PeakVue™ Plus Analytics

PeakVue™ 技術(shù)一向是檢測(cè)滾動(dòng)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(cè)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(shí)別軸承缺陷。長(zhǎng)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(dòng)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(duì)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(hào)會(huì)掩蓋與“缺陷”相關(guān)的峰值信號(hào)，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(cè)不到明顯的磨損，終端用戶不得不推遲對(duì)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(shí)別軸承缺陷。

然而，作為“專家之選”，PeakVue™ 技術(shù)在故障檢測(cè)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(shí)的人員才能正確地設(shè)置采集參數(shù)。

自動(dòng)設(shè)置

為了降低 PeakVue™ 測(cè)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?cè)谡駝?dòng)分析儀的嵌入式分析專家（Analysis Experts）部分內(nèi)置了自動(dòng)配置模塊（見圖2）。“軸承和齒輪分析” 功能*應(yīng)用于 CSI 2120 振動(dòng)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(jí)振動(dòng)技術(shù)培訓(xùn)，即可使用 PeakVue™ 技術(shù)開展復(fù)雜的測(cè)量工作。只需按一下按鈕，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)配置采集參數(shù)，讓所有用戶都能得益于PeakVue™ 強(qiáng)大的信號(hào)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(cè)結(jié)果，PeakVue™ 技術(shù)的價(jià)值絕不僅限于振動(dòng)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(cè)到的軸承缺陷（例如極低速滾動(dòng)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(hào)。由于收集時(shí)間長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速的波動(dòng)幅度較大，人們很難從頻譜中識(shí)別這類缺陷。此外，在頻譜中，沖擊信號(hào)的振幅（小于0.1 g’s）會(huì)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(hào)。當(dāng)缺陷經(jīng)過負(fù)載區(qū)時(shí)，沖擊信號(hào)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(shì)

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(cè)中高價(jià)值的趨勢(shì)參數(shù)之一。PeakVue™ 波形中的峰值變化趨勢(shì)與軸承的健康狀況直接相關(guān)。圖4顯示了機(jī)器的振動(dòng)總量（藍(lán)線）隨軸承故障發(fā)展的變化趨勢(shì)。藍(lán)線似乎隨機(jī)波動(dòng)，并未顯示出任何故障跡象。相比之下，PeakVue™ 趨勢(shì)（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(shì)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(shì)（紅線）明確揭示了軸承故障的發(fā)展趨勢(shì)，而振動(dòng)總量趨勢(shì)（藍(lán)線）未提供任何指示信息。

為便于操作員解讀 PeakVue™趨勢(shì)，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(rùn)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(rùn)滑狀況是否正常。

對(duì)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(huì)穩(wěn)定增加。為了監(jiān)測(cè)大多數(shù)工藝設(shè)備的故障級(jí)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(cè)量值達(dá)到10g’s時(shí)，軸承出現(xiàn)了異常狀況。

圖5：10 法則

如果該值增加到20，故障將升級(jí)為“嚴(yán)重異常”。如果該值增加到40，故障將升級(jí)為“異常”。如今，借助“零定律”和“10法則”，沒有接受過振動(dòng)分析培訓(xùn)的操作員也能對(duì)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(cè)機(jī)器是否存在缺陷

• 監(jiān)測(cè)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(duì)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(dòng)軸承或齒輪缺陷引起的，它們產(chǎn)生的信號(hào)具有明顯的周期性。與此相對(duì)地，非機(jī)械故障的原因往往是軸承潤(rùn)滑不足（或泵出現(xiàn)了氣蝕現(xiàn)象）。潤(rùn)滑不足會(huì)產(chǎn)生非周期性或隨機(jī)信號(hào)。訓(xùn)練有素的分析師會(huì)采用一種名為“自相關(guān)”的檢測(cè)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(cè)量給定信號(hào)的周期性。自相關(guān)函數(shù)值對(duì)分析傳統(tǒng)振動(dòng)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(huì)返回0到1之間的值。函數(shù)值接近零，表明信號(hào)具有高度隨機(jī)性；函數(shù)值大于0.25，表明沖擊信號(hào)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(hào)的相關(guān)圖。這兩類信號(hào)都指向嚴(yán)重的機(jī)器沖擊，需要及時(shí)采取必要行動(dòng)。

?圖6：潤(rùn)滑缺陷（左）和軸承故障（右）的自相關(guān)圖。

左側(cè)信號(hào)的自相關(guān)性接近于0，振動(dòng)圖形無明顯周期性。這類圖形往往指向潤(rùn)滑不足引起的非機(jī)械故障。相反，右側(cè)信號(hào)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(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)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(dòng) PeakVue™ Plus Analytics 時(shí)，分析儀會(huì)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(dòng) PeakVue™ Plus Analytics時(shí)，必須先輸入或測(cè)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(hào)的警戒值，然后運(yùn)用自相關(guān)技術(shù)和復(fù)雜算法自動(dòng)識(shí)別該機(jī)器沖擊的根本原因。綜合這些結(jié)果，該算法會(huì)得出機(jī)器存在機(jī)械或潤(rùn)滑缺陷的可能性。圖8顯示了 PeakVue™ Plus Analytics 對(duì)某臺(tái)機(jī)器的軸承故障檢測(cè)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(jiǎn)要顯示了 PeakVue™ Plus Analytics對(duì)該機(jī)器缺陷的性質(zhì)和嚴(yán)重性的測(cè)定原理。一般而言，隨著PeakVue™ 沖擊信號(hào)的振幅增加，如果信號(hào)的周期性保持在較低水平，則該機(jī)器很可能存在潤(rùn)滑缺陷。然而，如果 PeakVue™ 沖擊信號(hào)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(jiǎn)化模型

如果 PeakVue™ 沖擊信號(hào)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(duì)于*、狀況良好的機(jī)器，PeakVue™ 沖擊信號(hào)的振幅和周期性都應(yīng)該非常低。

根據(jù)所測(cè)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(cè)性維護(hù)和主動(dòng)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(duì)自動(dòng)診斷系統(tǒng)而言，將其它因素納入考量，以驗(yàn)證檢測(cè)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(dòng)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(qǐng)檢查是否存在齒輪磨損。

• 對(duì)于可變速設(shè)備，請(qǐng)確保RPM值正確。輸入錯(cuò)誤的RPM可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出錯(cuò)。

• 如果相鄰的設(shè)備存在明顯的振動(dòng)，該振動(dòng)可能會(huì)通過機(jī)器底座傳至目標(biāo)設(shè)備的實(shí)際測(cè)量部位。在一些情境中，這可能會(huì)被識(shí)別為機(jī)械缺陷。在安排維護(hù)工作前，請(qǐng)?jiān)谙噜徳O(shè)備上重復(fù)上述分析，以避免識(shí)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(shí)別出機(jī)械缺陷，則表明該缺陷來自相鄰設(shè)備。

2. 潤(rùn)滑缺陷：泵出現(xiàn)氣蝕時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的沖擊信號(hào)。如果目標(biāo)設(shè)備是泵，請(qǐng)考慮該缺陷是否由泵的氣蝕造成。如果缺陷的確來自潤(rùn)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(huì)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(huì)成為規(guī)范性維護(hù)計(jì)劃的有效組成部分。