基于声发射检测的滑动轴承故障诊断方法研究

发布时间：2020-11-13 06:21

　　 滑动轴承是旋转机械的重要支撑部件,其安全稳定运行关系到整个机组的安全性和稳定性。传统的滑动轴承故障监测与诊断方法存在一些不足之处,不能良好地将故障类型与特征参数对应起来。本文采用声发射检测技术来监测和分析轴承的运行状况,找出轴承状态与声发射信号特征之间的定性或定量的关系,实现对轴承的运行工况状态进行判定。 用理论方法分析了滑动轴承声发射信号的特点以及产生的机理,通过研究发现,声发射信号的能量主要来源于轴瓦与油液之间的摩擦。作为理论分析算例,本文以300MW汽轮发电机组模拟转子实验台的一个轴承为研究对象,计算了其功率损失(声发射信号能量与滑动轴承功率损失成正比)与变工况之间的关系,得出如下结论:润滑油温度升高,轴承功率损失减小;轴承载荷增大,功率损失增大;润滑油量减小,功率损失增大。 分析了滑动轴承声发射信号的特点,采用小波分解和重构的方法提取轴承摩擦的声发射信号,并在此基础上采用自相关等波形分析方法以及传统特征参数等方法来分析声发射信号,以建立起轴承运行状态与声发射特征参数之间的关系。 采用现场试验和实验室实验方法,找出了能有效反映轴承运行状态的声发射特征参数,如能量率、频率中心、自相关系数最大值等参数,并提出了一种新的能反映信号不稳定程度的参数——频谱能量不稳定度,并得到了升降速过程、变工况过程以及故障过程中,轴承运行状态与声发射特征参数之间的关系,建立起了滑动轴承异常工况与声发射信号特征参数之间的定性关系,并在此基础上确定了判定故障及轴承运行状态的方法及标准。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH133.31
【部分图文】：

3.1滑动轴承声发射机理分析 3.1.1干摩擦状态下的声发射机理图3.1是轴瓦与轴颈接触部分的局部放大图，从图中可以看出，在轴颈处于旋转状态下，大量的轴瓦和轴颈的表面突起部分发生接触摩擦，造成干摩擦，使得轴瓦分子晶体和轴颈分子晶体的晶格吸收能量，当积累到一定程度后，晶格发生位错或滑移释放能量，产生了弹性波，从而发生了声发射现象。图3.1轴承干摩擦状态局部放大图 3.1.2半干摩擦状态下的声发射机理从图3.2可以看出，随着转速的增加，油膜的渐渐形成，使得油膜开始部分承担轴承的载荷，轴瓦承受的载荷逐步减小，轴颈与轴瓦的接触由紧密接触逐步分离。从图中可以看出，部分的轴瓦和轴颈的表面突起部分发生接触摩擦，造成半干摩擦，同时由于轴颈旋转带动润滑油流动

图3.1轴承干摩擦状态局部放大图 3.1.2半干摩擦状态下的声发射机理从图3.2可以看出，随着转速的增加，油膜的渐渐形成，使得油膜开始部分承担轴承的载荷，轴瓦承受的载荷逐步减小，轴颈与轴瓦的接触由紧密接触逐步分离。从图中可以看出，部分的轴瓦和轴颈的表面突起部分发生接触摩擦，造成半干摩擦，同时由于轴颈旋转带动润滑油流动，产生了润滑油作用于轴颈和轴瓦表面的剪切力，这两种作用使得轴瓦分子晶体和轴颈分子晶体的晶格吸收能量，当积累到一定程度后，晶格发生位错或滑移释放能量，产生了弹性波，从而发生了声发射现象。

2轴承半干摩擦状态局部放大图 3.1.3正常润滑状态下的声发射机理从图3.3可以看出，当转速足够大的时候，轴瓦与轴颈己经由最开始的紧密接触变成完全分离，在轴瓦与轴颈间形成了完全的油膜，来支承轴承的载荷。由于轴瓦和轴颈的完全分离，使得两者之间的表面突起不再发生接触摩擦，而轴颈的旋转，产生了润滑油作用于轴颈和轴瓦表面的剪切力，使得轴瓦分子晶体和轴颈分子晶体的晶格吸收能量，当积累到一定程度后，晶格发生位错或滑移释放能量，产生了弹性波，从而发生了声发射现象。图3.3轴承正常运行状态下局部放大图一般来说，声发射来源于能量，也就是说声发射的能量来源于另外一种能量，因此可以得出，轴承的声发射能量主要来源于滑动轴承的功率损失。滑动轴承的功率损失来源于轴瓦与油液的摩擦、油液与油液的摩擦、油液与轴颈的摩擦以及轴瓦与轴颈的碰摩。在正常运行时主要是前面三种损失之和。在正常运行时
【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 靳攀科;滑动轴承状态声发射监测技术研究及其工程应用[D];长沙理工大学;2011年

2 靳倩;基于声发射检测的滑动轴承状态监测与诊断系统研究[D];长沙理工大学;2008年

3 陆利威;基于声发射技术的滑动轴承故障诊断[D];湖南科技大学;2010年

本文编号：2881852