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PeakVue™ Plus Analytics
PeakVue™ 技術(shù)一向是檢測滾動軸承缺陷的*技術(shù),。自1995年推出以來,，PeakVue™技術(shù)不斷向機(jī)械健康狀態(tài)監(jiān)測與分析的新領(lǐng)域擴(kuò)展。PeakVue™ Plus Analytics 是 PeakVue™ 技術(shù)的新進(jìn)展,，它能為機(jī)械健康狀態(tài)提供規(guī)范性分析程序,。
PeakVue™（峰值分析）方法是艾默生開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)，通過分析機(jī)器沖擊數(shù)據(jù)識別軸承缺陷,。長期以來,，它一直都是該領(lǐng)域的*技術(shù)。
PeakVue™ 技術(shù)演變
專家之選
1995年,，PeakVue™技術(shù)面世,；一經(jīng)推出，PeakVue™便迅速成為滾動軸承缺陷診斷的專家之選,。它能無比清晰地在頻譜中顯示軸承缺陷對機(jī)器的沖擊大小,。在圖1的示例中，盡管PeakVue™ 頻譜顯示沖擊的水平振幅較低,，但其峰值清晰可見,。在傳統(tǒng)的解調(diào)頻譜中，未有效過濾的“噪聲”信號會掩蓋與“缺陷”相關(guān)的峰值信號,，因此難以提供指示實(shí)際缺陷的信息,。
圖1：PeakVue™ 頻譜提供了軸承故障頻率的明確指示信息
在軸承出現(xiàn)故障的早期階段，軸承缺陷僅表現(xiàn)為金屬材料的次表面劣化或弱化,，但軸承本身沒有任何明顯的磨損跡象,。在過去，由于檢測不到明顯的磨損,，終端用戶不得不推遲對軸承的維護(hù),。PeakVue™ 技術(shù)能在軸承故障發(fā)生的早期階段識別軸承缺陷。
然而,，作為“專家之選”,，PeakVue™ 技術(shù)在故障檢測階段的應(yīng)用難度頗高——只有經(jīng)過培訓(xùn),、具備專業(yè)知識的人員才能正確地設(shè)置采集參數(shù)。
自動設(shè)置
為了降低 PeakVue™ 測量設(shè)置的復(fù)雜性,，讓更多人能夠使用這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),，我們在振動分析儀的嵌入式分析專家（Analysis Experts）部分內(nèi)置了自動配置模塊（見圖2）。“軸承和齒輪分析” 功能*應(yīng)用于 CSI 2120 振動分析儀,，如今它仍是 AMS 2140 機(jī)械健康分析儀的功能之一,。借助這一功能，終端用戶無需接受高級振動技術(shù)培訓(xùn),，即可使用 PeakVue™ 技術(shù)開展復(fù)雜的測量工作,。只需按一下按鈕，設(shè)備就會自動配置采集參數(shù),，讓所有用戶都能得益于PeakVue™ 強(qiáng)大的信號處理技術(shù),。
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圖2：PeakVue™ 分析專家
PeakVue™ 波形
盡管PeakVue™ 頻譜提供了優(yōu)異的檢測結(jié)果，PeakVue™ 技術(shù)的價(jià)值絕不僅限于振動頻譜,。PeakVue™ 波形也能提供頗具價(jià)值的診斷信息,，這些信息能揭示出某些無法通過頻譜檢測到的軸承缺陷（例如極低速滾動軸承故障、齒輪斷裂等）,。因此,，與其它技術(shù)相比，PeakVue™ 技術(shù)更加全面和強(qiáng)大,。
圖3 顯示了軸承轉(zhuǎn)速低于1 RPM時(shí)內(nèi)圈缺陷產(chǎn)生的沖擊信號,。由于收集時(shí)間長、轉(zhuǎn)速的波動幅度較大,，人們很難從頻譜中識別這類缺陷,。此外，在頻譜中,，沖擊信號的振幅（小于0.1 g’s）會進(jìn)一步衰減至信噪比閾值以下。然而,，在PeakVue™ 波形中,，我們能清楚地看到內(nèi)圈缺陷產(chǎn)生的實(shí)際沖擊信號。當(dāng)缺陷經(jīng)過負(fù)載區(qū)時(shí),，沖擊信號的振幅顯著增加（10倍）,，然后降回到極低水平。
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圖3：PeakVue™ 波形顯示了轉(zhuǎn)速為1/2 RPM的軸承的內(nèi)圈缺陷
PeakVue™ 趨勢
2010年,，PeakVue™ 讀數(shù)*傳送到控制室,，自此，PeakVue™ 值成為機(jī)器健康狀態(tài)監(jiān)測中高價(jià)值的趨勢參數(shù)之一,。PeakVue™ 波形中的峰值變化趨勢與軸承的健康狀況直接相關(guān),。圖4顯示了機(jī)器的振動總量（藍(lán)線）隨軸承故障發(fā)展的變化趨勢,。藍(lán)線似乎隨機(jī)波動，并未顯示出任何故障跡象,。相比之下,，PeakVue™ 趨勢（紅線）于11月28日離開基線位置，表明軸承在該日出現(xiàn)故障,；隨后,，趨勢值逐日穩(wěn)步攀升，到12月11日軸承失效時(shí),，讀數(shù)約為40g's,。
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圖4：PeakVue趨勢（紅線）明確揭示了軸承故障的發(fā)展趨勢，而振動總量趨勢（藍(lán)線）未提供任何指示信息,。
為便于操作員解讀 PeakVue™趨勢,，我們可以設(shè)定一個(gè)初始前提：機(jī)器狀況良好（正確安裝和潤滑）時(shí)，其 PeakVue™ 值應(yīng)為零或接近零,。這一前提被稱為“零定律”,，據(jù)此，操作員就能輕松驗(yàn)證機(jī)器的軸承和潤滑狀況是否正常,。
對大多工藝設(shè)備（例如轉(zhuǎn)速在900到4000 RPM之間的機(jī)器）而言,，一旦 PeakVue™ 值達(dá)到10 g’s，就表明軸承出現(xiàn)了異常狀況,。隨著軸承狀況的惡化,，PeakVue™ 值會穩(wěn)定增加。為了監(jiān)測大多數(shù)工藝設(shè)備的故障級別,，人們總結(jié)出了“10法則（Rule of 10’s）”,，其主要內(nèi)容如圖5所示。它指出,，當(dāng) PeakVue™ 的測量值達(dá)到10g’s時(shí),，軸承出現(xiàn)了異常狀況。
PeakVue™ 值 | 解釋 |
0 | 機(jī)器狀況良好 |
10 | 機(jī)器狀況良好 |
20 | 機(jī)器嚴(yán)重異常 |
40 | 機(jī)器異常 |
圖5：10 法則
如果該值增加到20,，故障將升級為“嚴(yán)重異常”,。如果該值增加到40，故障將升級為“異常”,。如今,，借助“零定律”和“10法則”，沒有接受過振動分析培訓(xùn)的操作員也能對機(jī)器狀態(tài)做出以下判斷：
判斷機(jī)器是否處于健康狀態(tài)
檢測機(jī)器是否存在缺陷
監(jiān)測缺陷的嚴(yán)重程度
PeakVue™ Plus Analytics
PeakVue™ Plus Analytics 是 PeakVue™ 這項(xiàng)突破性技術(shù)的新進(jìn)展,。這種創(chuàng)新型技術(shù)模擬了分析師在根據(jù) PeakVue™ 值確定機(jī)器異常后,，對異常性質(zhì)的判斷過程。當(dāng) PeakVue™ 值較高時(shí),，機(jī)器故障可分為機(jī)械故障或非機(jī)械故障,。機(jī)械故障是由滾動軸承或齒輪缺陷引起的,，它們產(chǎn)生的信號具有明顯的周期性。與此相對地,，非機(jī)械故障的原因往往是軸承潤滑不足（或泵出現(xiàn)了氣蝕現(xiàn)象）,。潤滑不足會產(chǎn)生非周期性或隨機(jī)信號。訓(xùn)練有素的分析師會采用一種名為“自相關(guān)”的檢測技術(shù),，以區(qū)分上述兩種機(jī)器缺陷,。類似地，PeakVue™ Plus Analytics 運(yùn)用自相關(guān)技術(shù)以及一系列復(fù)雜算法來確定某項(xiàng)機(jī)器故障的根本原因,。
自相關(guān)
自相關(guān)統(tǒng)計(jì)技術(shù)用于測量給定信號的周期性,。自相關(guān)函數(shù)值對分析傳統(tǒng)振動無甚裨益，但在分析基于 PeakVue™ 技術(shù)的機(jī)器沖擊數(shù)據(jù)時(shí)非常有用,。自相關(guān)函數(shù)通常會返回0到1之間的值,。函數(shù)值接近零，表明信號具有高度隨機(jī)性,；函數(shù)值大于0.25,，表明沖擊信號的周期性明顯，或沖擊由機(jī)械故障引發(fā),。
圖6顯示了兩類信號的相關(guān)圖,。這兩類信號都指向嚴(yán)重的機(jī)器沖擊，需要及時(shí)采取必要行動,。
?圖6：潤滑缺陷（左）和軸承故障（右）的自相關(guān)圖,。
左側(cè)信號的自相關(guān)性接近于0，振動圖形無明顯周期性,。這類圖形往往指向潤滑不足引起的非機(jī)械故障,。相反，右側(cè)信號的自相關(guān)圖呈現(xiàn)出明顯的周期性,，振幅在0.5以上,。這類具有明顯周期性的圖形往往指向滾動軸承缺陷引發(fā)的機(jī)械故障。
將上述原理與 PeakVue™ 技術(shù)的故障檢測能力相結(jié)合,，就產(chǎn)生了全新的 PeakVue™ Plus技術(shù),。操作時(shí)，只需按下按鈕,，即可運(yùn)行 PeakVue™ Plus，輕松測定機(jī)器缺陷的根本原因,。該技術(shù)已應(yīng)用于 AMS 2140 機(jī)械健康分析儀,，成為“分析專家”的全新功能項(xiàng)，如圖7所示,。
圖7：全新 PeakVue™ Plus分析專家
為了測定缺陷的嚴(yán)重程度,，須首先確定軸的轉(zhuǎn)速,。轉(zhuǎn)速是確定 PeakVue™ 振幅的正常范圍的關(guān)鍵。通常,，轉(zhuǎn)速越高,，振幅的警戒值也越高。
從AMS 2140中的路徑點(diǎn)啟動 PeakVue™ Plus Analytics 時(shí),，分析儀會根據(jù)路徑點(diǎn)轉(zhuǎn)速計(jì)算出振幅的警戒值,。從Analyze應(yīng)用啟動 PeakVue™ Plus Analytics時(shí)，必須先輸入或測量機(jī)器的轉(zhuǎn)速,，分析才能繼續(xù),。
該算法根據(jù)軸承轉(zhuǎn)速計(jì)算出 PeakVue™ 技術(shù)所采集的機(jī)器沖擊信號的警戒值，然后運(yùn)用自相關(guān)技術(shù)和復(fù)雜算法自動識別該機(jī)器沖擊的根本原因,。綜合這些結(jié)果,，該算法會得出機(jī)器存在機(jī)械或潤滑缺陷的可能性。圖8顯示了 PeakVue™ Plus Analytics 對某臺機(jī)器的軸承故障檢測結(jié)果,。
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圖8：AMS 2140中的 PeakVue™ Plus Analytics 計(jì)算結(jié)果
圖9簡要顯示了 PeakVue™ Plus Analytics對該機(jī)器缺陷的性質(zhì)和嚴(yán)重性的測定原理,。一般而言，隨著PeakVue™ 沖擊信號的振幅增加,，如果信號的周期性保持在較低水平,，則該機(jī)器很可能存在潤滑缺陷。然而,，如果 PeakVue™ 沖擊信號的振幅和周期性都很高,，則該機(jī)器很可能存在軸承或齒輪磨損等機(jī)械缺陷。
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圖9：PeakVue™ Plus Analytics 的簡化模型
如果 PeakVue™ 沖擊信號的周期性顯著增加,，但振幅并未增加,，這可能是機(jī)械磨損的早期跡象。
對于*,、狀況良好的機(jī)器,，PeakVue™ 沖擊信號的振幅和周期性都應(yīng)該非常低。
根據(jù)所測定的缺陷性質(zhì)和嚴(yán)重性,，PeakVue™ Plus Analytics還提供了適當(dāng)?shù)娜毕萁鉀Q方案,。借助PeakVue™ Plus Analytics技術(shù)，AMS 2140機(jī)械健康分析儀不僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)和主動維護(hù),，還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)范性維護(hù),。
其它考慮事項(xiàng)
對自動診斷系統(tǒng)而言，將其它因素納入考量,，以驗(yàn)證檢測結(jié)果至關(guān)重要,。AMS 2140中的PeakVue™ Plus Analytics提供了如下隨機(jī)幫助：
1. 機(jī)械缺陷：除了滾動軸承缺陷外，其它可能被標(biāo)記為機(jī)械缺陷的情況包括：
如果機(jī)組包含齒輪，請檢查是否存在齒輪磨損,。
對于可變速設(shè)備,，請確保RPM值正確。輸入錯(cuò)誤的RPM可能會導(dǎo)致測量結(jié)果出錯(cuò),。
如果相鄰的設(shè)備存在明顯的振動,，該振動可能會通過機(jī)器底座傳至目標(biāo)設(shè)備的實(shí)際測量部位。在一些情境中,，這可能會被識別為機(jī)械缺陷,。在安排維護(hù)工作前，請?jiān)谙噜徳O(shè)備上重復(fù)上述分析,，以避免識別出錯(cuò),。還可以：（出于維護(hù)工作的需要）關(guān)閉目標(biāo)設(shè)備，然后在關(guān)閉后的設(shè)備上重復(fù)上述分析,。如果仍識別出機(jī)械缺陷,，則表明該缺陷來自相鄰設(shè)備。
2. 潤滑缺陷：泵出現(xiàn)氣蝕時(shí),，也會產(chǎn)生隨機(jī)的沖擊信號,。如果目標(biāo)設(shè)備是泵，請考慮該缺陷是否由泵的氣蝕造成,。如果缺陷的確來自潤滑不當(dāng),，則無論工藝配置如何，分析結(jié)果都將保持不變,。然而,，如果缺陷來自泵的氣蝕，PeakVue™ Plus Analytics 的分析結(jié)果可能會隨著工藝配置的變化而發(fā)生較大改變,。
合理使用這一技術(shù),，PeakVue™ Plus Analytics一定會成為規(guī)范性維護(hù)計(jì)劃的有效組成部分。