《鋼絲繩電葫蘆振動(dòng)檢測(cè)和評(píng)價(jià)》

1、鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)和評(píng)價(jià)河南省地方標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明1 編制的目的和意義電動(dòng)葫蘆是起重機(jī)械中最常用的輕小型起重設(shè)備，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，工作效率高被大量廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至 2015 年底，全國(guó)在用的電動(dòng)葫蘆有2000 多萬(wàn)臺(tái)。電動(dòng)葫蘆雖被國(guó)家定義為輕小型起重設(shè)備，但是目前已有的起重量可達(dá)100 噸。如此大批量、大噸位的起重設(shè)備若在使用的過(guò)程中發(fā)生故障，不僅影響工作效率，同時(shí)也存在著很大的安全隱患，為了保證使用過(guò)程中財(cái)產(chǎn)及生命安全，對(duì)其故障進(jìn)行檢測(cè)很有必要。導(dǎo)致電動(dòng)葫蘆事故發(fā)生的原因有很多，由于其80%的零部件都封存在電動(dòng)葫蘆外殼中，而年檢時(shí)僅憑宏觀檢測(cè)不能有效的發(fā)現(xiàn)電動(dòng)葫蘆內(nèi)部構(gòu)件運(yùn)

2、行情況，不能發(fā)現(xiàn)隱形故障，更無(wú)法對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)；這也使得年檢過(guò)程失去了部分安全檢驗(yàn)的意義，對(duì)使用單位日后的安全生產(chǎn)也埋下隱患；于是有必要研究一種方法來(lái)評(píng)價(jià)電動(dòng)葫蘆內(nèi)部是否有故障或隱患存在。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)與故障診斷技術(shù)經(jīng)過(guò)30 多年的研究和發(fā)展，已經(jīng)較為成熟，并進(jìn)入到了實(shí)用階段。它對(duì)保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都起到了非常重要的積極作用。我國(guó)政府十分重視設(shè)備故障診斷和狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用，相繼出臺(tái)了一系列的法規(guī)制度來(lái)推動(dòng)這項(xiàng)工作的實(shí)施。尤其是于 2002年 11 月 1 日開(kāi)始實(shí)施的“安全生產(chǎn)法”，更加清楚地表明國(guó)家對(duì)企業(yè)設(shè)備運(yùn)行的安全性問(wèn)題給予了高度的重視。我院積極響應(yīng)國(guó)家政

3、策，長(zhǎng)期以來(lái)專(zhuān)注于安全檢測(cè)技術(shù)研究，并聯(lián)合鄭州大學(xué)振動(dòng)工程研究所開(kāi)展機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)和故障診斷技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。針對(duì)檢測(cè)電動(dòng)葫蘆內(nèi)部時(shí)不方便、情況復(fù)雜的現(xiàn)狀，提出基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)葫蘆內(nèi)部缺陷的技術(shù)研究，并對(duì)電動(dòng)葫蘆內(nèi)部是否有故障進(jìn)行評(píng)價(jià)， 對(duì)于看似 “健康” 的電動(dòng)葫蘆發(fā)現(xiàn)其隱患， 建立對(duì)應(yīng)的安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)。因此，編制鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)及結(jié)果評(píng)定方法地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于滿足鋼絲繩電動(dòng)葫蘆使用的實(shí)際需要，提過(guò)我國(guó)起重機(jī)行業(yè)的檢測(cè)技術(shù)水平，保障電動(dòng)葫蘆使用安全等方面具有重要意義。2 任務(wù)來(lái)源及編制原則和依據(jù)2.1 該標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源于河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)化處。2.2 該標(biāo)準(zhǔn)是在吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)

4、技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)課題研究成果、技術(shù)試驗(yàn)研究結(jié)果和使用經(jīng)驗(yàn)，廣泛征求國(guó)內(nèi)同行及使用單位的意見(jiàn)，充分考慮我國(guó)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的行業(yè)現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，作為制定本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)。制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)既考慮實(shí)用性和可操作性，也力求使技術(shù)要求與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相近，既要符合國(guó)內(nèi)外行業(yè)發(fā)展需要，也要符合國(guó)情。2.3 標(biāo)準(zhǔn)格式符合GB/T1.1-2009 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第 1 部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)規(guī)則。2.4 與國(guó)家法規(guī)、法律和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。2.5 統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的名詞、術(shù)語(yǔ)、規(guī)格代號(hào)及技術(shù)要求等。3 本標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程3.1 組建標(biāo)準(zhǔn)制定工作組從 2016 年 6 月，隨著國(guó)家橋架類(lèi)及輕小型起重機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢

5、驗(yàn)中心的建設(shè)，由河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院牽頭，成立了院內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)制定小組， 該工作小組由院總工程師劉愛(ài)國(guó)擔(dān)任組長(zhǎng)， 主要成員有雷慶秋、尹獻(xiàn)德、李娟娟、王允、杜鑫、王國(guó)防、熊亞飛、賈森、趙九峰等。鄭州大學(xué)成立了董新旻研究團(tuán)隊(duì)，主要成員有郝旺身、張炎磊等。河南省起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在起重機(jī)械行業(yè)中征集了參加起草單位，組建了由河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院、鄭州大學(xué)、河南新科起重機(jī)股份有限公司等單位組成的起草工作組，并對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展調(diào)研和起草工作。3.2 振動(dòng)檢測(cè)儀器的選用振動(dòng)檢測(cè)的設(shè)備有很多種，工作組多方調(diào)查資料并向鄭州大學(xué)機(jī)械振動(dòng)研究所的專(zhuān)家請(qǐng)教，確定了振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的選用，該設(shè)備應(yīng)具備以下的

6、功能：一般采用由傳感器、濾波放大器、指示器和電源裝置等組成的測(cè) 量?jī)x表，允許采用能取得同樣結(jié)果的其他儀器。測(cè)量?jī)x器應(yīng)具有測(cè)量振 動(dòng)寬頻帶均方根的能力，其在直讀時(shí)能指示或記錄振動(dòng)速度的均方根值。根據(jù)振動(dòng)準(zhǔn)則可以要求進(jìn)行位移、 速度、 加速度三者結(jié)合在一起的測(cè)量。測(cè)量?jī)x器的通頻響應(yīng)范圍至少為10Hz-10000Hz。 測(cè)量?jī)x器盡可能采用電池為電源裝置。測(cè)量?jī)x器需定期校準(zhǔn)，保證可靠的測(cè)量結(jié)果。經(jīng)調(diào)研論證之后，本實(shí)驗(yàn)采用的振動(dòng)信號(hào)測(cè)試采集儀為由鄭州恩普特科技股份有限公司出品的PDE例設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該振動(dòng) 測(cè)試儀器方便攜帶，可對(duì)工廠重要設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析。綜合評(píng)價(jià)、故障檢測(cè)等、

7、適用于設(shè)備的離線巡檢檢測(cè)及智能分析，該產(chǎn)品具有 2 個(gè)傳感器探頭，采用磁鐵吸附的接觸式振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，可現(xiàn)場(chǎng)獲得數(shù)據(jù)的加速度峰值、速度有效值（均方根值或稱(chēng)振動(dòng)烈度）、位移峰-峰值 或?qū)崟r(shí)頻譜圖；也可將儀器帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在相關(guān)軟件上進(jìn)行更為詳細(xì)深入的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析。PDE毀備狀態(tài)檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)技術(shù) 性能符合我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13823.3中正弦激勵(lì)法振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。該測(cè)試 系統(tǒng)滿足上述儀器選用功能。圖1為實(shí)驗(yàn)用振動(dòng)測(cè)試儀。恩普特PDES-E圖1.振動(dòng)測(cè)試儀3.3 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)過(guò)程情況調(diào)查與研究3.3.1 電動(dòng)葫蘆旋轉(zhuǎn)部件主要故障形式分析振動(dòng)檢測(cè)最主要是針對(duì)電動(dòng)葫蘆的旋轉(zhuǎn)部件，

8、即電動(dòng)葫蘆的電動(dòng)機(jī)所 驅(qū)動(dòng)的減速系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)振動(dòng)參數(shù)、波形圖與頻譜圖確定出該 葫蘆齒輪箱的故障情況。在電動(dòng)葫蘆的減速箱中主要存在以下故障情況， 見(jiàn)表1:表1：電動(dòng)葫蘆齒輪箱主要故障形式電動(dòng)葫蘆揖輪箱部件名稱(chēng)故障形式齒輪局部斷齒；磨損；點(diǎn)蝕；膠合；齒根疲勞裂紋齒輪輪體輪緣、腹板等損傷；變形；彈簧、螺桿折斷： 四圈裂紋；變出損傷箱體變形；剛度不夠：密封不良；嚴(yán)重?fù)p傷，變形軸軸不對(duì)中；軸彎曲；軸不平衡；軸裂紋軸承內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾動(dòng)體的點(diǎn)蝕，疲勞剝落；保持架損壞；燒傷；滾珠脫落3.4 電動(dòng)葫蘆齒輪箱故障診斷方法的研究由于電動(dòng)葫蘆減速器的特殊性，齒輪、軸承、軸之間的減速關(guān)系，工 作組分析了齒輪和

9、軸承的工作機(jī)理，并做了大量的數(shù)學(xué)建模工作，同時(shí)也 針對(duì)齒輪和軸承的故障給出了比較直觀的故障診斷方法，以及故障診斷方 法的研究?jī)?nèi)容。以下就齒輪和軸承最常用的故障診斷方法做分析。3.4.1 齒輪的故障診斷方法齒輪的建議診斷主要是通過(guò)振動(dòng)與噪聲分析法進(jìn)行的，包括聲音診斷法，振動(dòng)診斷法以及沖擊脈沖法等。 進(jìn)行齒輪故障簡(jiǎn)易診斷的目的，是迅速 判斷齒輪是否處于正常的工作狀態(tài)，對(duì)于異常工作狀態(tài)的齒輪再進(jìn)行精密 的診斷分析或是采取其他措施。當(dāng)然，在許多情況下，根據(jù)對(duì)振平的分析， 也可查出一些簡(jiǎn)單的故障。本節(jié)主要介紹最常用參數(shù)判斷法。判定參數(shù)法是利用齒輪振動(dòng)的速度信號(hào)或是加速度信號(hào)來(lái)計(jì)算出某 一特征向量，根據(jù)其

10、大小來(lái)判定齒輪所處工作狀態(tài)的方法。衡量設(shè)備振動(dòng) 值最直接的方法是計(jì)算信號(hào)的均方根值，他能反映出設(shè)備的振動(dòng)水平，類(lèi) 似的有量綱參數(shù)還有均方根幅值，斜度及峭度等。不過(guò)這些有量綱參數(shù)值 雖然會(huì)隨著故障的發(fā)展而上升，但是也極易受工作條件、比如轉(zhuǎn)速、載荷 等的影響，有事很難加以區(qū)分，有時(shí)為了便于診斷，常用量綱為一的參數(shù) 指標(biāo)作為診斷指標(biāo)，他們的特點(diǎn)是對(duì)故障信息敏感；而對(duì)信號(hào)的絕對(duì)大小 和頻率變化不敏感，這些量綱為一的參數(shù)有：波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖 指標(biāo)、裕度指標(biāo)及峭度指標(biāo)，這些指標(biāo)適應(yīng)于不同的情況，沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)劣 之分。表2為一個(gè)用量綱為一的參數(shù)診斷齒輪故障的實(shí)例，新齒輪經(jīng)過(guò)了疲勞剝落故障，振動(dòng)信號(hào)有明

11、顯的沖擊脈沖，除波形參數(shù)外，各參數(shù)指標(biāo) 均有明顯上升。表2.齒輪振動(dòng)信號(hào)的量綱為一的參數(shù)診斷實(shí)例齒輪類(lèi)型裕度指標(biāo)峭度指標(biāo)脈沖指標(biāo)峰值指標(biāo)波形參數(shù)新四*匕4.1432.6593.5362.8761.233壞齒輪7.2464.3356.1224.7971.276另外還有一種對(duì)齒輪早起故障有效的檢測(cè)是識(shí)別方法是基于時(shí)序建模和波形參數(shù)結(jié)合的綜合檢測(cè)方法。 在時(shí)序RA(n)模型中，i n可作為表征齒輪狀態(tài)運(yùn)行的一組參數(shù)，當(dāng)齒輪狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，這組參數(shù)的個(gè)數(shù)和數(shù)值將隨之變化，此時(shí)，如果還用原來(lái)的參數(shù)計(jì)算殘差，則2將會(huì)增加，而ai將不再是白噪聲，因此檢驗(yàn)ai是否是白噪聲可以用來(lái)檢測(cè)齒輪的狀態(tài)，但是計(jì)算工作量

12、要比計(jì)算 2大一些，所以實(shí)際工作中采用前者，用歸一化 的殘差平方和NRSS參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)齒輪的總的狀態(tài)，歸一化殘差平方和NRSS 由下式計(jì)算：2 NRSS x式中：一振動(dòng)信號(hào)的方差首先從正常齒輪振動(dòng)信號(hào)采樣得到Xi ,并由此計(jì)算出峭度指標(biāo)Kv0、殘 差指標(biāo)*、NRSS,及i n并暫存。實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)，將采樣信號(hào)用原模型參數(shù)計(jì)算出 (、；和NRSS,將他們 和正常狀態(tài)下的Kv。、2。和NRSS,相比，在多次檢測(cè)中若三個(gè)參數(shù)都超過(guò)閾值達(dá)5。,則判定齒輪有故障。某實(shí)驗(yàn)齒輪的參數(shù)為：m=3mm,齒數(shù)z=50,齒寬b=20mm,表3為對(duì) 正常狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)建立的 AR（17）模型，并計(jì)算出監(jiān)測(cè)參數(shù)值，以及在

13、該齒輪發(fā)生嚴(yán)重點(diǎn)蝕時(shí)所計(jì)算出的檢測(cè)參數(shù)值，可以看出，上述方法是有 效可行的。表3.齒輪正常與點(diǎn)蝕狀態(tài)下的參數(shù)值正常狀態(tài)嚴(yán)重點(diǎn)蝕增加倍數(shù)參數(shù)Kv02 a0NRSSKv2 aNRSSKv/Kv。2 ； 2 a / a0NRSS/ NRSS計(jì)算值2.0413.080.2638.0939.841.4423.963.055.483.4.2滾動(dòng)軸承的故障診斷法在利用振動(dòng)對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷的過(guò)程中，通常是將測(cè)得的振動(dòng) 值（峰值、有效值等）與預(yù)先給定的某種判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，根據(jù)實(shí)測(cè)的 振值是否超出了標(biāo)準(zhǔn)給出的界限來(lái)判斷軸承是否出了故障，以決定是否需 要進(jìn)一度進(jìn)行精密診斷。因此，判定標(biāo)準(zhǔn)就顯得十分重要。用于

14、滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)易診斷的判定標(biāo)準(zhǔn)就顯得十分重要。（1）振幅值診斷法這里所說(shuō)的振幅值是指峰值Xp、均值X （對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)為半個(gè)周期內(nèi) 的平均值，對(duì)于軸承沖擊振動(dòng)為經(jīng)絕對(duì)值處理后的平均值）以及均方根值 （有效值）Xrms。這是一種最簡(jiǎn)單、最常用的診斷方法，他是通過(guò)將實(shí)測(cè) 的振幅與判定標(biāo)準(zhǔn)中給定的只進(jìn)行比較來(lái)診斷的。峰值反映的是某時(shí)刻振 幅的最大值，因而它適用于類(lèi)似表面點(diǎn)蝕損傷之類(lèi)的具有瞬時(shí)沖擊的故障診斷。另外，對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的情況（如 300r/min以下）也常采用峰值進(jìn)行診斷。均值用于診斷的效果與峰值基本一樣， 具優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)值較峰值穩(wěn)定，但一般用于轉(zhuǎn)速教高的情況(如 300r/min以上)。均方根值是對(duì)

15、時(shí)間平均的，因而它適用于磨損之類(lèi)的振幅值隨時(shí)間緩慢變化的故障診斷。(2)波形因素診斷法波性因素定義為峰值與均值之比x p x值過(guò)大時(shí)，表明滾動(dòng)軸承可能有點(diǎn)蝕，而Xp.X過(guò)小時(shí)，則可能發(fā)生了磨損(3)波峰因素診斷法波形因素定義為峰值與均方根值之比Xp/Xrms ,該值用于滾動(dòng)軸承建議診斷的有點(diǎn)在于他不受軸承尺寸、轉(zhuǎn)速及載荷的影響， 也不受傳感器，放大器等一、二次儀表靈敏度變化的影響，該值適用于點(diǎn) 蝕類(lèi)故障的診斷，通過(guò)對(duì)Xp/Xrms值隨時(shí)間變化趨勢(shì)的檢測(cè)，可以有效的 對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，并能反映故障的變化發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)滾動(dòng)軸 承無(wú)故障時(shí)，Xp/Xrms為較小的一般指，一旦軸承出現(xiàn)了損傷，則

16、會(huì)產(chǎn)生 沖擊信號(hào)，振動(dòng)峰值明顯增大，但此時(shí)均方根值尚無(wú)明顯增大，故Xp/Xrms 增大；當(dāng)故障不斷擴(kuò)展，峰值逐漸到達(dá)極限后，均方根值開(kāi)始增大，Xp/Xrms 逐步減小，直到恢復(fù)到無(wú)故障時(shí)的大小。(4)概率密度診斷法峭度，定義為歸一化的4階中心矩，即x x p x dx 4式中：x-瞬時(shí)振幅x-振動(dòng)幅度p(x)-概率密度-標(biāo)準(zhǔn)差振幅滿足正態(tài)分布規(guī)律的無(wú)故障軸承，其峭度約為 3 著故障的出現(xiàn)和發(fā)展，峭度值具有與波峰因數(shù)類(lèi)似的變化趨勢(shì)，此方法的有點(diǎn)在于與軸承的轉(zhuǎn)速、尺寸和載荷無(wú)關(guān)，主要適用于點(diǎn)蝕類(lèi)故障的診斷。（5）脈沖沖擊法（SPM法）脈沖沖擊法的院里是，滾動(dòng)軸承運(yùn)行中有缺陷（如剝落、裂紋、磨損和混

17、入雜物）時(shí)就會(huì)產(chǎn)生沖擊，引起脈沖性振動(dòng)，由于阻尼的作用，脈沖性振動(dòng)是一種衰減性振動(dòng)，因而沖擊脈沖的強(qiáng)弱反映了故障的程度。當(dāng)滾動(dòng)軸承無(wú)損或是有及微小的損傷時(shí)，脈沖值很小，隨著故障的發(fā)展，脈沖值逐漸增大。當(dāng)沖擊能量達(dá)到初始值的 1000倍時(shí)，就認(rèn)為該軸承的壽命已經(jīng)結(jié)束，當(dāng)軸承的工作表面出現(xiàn)損傷，所產(chǎn)生的實(shí)際脈沖值用dBsv表示，它與初始脈沖值dBi只差成為標(biāo)準(zhǔn)沖擊能量dBN。dBN dBsv dBi根據(jù) dBN 值可以將軸承的工作狀態(tài)分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行診斷。0 dBN 20dB 綠區(qū)，軸承工作狀態(tài)良好，為正常狀態(tài)；20dB dBN35dB黃區(qū)，軸承有輕微損傷，警告狀態(tài)；35dB dBN 60dB紅區(qū)

18、，軸承有嚴(yán)重?fù)p傷，為危險(xiǎn)工作狀態(tài)。沖擊脈沖法在現(xiàn)場(chǎng)使用之中往往由于經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)設(shè)備工況條件開(kāi)率步驟造成的診斷損失。因此采用此方法進(jìn)行診斷是應(yīng)注意以下幾方面問(wèn)題。 傳感器的安裝對(duì)于固定式安裝的SPM傳感器，經(jīng)常會(huì)由于機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法完全達(dá)到SPM傳感器的安裝標(biāo)準(zhǔn)，造成信號(hào)的衰減。 設(shè)備安裝條件對(duì)滾動(dòng)軸承狀態(tài)有明顯影響的設(shè)備安裝因素主要有：不 對(duì)中和軸彎曲。這兩種安裝狀態(tài)都會(huì)使軸承產(chǎn)生不均勻載荷，對(duì)軸承油膜 的行程造成沖擊值加大，行程無(wú)報(bào)警，因此，對(duì)此類(lèi)軸承，在加強(qiáng)監(jiān)護(hù)的 同時(shí)，對(duì)其報(bào)警限值要適當(dāng)放寬。對(duì)輔助傳動(dòng)軸承的考慮對(duì)于輔助傳動(dòng)軸承，由于經(jīng)常處于從動(dòng)輕載荷 狀況，因此沖擊值比其正常載

19、荷下獲得的標(biāo)準(zhǔn)值小得多，但是同時(shí)由于在 容易受其它軸承或齒輪沖擊值的影響，使沖擊值快速提高，因此對(duì)此類(lèi)軸 承放寬其下限，但上限應(yīng)基本不變。3.5 電動(dòng)葫蘆振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)采集在2017年的12月25日，工作組成員在河南省新鄉(xiāng)市長(zhǎng)垣縣河南新科起重有限公司進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集工作。在該次的采集工作中共采集12臺(tái)電動(dòng)葫蘆數(shù)據(jù)。2018年5月4日，工作組成員在河南省商丘四海能源科技有限公司進(jìn) 行采集工作，在該次的采集中，共采集 10臺(tái)電動(dòng)葫蘆數(shù)據(jù)。圖2是現(xiàn)場(chǎng) 采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的照片。圖2.現(xiàn)場(chǎng)采集照片3.6 振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理振動(dòng)數(shù)據(jù)的處理有兩種方式，第一種是在振動(dòng)測(cè)試儀上直接觀看， 可以 清晰的看到振動(dòng)參數(shù)信息、

20、波形圖、頻譜圖；在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)就可以根據(jù)參數(shù) 進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷故障，是一種比較方便快捷的故障判別方法；圖 3是現(xiàn)場(chǎng) 采集到的信號(hào)在振動(dòng)測(cè)試儀屏幕上顯示的參數(shù)、波形圖及頻譜圖信息。但 是研究針對(duì)不同的算法的到的判別結(jié)果是由所不同的，而且設(shè)備中的算法 是固定的嵌入式、是無(wú)法更改的，如果使用其他的算法進(jìn)行信號(hào)分析就存 在一定的局限性。如果想進(jìn)一度做深度分析的話，需要將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出， 利用數(shù)據(jù)處理平臺(tái)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得出相應(yīng)的參數(shù)或是圖形數(shù) 據(jù)。圖4為工作組人員將數(shù)據(jù)導(dǎo)出后通過(guò) Matlab軟件進(jìn)行波形圖和頻譜圖 的處理結(jié)果。圖5為工作組采用Matlab軟件對(duì)振動(dòng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析所 得到的參數(shù)、波形

21、圖與頻譜圖。采用將數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行在分析的方法不僅方 便更深入的研究各個(gè)參數(shù)與特征故障之間的聯(lián)系，在算法的選擇上也較為 靈活。圖3.儀器分析主要參數(shù)、波形圖、頻譜圖圖4 .工作組matlab編程分析波形圖、頻譜圖圖5.工作組Matlab編程分析振動(dòng)檢測(cè)參數(shù)3.7 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)結(jié)果評(píng)定3.7.1 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集工作在本說(shuō)明3.5中已經(jīng)陳述了，在該地標(biāo)的制定中，工作組就現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采集到兩組鋼絲繩電動(dòng)葫蘆額振動(dòng)數(shù)據(jù) 進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合表6,進(jìn)行鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的等級(jí)評(píng)價(jià)。3.7.2 1井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆1井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆基本情況描述：額定起重量10t,

22、電動(dòng)機(jī)功13.5kW, 在役約12年，位置：河南新科起重機(jī)有限公司備件倉(cāng)庫(kù)，平時(shí)很難達(dá)到 額載運(yùn)行，一般都是50%額載工作，工作時(shí)間為全天的1/8。針對(duì)這樣的一臺(tái)電動(dòng)葫蘆，計(jì)算出的Point1-Point6點(diǎn)振動(dòng)烈度，和級(jí)別以及所屬工作 區(qū)間分別見(jiàn)表7,檢測(cè)結(jié)果顯示，該葫蘆的工作狀態(tài)級(jí)別是“良”，符合1 井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的使用狀態(tài)。表4.1井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆安全評(píng)價(jià)表點(diǎn)振動(dòng)烈度類(lèi)別級(jí)別區(qū)間段備注point11.5690第R類(lèi)1.18-2.8B良Point21.2188第R類(lèi)1.18-2.8B良Point32.9485第R類(lèi)2.8-4.5B良Point43.0148第R類(lèi)2.8-4.5B良Poin

23、t52.2220第R類(lèi)1.18-2.8B良Point62.2264第R類(lèi)1.18-2.8B良3.7.3 2并鋼絲繩電動(dòng)葫蘆基本情況描述：2井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆基本情況描述：額定起重量 10t,電動(dòng)機(jī)功率13.5kW,在役時(shí)間1月，位于河南省新科起重機(jī)有限公司電動(dòng)葫蘆生產(chǎn)車(chē) 間。計(jì)算出Point1-Piont6點(diǎn)的振動(dòng)烈度進(jìn)行分析比對(duì)。由于該鋼絲繩電動(dòng) 葫蘆剛投入使用，工作組有意針對(duì)這樣的一臺(tái)電動(dòng)葫蘆做了振動(dòng)檢測(cè)，并 對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，見(jiàn)表 8所示。從表中可以看出2井鋼絲繩電動(dòng) 葫蘆的狀態(tài)也與測(cè)試結(jié)果相吻合。表5.1井鋼絲繩電動(dòng)葫蘆安全評(píng)價(jià)表點(diǎn)振動(dòng)烈度類(lèi)別級(jí)別區(qū)間段備注point10.4293

24、第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良Point20.4339第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良Point30.3365第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良Point40.3422第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良Point50.3144第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良Point60.3164第R類(lèi)0.28-0.45A優(yōu)良3.8 標(biāo)準(zhǔn)制定工作啟動(dòng)會(huì)2018年1月，由河南省起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在河南省特種設(shè) 備安全檢測(cè)研究院召開(kāi)了鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)及結(jié)果評(píng)定方法 標(biāo)準(zhǔn)制訂工作啟動(dòng)會(huì)。由河南省起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)尹獻(xiàn)德 主持，參加會(huì)議單位和人員有：河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院技術(shù)總工 劉愛(ài)國(guó)、鄭州大學(xué)教

25、授董新旻、鄭州大學(xué)副教授郝旺身、河南省特種設(shè)備 安全檢測(cè)研究院國(guó)家橋架類(lèi)及輕小型起重機(jī)械質(zhì)量檢驗(yàn)中心的全體技術(shù) 人員也參加了該次會(huì)議，此次會(huì)議收的主要成果有：1）確立了本標(biāo)準(zhǔn)編制的總體思路和框架，框架的內(nèi)容包括：范圍、 引用文件、術(shù)語(yǔ)、振動(dòng)檢測(cè)是測(cè)點(diǎn)的布置、鋼絲繩電動(dòng)葫蘆按照 功率進(jìn)行分類(lèi)的必要性。2）確立了參照標(biāo)準(zhǔn)ISO 2372進(jìn)行評(píng)價(jià)研究的可能性。3）提出增加檢測(cè)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的數(shù)量，并出具相應(yīng)檢測(cè)報(bào)告。3.9 標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)與征求意見(jiàn)2018年5月22日，河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)化處在河南特檢院舉 行了 2018年河南省地方標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)答辯會(huì)，本標(biāo)準(zhǔn)得到了各位到場(chǎng)專(zhuān)家的 肯定，并順利通過(guò)答辯，與

26、預(yù)立項(xiàng)。2018年7月20日，該標(biāo)準(zhǔn)形成了征求意見(jiàn)稿，并在河南省地方標(biāo)準(zhǔn) 公共服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站上公開(kāi)征求意見(jiàn)。4標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)全新的標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)在參考國(guó)內(nèi)外振動(dòng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，主要根據(jù)國(guó)內(nèi)振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研究成果、應(yīng)用現(xiàn)狀、典型應(yīng)用案例、 使用經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展趨勢(shì)， 確定了標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容， 主要內(nèi)容如下： 范圍；規(guī)范性引用文件；術(shù)語(yǔ)和定義；檢測(cè)方法與操作條件；檢測(cè)結(jié)果評(píng)定；檢測(cè)報(bào)告。此外，還有“附錄 A 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)檢測(cè)報(bào)告格式” 。4.1 范圍明確了該標(biāo)準(zhǔn)適用的對(duì)象及范圍為鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，且額定起重量大于5噸，電機(jī)功率大于7.5kW。工作組這里考慮到的是，如果是額定起重量或是

27、噸位很小的電動(dòng)葫蘆檢修起來(lái)比較方便、檢修的成本也不高。而且小噸位電動(dòng)葫蘆較大噸位電動(dòng)葫蘆發(fā)生事故的概率要小一些，故不再考慮噸位較小的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆采用振動(dòng)檢測(cè)的方法。工作組分析了電動(dòng)葫蘆工作工程中空載和負(fù)載對(duì)振動(dòng)檢測(cè)關(guān)鍵參數(shù)值的影響，明確了電動(dòng)葫蘆按照額定功率進(jìn)行級(jí)別劃分的依據(jù)。如果是針對(duì)電動(dòng)葫蘆減速箱進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)的話，不再考慮電動(dòng)葫蘆沿軌道行走的狀態(tài)，只考慮電動(dòng)葫蘆的空載升降、負(fù)載升降狀態(tài)。電如果在空載升降和負(fù)載升降的過(guò)程中都對(duì)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，這首先是增加了振動(dòng)檢測(cè)的工作量，其次這樣長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試屬于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的范疇，這里不再討論，而值關(guān)注檢測(cè)過(guò)程中空載和負(fù)載對(duì)振動(dòng)關(guān)鍵參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)的過(guò)

28、程中我們選用 8 臺(tái)電動(dòng)葫蘆、采集了這8 臺(tái)電動(dòng)葫蘆在空載上升和額載上升狀態(tài)的烈度、方根幅值、平均幅值三個(gè)參數(shù)，并將這8 組數(shù)據(jù)以圖表形式進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)比可得出在空載上升的情況下的到的數(shù)值比在額載上升情況下得到的參數(shù)值有所增加，這也說(shuō)明了在空載狀態(tài)下的整體振動(dòng)比在負(fù)載狀態(tài)下的振動(dòng)要強(qiáng)烈，故后續(xù)的振動(dòng)檢測(cè)參數(shù)的采集均在空載狀態(tài)下進(jìn)行。此處所說(shuō)的負(fù)載不涉及歪拉斜吊等違規(guī)操作時(shí)的振動(dòng)參數(shù)檢在舁 廳P空載額載13.543.4023.283.1032.492.1142.771.9652.281.8961.951.8673.773.6183.313.37圖6:空載上升和額載上升狀態(tài)下的振動(dòng)烈度值在舁 廳

29、P空載額載12.612.5422.582.4231.7871.4341.911.3251.761.2561.531.2672.922.5282.632.45圖7:空載上升和額載上升狀態(tài)下的方根幅值在舁 廳P空載額載12.622.5922.882.6932.051.6942.231.5651.981.4961.701.4873.272.9482.902.81圖8:空載上升和額載上升狀態(tài)下的平均幅值4.2 規(guī)范性引用文件列舉了因本規(guī)程引用的而成為本規(guī)程的條款的技術(shù)規(guī)范目錄。4.3 術(shù)語(yǔ)和定義規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)和定義。4.4 振動(dòng)檢測(cè)儀器要求與檢測(cè)環(huán)境要求檢測(cè)方法中對(duì)檢測(cè)儀器的測(cè)量要求以及測(cè)量精度提出

30、了要求、對(duì)測(cè)量 的技術(shù)要求也提出了要求；畫(huà)圖說(shuō)明了CD型電動(dòng)葫蘆和歐式電動(dòng)葫蘆在測(cè)量時(shí)的測(cè)點(diǎn)位置要求；對(duì)測(cè)量時(shí)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的啟停狀態(tài)以及帶載 要求給出限定。4.4.1 環(huán)境對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的影響系統(tǒng)在對(duì)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)注意測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)不受以下環(huán)境影響， 因?yàn)樵谝韵碌沫h(huán)境系統(tǒng)中測(cè)量，必定會(huì)增加測(cè)試數(shù)據(jù)的不確定性；以下環(huán) 境包括：溫度變化較快的場(chǎng)合。存在較強(qiáng)磁場(chǎng)的場(chǎng)合。存在較強(qiáng)聲 場(chǎng)的場(chǎng)合。電源波動(dòng)較厲害的場(chǎng)合。測(cè)量的時(shí)候一定要保證傳感器的 電纜的長(zhǎng)度，且現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)防止傳感器電纜線攪入某些封閉不嚴(yán)的旋轉(zhuǎn)部件 中。測(cè)量時(shí)應(yīng)設(shè)置好傳感器的方向，保證傳感器正交方向的正確定。 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，保證正確固定傳感器，

31、不降低測(cè)量的精度。4.4.2 振動(dòng)檢測(cè)時(shí)傳感器位置設(shè)定在振動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程中需要將加速度傳感器安放到電動(dòng)葫蘆的減速器殼體上，由于電動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)比較特殊，在結(jié)合所用采集設(shè)備的特性以及 參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14412-2005與GB/T 6075.3-2001,設(shè)計(jì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆振動(dòng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)為6個(gè)（這六個(gè)點(diǎn)分別用PiontlPiontl來(lái)表示），具體的采 集點(diǎn)圖形見(jiàn)圖5所示（a） CD電動(dòng)葫蘆采集點(diǎn)示意（b）歐式電動(dòng)葫蘆采集點(diǎn)示意圖9.振動(dòng)測(cè)試采集點(diǎn)示意圖在圖6中，Piontl和Piont2采集的數(shù)據(jù)主要為1軸的振動(dòng)數(shù)據(jù)，稱(chēng)為 第一組數(shù)據(jù)；Piont3和Piont4主要采集的數(shù)據(jù)主要來(lái)為2軸的振動(dòng)數(shù)據(jù)

32、， 稱(chēng)為第二組數(shù)據(jù)；Piont5和Piont6采集的數(shù)據(jù)主要為3軸的振動(dòng)數(shù)據(jù)，稱(chēng) 為第三組數(shù)據(jù)。其中每組振動(dòng)數(shù)據(jù)采集時(shí)，傳感器的放置沿減速器殼體中 間截面徑向狀態(tài)呈90分布；對(duì)于第二組數(shù)據(jù)，由于受到位置的限制， Piont3和Piont4呈45 分布，第三組數(shù)據(jù) Point5和Point6呈90 進(jìn)行數(shù) 據(jù)的采集。針對(duì)歐式電動(dòng)葫蘆的采集 Pointl和Point2呈90° ,采用磁力吸頭形式 的傳感器進(jìn)行采集，考慮到歐式鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的減速器內(nèi)部的零部件分 布比較均勻，采集兩正交點(diǎn)的數(shù)據(jù)。4.5 檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定4.5.1 基于振動(dòng)烈度對(duì)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法在GB/T 2298-19

33、91機(jī)械振動(dòng)與沖擊術(shù)語(yǔ)中規(guī)定振動(dòng)速度的均方根值 （有效值）為表征振動(dòng)烈度的參數(shù)。而振動(dòng)速度作為衡量振動(dòng)激烈程度的參數(shù)，它不僅可以反映出振動(dòng)的能量，因?yàn)榻^大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)損壞都是由于振動(dòng)速度過(guò)大引起的，機(jī)器的噪聲與振動(dòng)速度成正比；對(duì)于同一臺(tái)機(jī)器的同一部分，相等的振動(dòng)速度產(chǎn)生相同的應(yīng)力，而且對(duì)于大多數(shù)的機(jī)器來(lái)說(shuō)都具有相當(dāng)平坦的速度頻譜。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2372:1974中規(guī)定了轉(zhuǎn)速為10-200轉(zhuǎn)/秒的機(jī)器在101000Hz 的頻率范圍內(nèi)機(jī)械振動(dòng)烈度的范圍，將速度的有效值從0.11 毫米 /秒（人體剛有振動(dòng)的感覺(jué)）到 71 毫米/秒的范圍內(nèi)分為了15 個(gè)量級(jí)，相鄰兩個(gè)烈度相機(jī)的比約為 1:1

34、.6， 即相差 4 分貝。 這相對(duì)于大多數(shù)機(jī)器的振動(dòng)來(lái)說(shuō) 4 分貝只差意味著振動(dòng)相應(yīng)有了較大的變化。有了振動(dòng)烈度量度的劃分就可以用它表示機(jī)器的運(yùn)行質(zhì)量。為了便于實(shí)現(xiàn)，將機(jī)器運(yùn)行質(zhì)量分成四個(gè)等級(jí)：A 級(jí)機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)級(jí)，此時(shí)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)“良好” ，在標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)價(jià)是“優(yōu)良” 。B 級(jí)已經(jīng)超過(guò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振級(jí)，但是對(duì)機(jī)器的工作質(zhì)量尚無(wú)顯著的影響，此種運(yùn)行中的狀態(tài)是“容許”的，在標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)價(jià)是“良” 。C 級(jí)機(jī)器的這都能懂已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)劇烈的程度，致使機(jī)器智能勉強(qiáng)維持工作，此時(shí)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)成為“可容忍”的，在標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)價(jià)是“合格” 。D 級(jí)機(jī)器的振動(dòng)已經(jīng)大到使機(jī)器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，此時(shí)的振動(dòng)級(jí)別

35、是“不允許的” ，在標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)價(jià)是“報(bào)警” 。不同的機(jī)械設(shè)備由于工作要求，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、動(dòng)力特征、功率容量、尺寸大小以及安裝條件等方面的區(qū)別，其對(duì)應(yīng)各等級(jí)運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)烈度的范圍必然是各不相同的，所以對(duì)于各種設(shè)備是不能用同一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量的。為了便于實(shí)現(xiàn)， ISO2327 將常用的機(jī)械設(shè)備分為六大類(lèi)，同時(shí)每一類(lèi)的機(jī)械設(shè)備用同一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其運(yùn)行質(zhì)量。本標(biāo)準(zhǔn)中在測(cè)的設(shè)備電動(dòng)葫蘆屬于第一類(lèi)，正常條件下與整機(jī)連成一個(gè)整體的發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器的零件，如 15千瓦一下的發(fā)電機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)機(jī)器的功率做了重點(diǎn)說(shuō)明，這說(shuō)明了一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的功率對(duì)振動(dòng)的影響比較大。下圖為 4 類(lèi)常用設(shè)備的振動(dòng)烈度評(píng)級(jí) 表。表 5.四類(lèi)常用設(shè)備的振動(dòng)烈度評(píng)級(jí)表4.5.2 基于振動(dòng)烈度對(duì)電動(dòng)葫蘆的評(píng)價(jià)方法在參考標(biāo)準(zhǔn)ISO 2372后， 針對(duì)電動(dòng)葫蘆的特性以及工作過(guò)程中載荷對(duì)振動(dòng)檢測(cè)參數(shù)烈度的影響，將電動(dòng)葫蘆按照電機(jī)功率分成3類(lèi)，第I類(lèi)，電機(jī)輸出總功率小于10KW的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆；第II類(lèi)，電動(dòng)機(jī)輸出總功 率大于10千瓦，但是小于20千瓦的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆；第m類(lèi)，電動(dòng)機(jī)輸 出總功率大于 20kw 的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆。此外，參考表5 分四個(gè)區(qū)段對(duì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這四分區(qū)分別是： A 區(qū)表示“優(yōu)良” ； B 區(qū)表示“良” ； C 區(qū)表示“合格