峰值能量分析技術(shù)是上世紀(jì)70年代后期為檢測滾動軸承故障而開發(fā)的一種檢測技術(shù)。所謂峰值能量是指滾動軸承的滾珠在滾道上因各種原因造成的沖擊所引起的周期性脈動振動能量。據(jù)此設(shè)計的振動測量儀既可測量一般的振動位移、速度或加速度，又可測量振動峰值能量gSE，根據(jù)峰值能量gSE的特征，可以判斷運行中的軸承是否存在某種缺陷。

　　錦州石化公司設(shè)備研究院是在1993年末開展旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測工作的，先后引進(jìn)了美國恩泰克公司的預(yù)測維修系統(tǒng)以及配套的FASTTRACK和DP1500數(shù)據(jù)采集器。這些數(shù)據(jù)采集器都是集數(shù)據(jù)采集和頻譜分析為一體的便攜式儀器，它們除了能完成現(xiàn)場轉(zhuǎn)機(jī)振動的位移、速度、加速度等參量的數(shù)據(jù)采集和頻譜分析外，還提供了峰值能量分析的功能，供軸承、齒輪等部件故障診斷用。經(jīng)過近10年的現(xiàn)場使用，收到了不錯的效果。

　　是峰值能量信號處理過程。振動信號加速度傳感器測量到振動信號頻帶濾波器進(jìn)行過濾，濾除一些低頻率的振動信號，如不平衡、不對中和機(jī)械（世界機(jī)械制造業(yè)發(fā)展四大趨勢）松動等故障造成的信號。這是因為軸承故障造成的振動信號頻率較高但幅值通常比上述低頻振動信號的幅值低得多。不經(jīng)過過濾，軸承的故障信號不易檢出；高通濾波的閥值可調(diào)，例如有100，200，500，1000，2000和5000Hz可供選擇。濾波后的檢測信號通過一個峰峰值檢波器，輸出信號是一鋸齒形信號波形，再進(jìn)一步處理，可得到峰值能量的通頻幅值和峰值能量譜。

　　滾動軸承故障的發(fā)展過程一般有4個階段，在第一階段，軸承故障出現(xiàn)在超聲2060kHz，峰值能量在0.25gSE以下。第二階段，輕微的軸承故障開始敲擊出軸承的固有頻率段（0.52kHz），峰值能量在0.250.5gSE之間。第三階段，軸承出現(xiàn)磨損故障頻率和諧波出現(xiàn)振動峰值能量繼續(xù)增大（0.51.0gSE）.第四階段，故障將影響1倍頻分量并引起其他倍頻分量例如2倍頻和3倍頻的增大。軸承故障頻率和固有頻率消失被隨機(jī)振動或噪音代替，高頻量和峰值能量值很大。一般情況下在第三階段軸承就開始出現(xiàn)故障，為進(jìn)一步判斷軸承故障，分別計算出外環(huán)（BPFO），內(nèi)環(huán)（BPFI），軸承保持架（FTF）和滾動體旋轉(zhuǎn)（BSF）故障頻率，當(dāng)機(jī)組軸承處gSE譜中出現(xiàn)以上某一故障頻率，就可知該軸承哪一部位產(chǎn)生故障。

　　軸承故障一般總是先出現(xiàn)在軸承的外環(huán)或內(nèi)環(huán)上，在測檢中，通常先發(fā)現(xiàn)軸承外環(huán)和內(nèi)環(huán)故障頻率處出現(xiàn)信號；隨后出現(xiàn)的保持架故障的信號不在基頻上，而是以邊帶形式或邊帶差頻形式出現(xiàn)在軸承外環(huán)或內(nèi)環(huán)故障頻率兩側(cè)。當(dāng)發(fā)生較為嚴(yán)重的軸承故障時，軸承外環(huán)或內(nèi)環(huán)故障頻率兩側(cè)會被1倍頻轉(zhuǎn)速頻率邊帶族環(huán)繞；當(dāng)出現(xiàn)軸承故障頻率的諧波頻率且其兩側(cè)伴有1倍頻轉(zhuǎn)速頻率邊帶，則指示更為嚴(yán)重的損壞，應(yīng)盡快更換該軸承。

　　澳大利亞堪培拉BHP鋼鐵公司積累了大量數(shù)據(jù)，形成了自己的gSE判斷經(jīng)驗準(zhǔn)則。

　　不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的gSE峰值判斷標(biāo)準(zhǔn)也不同。對于3000r/min電機(jī)，通常當(dāng)峰值能量峰值小于0.6gSE時認(rèn)為運行良好，而在0.62.2gSE之間認(rèn)為正常，當(dāng)振動峰值能量超過2.2gSE，軸承故障形成，應(yīng)及時更換，防止抱軸（實測數(shù)值與測試位置和機(jī)械轉(zhuǎn)速有關(guān)）.

　　給水泵功率為440kW，轉(zhuǎn)速為2980r/min，電機(jī)用318單列向心滾珠軸承，有8個滾珠，根據(jù)式（1）-式（4）計算得出該軸承的4個故障頻率為：內(nèi)環(huán)故障頻率（BPFI）246Hz，外環(huán)故障頻率（BPFO）151Hz，滾動體故障頻率（BSF）98Hz，保持架故障頻率（FTF）18Hz.

　　對熱電廠進(jìn)行巡檢時，測得C點軸承峰值能量譜有明顯的軸承外環(huán)故障頻率及其大量的諧頻，光標(biāo)處是軸承外環(huán)故障頻率的6倍諧頻，在其周圍圍繞著1倍頻轉(zhuǎn)速邊帶，更為嚴(yán)重的是1倍頻轉(zhuǎn)速頻率及其諧頻的出現(xiàn)（與速度譜不同，正常情況下不會出現(xiàn)），預(yù)示著軸承故障已經(jīng)發(fā)展十分嚴(yán)重，隨時都可能徹底失效導(dǎo)致停機(jī)事故。

　　停機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸承外滑道表面點蝕嚴(yán)重，并有明顯微裂紋出現(xiàn)，如不及時更換軸承有燒毀電機(jī)惡性事故發(fā)生的可能性。更換軸承后，故障頻譜消失，電機(jī)運行恢復(fù)正常。

　　采用峰值能量技術(shù)可判斷滾動體、內(nèi)環(huán)、外環(huán)的工作表面的不規(guī)則損傷，如剝落、電蝕、裂紋、擦傷或滾道中進(jìn)入異（包括軸承損壞失落物）和保持架的磨損偏心等。但對于軸承存在的某些缺陷（如均勻的表面磨損或腐蝕等）的判斷還有局限性。

　　使用峰值能量譜進(jìn)行軸承故障診斷時應(yīng)注意以下幾點：（1）保證始終使用同樣的傳感器、測量位置和固定方式，最好采用加速度傳感器、螺栓或強(qiáng)磁座連接的固定方式；（2）峰值能量應(yīng)用最多的是通過觀察通頻幅值讀數(shù)的變化趨勢來判定機(jī)器的工作狀態(tài)，應(yīng)注意必須是同一種機(jī)器、用同樣的測量方法，才能借鑒關(guān)于幅值界限的經(jīng)驗值；（3）僅限滾動軸承，要注意區(qū)分非軸承內(nèi)部產(chǎn)生的沖擊振動引起的峰值能量譜線。

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