1.機械故障的全息診斷原理項目概述

VALENIAN機械故障診斷測試學習系統

在旋轉機械中軸承起著非常重要的作用。 意外的軸承損壞會導致停機，生產損失甚至更嚴重的機器損壞。

大多數狀態監測系統通常測量軸承振動并進行趨勢分析，以評估振動信號的準確性和損傷嚴重程度，來評估機器的健康狀況。 該評估*基于歷史數據或統計分析，并且可能由于過早更換良好軸承而導致經濟損失。使用軸承完整性預測模型，分析難點在于缺乏加速壽命測試裝置和用于變量測量的傳感器， BTS100將滿足這一需求。

VALENIAN實驗臺設計結構，允許您使用各種外徑的軸承座和軸承適配器，能夠試驗各種尺寸的軸承。 軸承支撐在軸的末端，并在軸承額定載荷下，另外施加在軸承上負載達5ton，它是一種在軸承長時間運轉并測試軸承早期磨損的實驗設備。

BTS100是目前市場上同類產品中應用最為廣泛的一種軸承壽命預測研究方法，對振動工程師和軸承設計人員具有一定的參考價值。

機電設備健康評估與故障診斷綜合試驗測試臺支持機電系統多振動源共振信號的特征提取模型的試驗測試，能夠提供旋轉機械和往復機械等常見設備和部件的縮比試驗件（如軸承、轉子、往復式壓縮機等），并可對這些設備和部件常見的典型故障進行故障模擬，提供機電系統多振源共振信號特征提取模型構建、訓練和驗證過程中的數據基礎和驗證平臺基礎。

2.招標范圍

機電設備健康評估與故障診斷綜合試驗測試臺，包括整體綜合測試試驗臺基礎平臺等基礎試驗臺環境、支撐故障模擬要求的試驗套件以及特定要求的試驗套件、完成故障試驗測試所需要的傳感器以及配套采集測試系統軟硬件等，能夠精確可靠的提供可持續的故障綜合模擬試驗臺環境。

3.系統功能要求

軸承故障

機電設備健康評估與故障診斷綜合試驗測試臺主要包含五個主要組成部分模塊：

3.1.機電系統多源共振信號特征提取模型綜合試驗測試臺

★能夠支持機電系統多振動源共振信號的特征提取模型的試驗測試；能夠提供模塊化設計，兼容其它試驗臺試驗件的安裝；隔振設計，包含加固設計的基座；試驗臺極限功率不超過2KW；可提供模擬軸不對中、不平衡、臨界轉速、油膜渦動和油膜振蕩、機械摩擦、軸裂紋、機械松動、感應電機故障、泵的氣蝕現象、風扇葉片振動、往復式壓縮機故障等典型故障套件；可提供典型故障數據，故障類型包括：不平衡，不對中，滾珠軸承故障，齒輪故障，軸故障，風扇，水泵氣蝕試驗，電機故障，壓縮機故障，油膜軸承故障，發電機故障，扭振，皮帶輪故障。

3.2.特定型號轉子狀態評估模型與故障診斷模型綜合試驗測試套件

★提供設備轉子型號定制的縮比試驗件一套，可持續輸出測點信號，用于與轉子部件相關的設備健康狀態評估模型和故障診斷模型測試；可提供專用傳感器校準套件，用于發出標準信號校對傳感器。

3.3.特定型號軸承狀態評估模型與故障診斷模型綜合試驗測試套件

★包括設備軸承部件定制的縮比試驗件一套，可持續輸出測點信號，用于與軸承部件相關的設備健康狀態評估模型和故障診斷模型測試；可提供數據質量實時監控設備，用于對實測信息進行觀測。

3.4.燃氣輪機雙轉子關聯影響評估模型試驗測試套件

★支持燃氣輪機形式的雙轉子健康狀態關聯影響模型的試驗測試；提供數據網絡傳輸測試與校驗設備，用于對數據采集系統網絡進行快速分析。

3.5.機電系統機械變形狀態的特征信號提取模型綜合試驗測試套件

★支持設備在拉彎扭等變形狀態影響下的特征提取模型的試驗測試。

4.主要規格參數

4.1.功能要求

4.1.1機電系統多源共振信號特征提取模型綜合試驗測試臺

（1）整體技術參數要求

1)★能夠支持機電系統多振動源共振信號的特征提取模型的試驗測試；

2)★能夠提供模塊化設計，兼容其它試驗臺試驗件的安裝；

3)驅動器：變頻交流驅動器，可編程及電腦遠程控制；

4)電壓：115/230V交流電、單相、60/50Hz；

5)轉速范圍：0 至6000轉/分鐘；

6)軸加工精度：0.1％英寸；

7)軸表面粗糙度：▽6；

8)齒輪加工精度：0.1％英寸；

9)齒輪表面粗糙度：▽6；

10)▲隔振設計，包含加固設計的基座；

11)可提供不同直徑為0.5，0.75和1英寸的軸；

12)轉速控制精度為0.1Hz；具備自對中裝置；

13)實時顯示轉速測量結果并輸出TTL模擬信號，轉速顯示精度為0.1Hz，；

14)兩個靜壓油油膜潤滑軸承，鋁制軸承座，油壓范圍6~12psi；

15)兩個鋼制軸承套，預置電渦流傳感器安裝孔；

16)▲供油系統包括油泵，壓力表，鋼制油缸，壓力調節開關，壓力自鎖保護開關；

17)▲兩個深溝球滾動軸承及軸承座；

18)兩個平衡轉子，含兩排螺紋孔用于安裝不平衡螺絲；可設置不平衡量；

19)▲對中調節碼盤；最大可設置不對中量為1mm；轉子軸不對中故障調節裝置分辨率0.03mm；調節裝置上設置有在無不對中故障情況下對應調節點的指示標記；

20)▲內外轉接的16個BNC接口；用于轉接的BNC接口，防噪聲處理；

21)用于電流測量的電源線盒，內置三相電線和地線測量位置；

22)防沖擊的透明保護罩，實現電機聯鎖（功能為：合上防護罩才能夠啟動電機；電機運行時打開防護罩，立刻停止電機）

23)24伏直流電源，給測量設備供電；

（2）基礎故障模擬試驗套件要求

1）風扇故障模擬試驗套件；

a) 研究風扇轉動噪聲和振動特征分析試驗

b) 容積流率對壓力上升及風扇振動的影響。

c) 支撐研究風扇振動和噪聲控制方法

支撐關于試驗數據的振動噪聲參數的采集系統。

2）機械摩擦套件模擬試驗套件；

a) 支撐不同材料在不同角度、載荷、潤滑條件下典型摩擦試驗。

b) 支撐軸或者轉子上進行摩擦實驗。

c) 本套件包括多種不同摩擦材料。

支撐關于試驗數據的振動噪聲參數的采集系統。

3）離心泵故障模擬試驗套件；

試驗臺提供離心泵故障模擬試驗套件，支撐開展以下故障模擬試驗數據和現象獲取

a) ▲氣蝕的振動特征。

b) ▲氣蝕破壞效應。

c) 透明泵蓋觀察氣蝕。

d) 紊流對振動特征的影響。

e) 在電機或其他部位加載對泵產生的影響。

f) 吸入與排出側不同接頭及性能的節流口對泵的流體動力學的影響。

g) 不同速度與負載對泵振動特征的影響。

h) 泵的葉輪與吸入室間間隙產生的影響。

i) 支持其它粘度和比重的無危險液體。

j) 套件需包括單級離心泵、壓力表、流量表、連接管、帶輪和其它安裝零配件。以及支撐關于試驗數據的振動參數的采集系統。

4）往復壓縮機故障模擬試驗套件

a) 支撐獲取壓縮機基座、閥和其余結構部件的噪聲與振動特征。

b) 支持往復壓縮機故障診斷技術試驗研究

c) 支持往復壓縮機的工作性能測量

d) 支持壓力脈沖和排氣壓力對壓縮機工作的影響分析

e) 套件需包括一個壓縮機，一個帶有流量控制的氣箱，所需的氣管和安裝配件。以及支撐關于試驗數據的參數的采集分析系統。

5）電機故障模擬試驗套件

a) 轉子斷條的故障交流電動機模擬試驗

?在不同的轉速與載荷下，轉子斷條故障對電動機振動和電流特征的影響試驗。

?轉子斷條故障對電能質量和損耗的影響試驗。

?溫度升高對異步電動機非線性特征的影響試驗。

?套件需包括含轉子斷條故障的交流電動機。

b) 定子繞組故障交流電動機模擬試驗

?定子繞組匝間短路對振動和電流特征的影響試驗。

?定子繞組匝間短路對電能質量和損耗的影響試驗。

?溫度升高對異步電動機非線性特征的影響試驗。

?套件需包括一個含定子繞組匝間短路的故障交流電動機，以及一個可調整短路狀況的控制器。

c) 電壓不平衡和缺相故障交流電動機模擬試驗

?電壓不平衡和缺相故障對電流和振動特征的影響試驗。

?電壓不平衡和缺相故障對電能質量和損耗的影響試驗。

?溫度升高對異步電動機非線性特征的影響試驗。

?套件需包括一個故障交流電動機和一個調整電壓平衡和缺相的控制器。

d) 內置不平衡轉子的故障交流電動機模擬試驗

?不平衡的轉子對振動和電流特征的影響試驗。

?不平衡的轉子對電能質量和損耗的影響試驗。

溫度上升對異步電動機非線性特征的影響試驗。

?套件需包括一個含不平衡轉子的故障交流電動機。

e) 內置不對中轉子系統的交流電動機模擬試驗

?氣隙變化對振動和電流特征的影響。

?不對中量、類型和轉子轉速對振動和電流特征的影響。

?轉子不對中對電能質量和損耗的影響。

?溫度上升對異步電動機非線性特征的影響。

?套件需包括交流電機，帶有可調不對中量的鐘形端蓋，便于在電動機任一端輕松引入預置的不對中量。

f) 內置翹曲轉子的交流電動機模擬試驗

?轉子彎曲對振動和電流特征的影響。

?翹曲的轉子對電能質量和損耗的影響。

?套件需包括一個中心彎曲轉子的故障交流電機。

g) 內置故障軸承的交流電動機模擬試驗

?軸承故障對振動和電流特征的影響。

?軸承故障對電能質量和損耗的影響。

?套件需包括一個含軸承內圈故障和外圈故障的交流電動機。

h）基于PC的電動機控制套件

可編程實現加速、減速及運行時間的控制要求,以及硬件接口模塊。以及支撐關于試驗數據的參數的采集分析系統。

6)齒輪箱-扭矩負載試驗套件:

含有平行齒輪箱故障軸承試驗件、故障直齒輪試驗套件、偏心直齒輪試驗套件。

?套件需包括一個開展試驗的齒輪箱、正常以及故障齒輪、軸承徑向負載裝置以及負載壓力傳感器。

7）皮帶輪故障試驗套件：

a)帶傳動安裝模塊：

支持研究帶輪不對中、帶張緊的振動特征，以及齒輪不存在磨損時的帶傳動故障頻率；

支持研究不同磁力制動器下的帶輪響應；

b)偏心皮帶輪：

支持研究偏心皮帶輪產生的影響；

支持區分偏心、不平衡以及帶共振故障。

（3）數據采集系統設備技術要求

1）采集參數要求：8通道模擬輸入同步采樣，24位模數轉換器，動態參數102dB，支持最高采樣頻率102.4KHz，頻寬45KHz

2）IEPE傳感器電源，內置抗混疊濾波器，交直流耦合，輸入電壓± 5V

3）★需配置分析軟件，完成數據采集、原始數據存儲與導出標準文件格式、支持在線進行信號分析測量工具

4）單軸加速度傳感器（4個），ICP型，0.3-10KHz，100mv/g,1米線纜

5）三軸加速度傳感器，ICP型，0.3-10KHz，100mv/g,3米線纜

6）電渦流位移傳感器，含一對探頭

7）★專用振動傳感器校準套件，用于發出標準信號校對振動傳感器及采集系統

4.1.2特定型號轉子狀態評估模型與故障診斷模型綜合試驗測試套件

1）偏心轉子故障模擬試驗套件

a) 支撐研究轉子偏心對振動特性試驗

b) 支撐偏心與不平衡間的關系試驗

c) 支撐診斷與糾正偏心技術試驗

d) 支撐研究轉動慣量對振幅的影響試驗

e) 套件需包括一個不對稱偏心轉子和一個夾緊卡圈

以及支撐關于試驗數據的參數的采集分析系統。

2）油膜渦動和油膜振蕩的試驗套件

a) 試驗套件支撐剛性轉子在油膜潤滑中的不穩定性，油膜渦動、油膜振蕩現象、試驗。

b) 套件需包括四對襯套、兩對不同長度和形狀的軸承，用于研究如何避免油膜渦動/油膜振蕩；以及一個軸中心定位裝置。

3）軸裂紋研究套件

a) 軸裂紋對固有頻率和振動特性試驗。

b) 支持軸裂紋早期診斷技術試驗。

c) 支持裂紋擴展與開閉試驗。

d) 軟件支持現代信號分析技術，如小波分析、時頻分析、時序分析研究軸裂紋振動信號。

e) 套件需包括模擬裂紋的軸，裂縫和填充物的軸，深度V型裂紋的軸。

4.1.3特定型號軸承狀態評估模型與故障診斷模型綜合試驗測試套件

1）軸承故障模擬試驗套件

a) 典型滾珠軸承故障的振動特征的試驗

b)支持試驗均值處理、頻譜泄漏、頻率分辨率等信號處理技術和故障診斷技術研究。

c)支撐軸承加劇損傷程度進行試驗。

e)支持因頻譜泄露試驗。

f)套件需包括一個內圈故障軸承、一個外圈故障軸承、一個滾珠故障軸承和一個混合故障軸承，包含故障套件及標準零部件

2）滾動軸承共振/臨界轉速試驗套件：

a) ▲支持共振及臨界轉速試驗，以不超過2000轉/分的臨界轉速來模擬實際機械設備運行狀態以確保其安全性。標準軸具有7000轉/分或更高的共振頻率，根據轉子位置的不同而異。

b) 支持共振的破壞效應以及控制方法。

c) 支持調整轉子及支撐的位置研究質量和剛度對共振頻率和模態振型的影響。

d) 支持頻率相近模態導致的拍現象。

e) 套件需包括軸、轉子、滾動軸承和聯軸器。

4.1.4燃氣輪機雙轉子關聯影響評估模型試驗測試套件

基于燃氣輪機轉子結構形式的中介軸承設計的雙轉子實驗臺測試套件：

a)★支持燃氣輪機中介軸承轉子結構特點的雙轉子試驗

b)試驗臺驅動的雙轉子中介軸承的轉速需大于7000轉

c)能夠對軸承座施加徑向負載，電液加載系統組成，壓力大于400KG

4.1.5機電系統機械變形狀態模型試驗測試套件

翹曲、中心彎曲轉軸、聯軸器端彎曲轉軸的轉子故障模擬試驗套件：

a) 支撐研究轉子翹曲變形的故障模擬試驗件

VALENIAN預測性維護實驗臺是針對齒輪傳動故障，及軸承故障數據采集采集及分析所開發，可靈活配置振動，噪聲，轉速，位移等機械參量測量的傳感器，可以模擬旋轉機械升降速瞬態過程及穩態運行工況的振動狀態，以及多種常見的旋轉機械故障，配合數據采集儀器及分析軟件配套使用，可進行故障特征分析，形成一個多用途，綜合性的實驗系統平臺，為齒輪傳動及軸承類故障提供一個良好的實驗分析環境和算法依據。

1、 項目范圍

測試臺主要有以下幾個模塊組成(包含但不限于下表內容及數量)：

• 項目整體技術要求

• 測試臺（設備）關鍵技術要求要求

1) 設備尺寸：最大尺寸：長2000mm×寬800mm×高850mm，設備顏色，信號白（RAL9003）；

• 工作環境：設備應滿足買方的環境條件。

3) 可移動性：設備移動方便，有叉車位（現場無行車）；

• 能力設計：可模擬軸類故障，軸承故障及齒輪箱故障，詳見上表；

5) 電源： AC380V（220V備選）；控制電源：DC24V； 

• 項目（設備）品質要求

• 產品過站過程確保不因設備因素導致外觀無油污、贓物；外表壓痕、損傷、破損；

• 項目（設備）安全要求

1) 電氣性能：E級，并有良好的接地，抵抗500MΩ以上；

• 項目（設備）指示/銘牌要求

（項目設備目視化管理，便于檢修識別，如下供參考）

• 主銘牌1套，包括：設備名稱、型號、廠家、出廠編號、出廠日期、簡要參數等；
• 部件標注銘牌1套，包括：各部件的名稱；
• 整機運行的安全標示1套。

二、 詳細技術要求：

1） 基本部件技術要求；

• 驅動系統：驅動電機可調整不對量包含平行不對中和角度不對中；矢量三相變頻器為380V，具有過流，過壓，過載，過熱欠電壓保護。
• 行星故障齒輪箱：方便拆裝齒輪外圈，行星輪，太陽輪等組件來進行斷齒，磨損，裂紋，點蝕等故障實驗的模擬；
• 轉速轉扭儀：精度：0.5%F*s，適用溫度：0℃-50℃，頻率響應：100us；
• 聯軸器：行星齒輪采用彈性聯軸器，其他聯軸器采用梅花聯軸器；
• 可編程轉矩加載裝置：轉矩加載器可以手動控制及自動控制調整，手動控制位開環控制，自動控制為閉環控制；轉矩加載可實現恒轉矩，變轉矩，脈沖轉矩，正弦轉矩可編程操作。
• 控制柜：觸摸屏操作界面，可實時顯示狀態數據。

2） 可完成實驗

• 滾動軸承故障模擬：可模擬的故障有軸承內圈損傷，外圈損傷，滾珠損傷，保持架損傷，混合損傷等；（通過更換帶有不同類型故障的套件，來完成各種損傷故障模擬）

b) 支撐研究中心彎曲轉軸的故障模擬試驗件

c) 支撐研究聯軸器端彎曲轉軸試驗件