【原】超声在轴承故障诊断中的应用

文斋WZ 2019-10-30

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摘要：本文简单介绍了一下超声的工作原理及实用范围，并通过多年的实践工作，介绍了如何利用STD270超声检测工具如何采集数据及在数据采集过程中应该要注意的问题，指出了超声在故障轴承检测中对哪些设备比较有效，对那些设备无效。重点介绍了如何利用超声测试结果进行分析，并列举了几个振动测试中无法发现的轴承故障进行了对比分析。

关键词： 超声波检测仪数据采集横向对比分析纵向对比分析波形分析 RMS

1.概述

我厂在2015开展精密点检的时候，就引进了超声作为故障检测的一种手段，但长期以来，由于没有经验可供借鉴，没有得到有效的利用，对故障诊断的作用没有发挥出来，以至于大家认为超声检测属于可有可无的一种技术手段。但在进三年的故障检测实践中，个人认为超声可以作为一种十分重要的检测手段，可以发现振动测试无法发现的问题。

我厂采用的超声波检测仪是国外某公司生产的SDT270超声波检测仪，其工作原理是：它是利用设备在特定的工作状态下可以产生超声波的特性，采集的过程中就可以忽略现场各种嘈杂的有声信号，而只捕捉超声信号，并对超声信号的大小通过比较判断设备运行状态。需要注意的是，设备在各种工作状态下产生的声波，有时是有声信号和超声信号同时存在，有时是只有超声信号（相对而言），因此，可能会有这种情况发生，我们听到的声音很大，但仪器采集到的信号却很弱，有时我们基本上听不到声音，但仪器采集到的信号却很强，通过对仪器工作原理的了解，这是很正常的。产生超声波的物理现象：当两个物体之间尤其是金属物体之间产生磨擦或碰撞时，就会产生频域很宽的声波，其中，包括超声波。任何气体、液体在有节流现象发生时，就会产生频域很宽的声波，其中，包括超声波。当有电弧或电火花产生时，就会产生频域很宽的声波，其中，包括超声波。本文重点介绍如何利用超声波准确有效的检测出轴承故障。

2.数据采集

首先要确定超声波检测范围，根据近几年来的经验总结，超声波在滚动轴承上检测效果较为明显，在滑动轴承上检测效果不是很好；在磨煤机上检测效果较差，因为我厂是钢球磨煤机，其本身存在较大的冲击，杂音较大，不能很好的区分这声音是来自轴承本身的，还是来自其他部位的；在送风机、引风机本体上检测效果也较差，因为不论是送风机、引风机，测点本身离轴承较远，并且内部有风流过，不能区分检测到的声音是风在风机内的摩擦碰撞声，还是轴承声音。其次，在软件上针对需要测试的设备进行比较有针对性的建模，选择采集探头，我厂使用的是RS1NL100探头采集超声波，能够采集动态和静态数据。最后现场采集要注意的问题：1、设备确定后，要确定每次检测的位置要固定，并且干净；2、如果测试中发现冲击较高，有可能是由于测量过程中手持不稳或其它原因造成的假冲击，需要重新测量，或者在进行分析时要注意区分；3、现场测量时发现红灯闪烁或出现上下箭头时要进行微调，我发现，如果声音确实异常，轻微的调整放大比例对RMS值没有影响，如果测试过程中出现了红灯闪烁，说明出现了异常，需要重新测试。

3.诊断分析

在诊断分析中，主要从两个方面进行分析，一是对比分析，包含横向对比分析和纵向对比分析；而是波形分析，主要看波形中是否有冲击信号。

3.1 横向对比分析

就是将同一类设备，同一部位的超声测试结果进行分析，主要对比RMS值，在设备均匀磨损的情况下，不会产生较为明显的冲击，但RMS值会比同类设备偏大，同时在振动测试中，其振动幅值及速度值不一定很明显，有时候加速度值也反应不是很明显，但超声RMS值会明显偏大。例如，我厂的3B排粉机在振动测试中，其振动幅值、速度值均较小，低于2.8mm/s，但超声RMS值在40左右，同类设备状态良好的轴承其RMS值在20左右。但电机振动较大，检修部门一直怀疑是电机振动问题，在更换3次电机后，振动故障依然无法排除，振动较大，更换排粉机轴承后，振动正常，说明振动故障发生在排粉机轴承上，但振动测试仪没有发现明显的故障，却被超声检测出来了。