到非常重要的作用。 为确保全系统设备的正常运行，在大型企业中，有两项技术必须执 行，一是有效地监视机器状况，即：“设备监测技术”。二是精确的诊断方 法，即：“精密诊断技术”。 １．１设备监测技术 这类技术应满足如下要求： （１）能准确快速对各种机械类型进行测量。 （２）能准确无误对测量结果进行现场结论。 （３）技术的使用应方便和经济实惠。 、 １．２精密诊断技术 当通过使用设备监测技术进行测量，与作为倾向管理的图谱或数 值相比较之后，当指出已存在故障或者是预测可能发生故障时，有必要 进行精密诊断，通过精密诊断，不仅要确定故障是否的确存在，并且，当 存在故障时，还需诊断出它的位置，原因及程度。 ２．设备振动故障分析 有引起设备振动故障最常见的四大故障：不平衡、不对中、机械松 动和轴承故障。 ２．１不平衡 所谓不平衡即是质量和几何中心线不重合所导致的一种故障状 态。当转子旋转时，其“重心”产生一个离心力作用在轴承上，该力的大 小随着转子的旋转而稳定的变化。不平衡的类型有三种：静不平衡或力 不平衡、力矩不平衡或偶不平衡和动不平衡。 ２．２不对中 不对中的现象较为普遍，且非常重要，因为它而增加的旋转力会对 轴承和密封件施加异常的应力。不对中的类型有三种：平行不对中、角 度不对中、平行和角度不对中。 ２－３机械松动 机械松动是非常常见还容易发生的故障类型，主要有两种情况：一 种是设备结构框架或底座松动，其后果是引起整个机器松动、振动加 剧；另一种情况是零件之间正常的配合关系被破坏，造成配合间隙超差 而引起的松动，例如滚动轴承的内圈与转轴或外圈与轴承座孔之间的 配合，因丧失了配合精度而造成的松动。 机械松动是设备振动的一个重要原因，还能加剧振动状态。即使设 备只存在着小量的不对中或不平衡，但由于机械松动的存在，可能使设 备振动比只存在不对中或不平衡时更大。 （１）结构框架或底座松动 这类松动包括设备底脚、基础平板和混凝土基础因强度或刚度不 够而出现的变形或开裂；地脚螺栓松动等。这类松动的振动频谱中占优 势的是工频ｆ或转速频率），这与不平衡状态相同；但振动幅值大的部位 很确定并有局限性，这一点与不平衡或不对中的情况不同。另外，还要 进一步比较各方向之间的相对幅值，观察它们的相位特性。例如，轴承 座水平与垂直方向振幅、相位差，这类松动的振动具有方向性，在松动 方向振动较大，比如垂直方向的振动远大于水平方向；水平与垂直方向 的相位差为Ｏ。或１８０。（而不平衡故障中水平与垂直方向的相位差约为 ９０。１。此时，测量应向下移到设备底脚、基础平板和混凝土基础上，比较 不同位置振动在工频（或转速频率）处的幅值、相位。如果两个位置的振 动幅值和相位存在着很大差别，则说明有相对运动，这可以帮助寻找松 动源。需要指出的是，机械松动导致非线性刚度改变，其变化程度与激 振力有关，因而松动振动具有非线性的特征，其频率成分除了基频（等于 转速频率）之外，还产生高次谐波（２×、３×等）和偶次分频（如１，２、３／２倍 基频）振动，频谱结构成梳状；其振动幅值也与负荷有密切关系，会随着 负荷的增加而增大；其振动状态对转速（即激振频率）变化的反应也很敏 感，振动值随着转速的增减而表现为无规律的变化，忽大忽小，呈跳跃 式变化。 （２）轴承在轴承座中松动或部件配合松动 这类松动包括轴承在轴承座中松动、轴承内部间隙过大和轴承在 轴上松动或转动，通常是由于轴承外套在轴承座压盖内松动、轴承内环 在轴上转动、滑动或滚动轴承间隙过大、叶轮在轴上松动等引起的。其 振动频谱中除了始终有明显的ｌ×和２×转速频率峰值外，还可能出现 清晰的高１０×甚至２０×转速频率的成分，即高次谐波频率成分丰富。 同样，也可能产生偶次分频（如１／２，３／２倍基频）振动，这种偶次分频 成分的幅值可能很低，但若尖峰清晰，则说明这类松动故障较严重。 ２．４轴承故障 轴承故障的分类： （１）滚动轴承：塑性变形、疲劳剥落、磨损、锈蚀、胶合和保持架损坏 等。 （２）滑动轴承：巴士合金损坏、巴士合金松脱、轴承壳体配合松动和 轴承间隙过大等。 ３．振动测量在机器状态监测中的应用 ３．１测量方法的进步 设计很好的一台机器设备，它的固有振级应当很低。但当机器磨 损、基础下沉、部件变形时，机器的动态性开始出现各种细微的变化：轴 变得不对中，部件开始磨损，转子变得不平衡，间隙增大。以上因素都在 振动能量的增加上反映出来。设备要出故障的一个标志是振动加剧，而 振动是可以从设备的外表面检测到。 以前工程师是依靠手摸和耳听并根据经验判断机器是否正常。现 在由于机器转速太高导致振动在高频出现，因此，只有用仪器才能检测 出来。做法是：在机器运行良好的状况下，具有一个典型的振级和频谱 特征。而当机器的故障在发展的时候，机器的动态过程以及机器零件上 的一些作用力也随着变化，因此影响机器的振动能级和频谱的图形。通 过这样的振动的测量和分析，我们可以知道机器的工作状态的变化以 及是否需要维修。 把振动测量用于机器状态监测值得注意的是：成功未必取决于初 期大量投资去配备带高级计算机的分析仪器。许多成功的例子开始是 在具有代表性的机组中采用不太昂贵的模拟式振动表和分析仪。当取 得经验并计划扩充时，就自然地发展为采用更快更强有力的仪器。明智 的做法是一开始就购买高质量的仪器。如果许多新方案由振动测量方 面经验有限的工程师来承担，加上测量结果不准确而且前后矛盾就会 大大限制视情维修的可信度。 ３．２测量仪器及测量系统 对振动进行周期监测的仪器系统按其复杂程度可分成三档： ｆ１）简单系统 最简单的系统是用一种直读式的袖珍振动表在一定的频率范围内 去测量振动级别。把测量结果与通用标准或每台机器的专用参考值相 比较。 对那些用振动测量进行状态监测以取得经验的人员来说，一个高 质量的手持振动计是需要的。这种振动计在１０～１０００ＨＺ或１０～１００００ＨＺ 的频率范围内能读出单一的振动加速度或速度的均方根值（ＲＭＳ）或峰 值。速度的ＲＭＳ值可直接与标准的振动严重性评定值相比较，从而知 道需要维修的程度。虽然宽频带振动计在早期故障检测、诊断及损坏预 测方面的作用是有限的，但也是必须的。 （２）振动状态监测的系统 频率分析的基本系统：用于机器状态监测的频率分析系统有若干 种配置方式。如果想从有限的投资开始而且只有几十个测量点时（不是 几百和几千个测量点），电池供电的振动分析仪和振动能级记录仪是优 越的。这种配套装置能对各监测点依次画出其窄带频谱图。每次测量和 分析约需要几分钟，每个测量点的数据用手工登记在记录卡上。 把每个测量点的参考频谱记录下来并复制在透明的卡片上。以后 取得的频谱放在参考频谱下面，两张卡片一对照立即可以找到差别所 在。如果某一频率的振级增加就画出其振级一时间曲线，从而可预测其 发展趋势。 先进的机器状态监测系统：当有大量的机器测点需要监测时，采用 更完善的系统是合理的。操作人员可用加速度计与数据采集器（或数据 记录仪）把每一个测试点的振动信号直接记录下来。回设备科后，再送 到计算机里，用软件进行分析，这样做的优点是： （下转第４０４页） ４０３．．．—．— 科技信息 专题论述 关于高校图鹌 宫电子阅赀室服务硇思考 曲阜师范大学日照校区图书馆 张善关 ［摘要］高校图书馆电子阅览室以其健康、新颖的电子资源，便利的阅览条件吸引着众多高校读者。本文对当前高校电子阅览室服 务中存在的一些问题进行了分析，并尝试性地给出了一些解决对策。 ［关键词］高校图书馆 电子阅览室 服务 引言 随着高校学生的扩招，大学生数量不断增加，去电子阅览室的读者 随着信息资源国际化、全球化的发展趋势，电子阅览室在信息服务 越来越多，高校电子阅览室经常是座无虚席，出现要排长队等待上机的 中的重要作用日趋明显。在这种形式下，高校图书馆电子阅览室应加快 现象。因此，高校必须增加硬件设备的投入，尽可能给读者提供快捷的 数字资源建设与开发利用工作，深化各项服务，进一步为高校的教学、科 服务。另外，由于许多高校电子阅览室是通过计算机局域网出口，网速 研提供强有力的信息支持。 受到一定的影响，特别是上机高峰期，网速很慢，网络拥挤的现象尤为 一、电子阅览室的含义 突出，引起了读者的不满和失望。高校应从网络软件的选择开始，就要 电子阅览室，是利用多媒体计算机、线路、网络设备为读者提供多 考虑既能与原来的图书馆管理软件兼容，又能与校园网或因特网连接， 媒体电子型文献的场所。这种多媒体电子型文献包括光盘文献数据库、 还要考虑其通用性和扩充功能，保障计算机网络系统正常运行。 磁盘文献数据库、网络数据库等。电子阅览室是在计算机技术、网络技 （３）环境问题 术、通信技术日益普及的基础上发展起来的，是电子化、数字化及集多 电子阅览室由于人多，流动性大，很容易出现环境脏、乱、差的现 种文献载体于一体的网络电子信息资源系统，是电子技术在图书馆中 象。高校电子阅览室，应该为读者创造一个良好的阅览环境。首先，要建 的具体应用。电子阅览室的出现既是读者服务的一次技术手段与思想 立健全各项规章制度，加强日常维护和管理，保障计算机及网络系统的 观念大变革的产物，又是现代化图书馆形成的重要标志，更是图书馆电 正常运行，为读者提供一个优质完备的设备环境；其次，要从读者方面 子化的必然发展方向。电子阅览室的诞生，给图书馆、特别是高校图书 的因素考虑，如，电脑本身所产生的有害气体、电磁辐射和室内空气污 馆带来了新的生机。它以一种崭新的服务内容、服务功能、服务手段、服 染、噪音污染等会给读者和工作人员带来不同程度的危害。因此，电子 务方式展现在广大用户面前，并深受广大用户的重视和青睐。 阅览室应尽量选择宽敞、通风条件好、灰尘少、安静的位置，尽量避免变 二、电子阅览室的优点 动；室内的光线要充足，在照明设计上要作周全考虑；室内的布置要优 电子阅览室与传统阅览室相比，从内容到形式都发生了巨大的变 稚，应尽量多采用绿色的装饰性植物和色泽淡雅的窗帘，因为读者上机 化。它改变了过去那种独立的藏书机构和单一的印刷型藏书模式，利用 的时间一般都较长，长时间面对电脑荧光屏，很容易引起视觉疲劳，因此 计算机及网络为读者提供快速、准确、大范围的服务。其主要优点在于： 在环境色调的选择上应选用绿色等淡雅色彩。 馆藏资源丰富了：它使图书馆提供给读者的资源范围从传统的书、 （４）培训问题 报、刊扩展到多媒体电子出版物和网络信息，使馆藏内容由单元向多元 由于读者的不同水平和不同要求，他们在电子阅览室内可能会遇 转变，馆藏范围也从现实馆藏扩充到虚拟馆藏。 到这样或那样的问题。因此，高校图书馆电子阅览室在培训好工作人员 读者服务的范围扩大了：服务对象由来馆的现实读者扩充到所有 的基础上，应加强对读者系统地技术培训，使得他们能够尽快熟练地掌 上网询问、访问图书馆网站的网上读者。 握信息技术，了解信息资源及利用方法。 检索效率提高了：计算机检索具有传统手工操作所无以比拟的优 高校电子阅览室是高校读者学习的重要场所，是引导学生利用新 越性，使检索更快、更准、更新、更全。 型文献信息载体的最佳场所。为满足高校读者日益增长的信息需求，电 阅读环境改变了：电子阅览室以多媒体计算机、显示器、声像设备 子阅览室应当在现有一些服务工作的基础上，以高度的责任感和积极进 等组成，配有大功率空调，现代化的气息很浓厚，读者人室不必担心选 取的态度，深化和扩展服务的内容和领域，不断探索新的服务途径，提 书还书的困扰，阅读环境十分地雅静、舒适。 高服务质量，充分发挥电子阅览室特有的功能和实现其潜在的价值，真 三、电子阅览室服务中存在的问题及对策 正发挥高校电子阅览室在教学、科研中的作用。 （１）资源问题 目前，有些高校的电子阅览室的电子资源不够丰富，小于读者的期 参考文献 望值，使得读者乘兴而来，败兴而归，影响了读者使用电子阅览室的兴 ［１］许飞，李艳．对目前高校电子阅览室服务体系的思考．农业图书 趣。为此，高校应加强电子资源的收集，尽可能地满足各类读者的需求。 情报学刊，２００９，２１（９）：２４８—２５０． 为此，可以有计划、有步骤、有重点地设立数据库镜像站点或采购大型 ［２］朱徽珍．浅谈电子阅览室的服务与管理．科技情报开发与经济， 综合性数据库，以此作为高校读者获得学术科研信息的主要来源；根据 ２００５，７：３６－３７． 学校教学科研的需要，进行网上免费学术期刊资源的收集，及时获得网 ［３］林英．高校电子阅览室的服务工作．内蒙古科技与经济，２００７，８： 上各学科领域的前沿动态和最新进展资料；针对本校办学特点及专业 １８７－１８８． 设置情况，自行开发有自身特色的专业或专题数据库，以此作为对学校 ［４］史小仙，李长荣．高校电子阅览室的服务现状及对策．江苏工业学 教学科研工作的信息支持。 院学报，２０１０，１１（１）：１０３—１０５． （２）设施问题 （上接第４０２页） 教师要对学生在高职数学学习自律方面所取得的 总之高职学生数学知识、技能的获得，数学能力的提高，直至目标 点滴成功给以最大的关注和热情，并坚信他们会变得越来越好，使他们 的实现，最后体现在学生身上，并且要通过学生的学习活动才能达到。 在我是“好学生”的心境中成长，从而增强自我控制能力，提高学习的自 这就要求在数学教学过程中，教师多方面地充分调动学生学习的主动 觉性。引导学生同自己的过去比，使学生从自身变化中认识到自己的能 性、积极性。使学生自觉地有主见地学习，培养高职学生的数学自主学 力，个人的进步能使学生获得成功的体验。高职学生对自己数学学习活 习能力。 动和结果的自我评价、自我监控和自我调节存在着很大的差异，这种差 异直接影响到他们数学学习的优劣和学习进程的快慢。教师指导学生 参考文献 在数学学习中不断评价自己的学习效率和取得的成绩，及时修正、补充 ［１］郑君文，张恩华．数学学习论［Ｍ］．南宁：广西教育出版社，１９９６． 和完善学习方法，结合自己的情况吸取他人的学习方法和经验。让学生 ［２］杨娇，黄辟芳．高职高专高等数学教学中落实学生主体性原则探 及时反思、总结自己学习数学的特点和使用的方法，发扬优点，克服缺 索［１１．＇５代教育理论与实践，－２００９，（５／１）． 点，提高高职数学自主学习能力。 ［３］辛艳霞．高职大学生怎样正确认识挫折［ｎ科教文汇，２００９，（７）． （上接第４０３页） 速度快、扩大了仪器功能，改善了检测能力并降低 了测量成本。 参考文献 （３１永久性的机器振动监测 ［１］易良榘．简易振动诊断［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３． 永久性状态监测应该首先使用在那些非常有用的单台设备，当设 ［２］段吉安，黄志开．旋转机械松动故障的非线性力学模型［Ｉ］．中南 备突然变化时，能立即或者在短时间内向控制室发出警示，有利于重大 工业大学学报，２００２，３３（１）：７８—８１． 事故出现之前采取正确方案。 ［３］夏根福，孙蕙庆．风机不平衡与基础松动故障共存时的振动分析 永久性状态监测系统的必要条件是有较高的可靠性和长期的稳定 ［Ｉ］．振动与冲击，１９９５，１４（２）：４４—４７． 性及抵抗错误报警和抵抗恶劣环境的能力，设计坚固的机器并且能在 ［４］车有向．设备松动故障的诊断［Ｉ］．中国设备工程，２００２（１１）：３９— 潮湿或有灰尘的条件下工作，再加上例行环境试验才能满足上述的严 ４Ｏ． 格要求。加速度计、电缆、接线盒等特别坚固的前线设备必须能在高温 ［５］于长伟，任邦军．机械松动导致风机振动的诊断［１］ｌ中国设备工 下正常运行。永久性状态监测系统还包括一个自动测试系统，方便发生 程，２００４，（２）：４４－４５． 事故报警时，操作人员能立即发现并能很好地处理。 ．．－－——４０４－－－—— 。 ｒ
