在應(yīng)用FFT時(shí)必須確定分析和顯示的頻率帶寬或頻率范圍內(nèi)。所選擇的帶寬應(yīng)該足夠?qū)�，能夠包含所有重要的與故障相關(guān)的頻率。當(dāng)然，帶寬越寬，測量頻率的精度越低。因此，選擇的帶寬不應(yīng)高于需要監(jiān)測的與故障相關(guān)的振動(dòng)頻率。
關(guān)于譜線分辨率的設(shè)置，在很多場合應(yīng)用廣泛，比如電氣故障、皮帶傳動(dòng)故障、邊帶分析等等。
帶寬選擇
1.滾動(dòng)軸承
滾動(dòng)軸承失效時(shí)，根據(jù)失效程度不同可分為幾個(gè)典型階段。每個(gè)階段都可以監(jiān)測到獨(dú)特的故障頻率特征。軸承失效的早期階段，第一個(gè)跡象是振動(dòng)能量的顯著增大。軸承失效進(jìn)一步發(fā)展，軸承滾道或滾動(dòng)體上損傷尺寸擴(kuò)大，軸承零部件之間的沖擊強(qiáng)度增加。這些沖擊力能夠激起包括內(nèi)、外滾道，軸承體和滾動(dòng)體保持架等軸承零部件固有頻率的共鳴，這類似于敲擊一個(gè)鈴使它振動(dòng)或在固有頻率下共鳴。
通常軸承零部件的固有頻率范圍大約是30000CPM (500Hz) 或300HZ到120000 (2KHz)，有些軸承零部件的固有頻率稍微低一些或高一些。無論如何，監(jiān)測、分析滾動(dòng)軸承故障時(shí)，一般建議選擇0～120000CPM (0～2KHz) 的帶寬。
2.滑動(dòng)軸承
滑動(dòng)軸承軸承設(shè)備，例如大型電機(jī)和風(fēng)機(jī)，很少出現(xiàn)像滾動(dòng)軸承設(shè)備那樣高的與故障相關(guān)的振動(dòng)頻率，除非設(shè)備有其它特點(diǎn)，如風(fēng)機(jī)葉片或葉輪葉片數(shù)量很多，這時(shí)氣動(dòng)力或水動(dòng)力脈動(dòng)可能產(chǎn)生高頻振動(dòng)。因此，滑動(dòng)軸承設(shè)備的帶寬通常設(shè)置為工作轉(zhuǎn)速的10倍頻 (10×RPM)。對(duì)于一個(gè)使用圓柱軸承的1800RPM的風(fēng)機(jī)，數(shù)據(jù)采集的頻帶寬度 (Fmax)設(shè)定為18000CPM (10×1800CPM＝18000CPM)。大多數(shù)情況，這樣的設(shè)置能夠滿足要求。此外，如果計(jì)算得出風(fēng)機(jī)葉片或葉輪葉片通過頻率高于10倍頻，應(yīng)該調(diào)整頻帶寬度參數(shù)。對(duì)于滑動(dòng)軸承的通用設(shè)備，頻帶寬度值設(shè)置很少超過1000HZ。
3.齒輪傳動(dòng)設(shè)備
對(duì)于包括齒輪和齒輪傳動(dòng)的設(shè)備，主要關(guān)心的是齒輪故障的監(jiān)測和分析。經(jīng)驗(yàn)表明，很多齒輪故障產(chǎn)生的振動(dòng)頻率是齒輪嚙合基頻的2倍，有時(shí)是基頻的3倍。由于這一原因，齒輪振動(dòng)分析中建議將頻帶寬度最小設(shè)置為齒輪嚙合頻率的3.25倍。對(duì)于多級(jí)齒輪變速器，為了與多個(gè)齒輪嚙合頻率匹配，需要設(shè)置相應(yīng)的幾個(gè)不同的頻帶寬度。
正確選擇頻帶寬度是非常重要的，必須依據(jù)預(yù)期的故障頻率，全面考慮后決定。有人會(huì)指出，與最高嚙合頻率匹配的頻帶寬度 (10000HZ) 適合于上例中所有的設(shè)備，但必須記住，頻帶寬度越寬，頻率精度越低。雖然需要10000HZ的高頻帶寬度來檢測和診斷高速齒輪軸故障，但是這個(gè)頻帶寬度在識(shí)別和區(qū)分其它潛在性故障時(shí)無法保證其精確性，例如，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械－電氣故障。
譜線數(shù)設(shè)置
譜線數(shù)設(shè)置與頻帶寬度選擇同樣重要，分辨率譜線數(shù)量的選擇決定了頻譜分析中頻率數(shù)據(jù)的精度和分辨率。如：選擇120000CPM的頻帶寬度，400條分辨率譜線，用頻帶寬度除以分辨率譜線數(shù)，很容易計(jì)算出分辨率譜線的頻率寬度，但在一條譜線上很可能包含幾個(gè)不同的頻率。同時(shí)，F(xiàn)FT頻譜只能顯示出一個(gè)振動(dòng)峰，仿佛只有一個(gè)振動(dòng)頻率成分。
理解頻帶寬度、分辨率譜線以及頻率精度之間的關(guān)系是很重要的。
舉例說明：假設(shè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵工作轉(zhuǎn)速為2985RPM，可能發(fā)生的機(jī)械故障有不平衡、松動(dòng)、對(duì)中不良等，產(chǎn)生的振動(dòng)頻率為1倍頻和2倍頻 (2985CPM和5970CPM)。另外，假設(shè)電機(jī)為兩極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，可能發(fā)生的電氣故障有繞組短路或斷路、氣隙不均、轉(zhuǎn)子線棒折斷等，這都會(huì)使轉(zhuǎn)子和定子間產(chǎn)生不平衡電磁力而引起振動(dòng)，這些電氣故障產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交流電 (AC) 頻率有關(guān)。電機(jī)為兩極電機(jī)，定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度是交流電頻率的1倍即3000CPM（假設(shè)交流電頻率為50Hz或3000CPM）。
本例中，可能發(fā)生機(jī)械故障和（或）電氣故障，兩者故障的典型振動(dòng)頻率只相差15CPM (3000CPM－2985CPM=15CPM)。當(dāng)設(shè)定頻帶寬度和分辨率譜線數(shù)量分別為120000CPM和400條時(shí)，F(xiàn)FT分析將不能區(qū)分電氣故障和機(jī)械故障的頻率成分，因?yàn)檫@時(shí)的頻率分辨率為300CPM，3000CPM和2985CPM的頻率成分在同一條譜線上顯示。
有時(shí)，不對(duì)中故障會(huì)導(dǎo)致兩倍頻振動(dòng)。在上例中，它可能是6000CPM (2×3000RPM = 6000CPM)，電氣故障引起振動(dòng)的頻率通常是交流電頻率的兩倍 (6000CPM)，這里，機(jī)械故障振動(dòng)頻率 (5970CPM) 和電氣故障振動(dòng)頻率 (6000CPM) 僅相差30CPM。在頻率分辨率為300CPM的頻譜分析中，也不能區(qū)分和分辨這兩種故障。
從感應(yīng)電機(jī)的診斷可以明顯看出，在振動(dòng)分析時(shí)應(yīng)該特別注意那些振動(dòng)頻率接近的故障，選擇頻譜分析的頻帶寬度和分辨率譜線數(shù)量時(shí)，要綜合考慮這些因素。因此，如果需要區(qū)分感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障頻率和電氣故障頻率，建議采用一個(gè)額外的頻譜分析，至少在一個(gè)水平方向或一個(gè)垂直方向上的FFT使用0到12000CPM的頻帶寬度，3200分辨率譜線。這將提供可以區(qū)分機(jī)械故障頻率和電氣故障頻率的略小于4CPM的頻譜分辨率。
相信通過上文的介紹，大家對(duì)機(jī)械振動(dòng)分析的寬帶與譜線數(shù)也有了進(jìn)一步的了解。更多相關(guān)資訊敬請登陸：http://diyixiang.com.cn歡迎來電咨詢、到廠洽談。
