关键词：共振解调技术；船舶机械；故障诊断
引言：外部施加的频率信号与系统本身固有的振荡频率相同时会产生共振，人们利用这种特性适当改变系统的自身频率并精确跟踪系统外部的频率信号，就可以获悉外部信号所传递的信息。这就是共振解调技术的基本原理。传统的传播机械故障主要是依靠故障的特征频率谱线来确定机械是否存在故障，但是谱线不一定代表有故障存在，所以需要利用共振解调技术来进一步印证诊断的可靠性。
1.共振解调技术在船舶机械中故障原理分析
共振解调技术在二十世纪七十年代被瑞典SKF轴承公司率先采用，后来被美国的MIT公司进一步优化与发展，共振解调技术下检测机械故障的原理首先是冲击脉冲与振动。冲击脉冲指的是两个物体经过相互碰撞而产生的具有一定能量的振动，而且这种振动不是呈现出连续性状态的，而是以压力波的形式呈现并且传递脉冲的状态。在进行冲击脉冲的过程中，金属球垂直下落撞击着金属板，随后在冲击点出形成了冲击加速度，形成运动的幅度由冲击速度所决定，不会受到材质的影响，在冲击点产生的压缩波是衰减波，以超声速度在整个金属板中传播，利用传感器接受这个信号，就能够得到和冲击大小相互对应的冲击脉冲信号。
共振解调可以在固定的计算机配备数据采集器，元件经过高频响应损伤后，通过加速度传感器，其中含有高频共振的振动信号，在调离电路后经过A/D转换，进入计算机系统中存在了带通滤波，然后分离出某一种高频固有共振，经过包络检波和低通滤波，形成了低频率包络信号，通过FFT变化后得到包络频谱，最终完成了软件共振解调技术故障的检测。
硬件共振解调技术是应用压电和应变等传感技术进行技术检测轴承、齿轮和其他机械，这些机械因为非正常的碰撞而产生的冲击，采用电力、机械或者来自声表面波和声学的硬件谐振器，利用共振响应的原理将微弱的冲击信号进行放大化处理，成为高频自由衰减振荡的共振波形，通过合理的处理获得一种剔除了低频率振动干扰的共振解调波。经过以上的操作以后，最后通过对共振解调波的幅度值和频谱分析来提取相关低频冲击信息，从而有效的对机械进行故障监测和诊断，由此可见，硬件共振解调技术并不是直接分析振动的信号实现对机械故障的诊断的。
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2.共振解调技术在船舶机械中的应用分析
2.1故障监测方式的选择
共振解调技术在船舶机械中的应用分析时，首先要考虑到故障监测方式的选择，整个检测系统第一代是报警系统，第二代是分析系统，第三代是诊断系统，如今最新的第四代是智能系统，从第一代到第四代，每一代系统都有着各自的发展优势和适用范围，所以在引进相关诊断技术的方面必须坚持着合适的就是最好的原则，不能认为越是先进就越好，价格昂贵代表不了质量好。在进行实际的选择与应用分析上，第四代系统可以应用在齿轮箱和主电机中，第三代系统可以应用在普通的电机和风机这些非关键设备当中，在线的第三代系统可以用在主机仓、辅机舱以及冷水机组泵舱当中，其他的分散区域可以用半在线或者离线的系统[1]。
2.2特征征兆的判定
共振解调技术应用在船舶机械故障中，对于特征征兆判定工作十分关键，频谱分析就是为了找到频率和相应的幅度值，首先去看振动信号中所包含的正弦波，然后再找出正弦波是因为什么原因发生的故障，产生故障的类型又是什么，将两者相互对应找出原因并不容易。如果带有频谱分析概念股能的测振便携式仪器，该仪器只能够提供出简单的频谱图，又因为频谱的设备之间有差异存在，表现出来的特性也是不一样的，这种情况下，只有具备丰富的工作经验的人才能明白，他们有着丰富的频谱知识积累，对频谱的变化情况了如指掌。例如，诊断齿轮箱是否存在故障的时候，每一个转轴都有两个轴承，转轴之间还有各级齿轮，这些机械采集的信号都是经过结构件传递过来的在频谱图上面显示的全都是谱线，谱线与谱线之间无法分清主次，甚至有时候还会相互叠加，这种情况下就容易导致振荡很高，而频谱图十分难以看懂。经过时代的发展和科学技术的进步，现在的软件系统中内置标准征兆库里，将齿轮齿数和轴承的种类参数输入即可，随后系统机会为人们列出相关征兆清单，清单中包括不对中、松动和不平衡的信息，如果点中其中一个理论特征征兆就会自动的在频谱上面进行对比处理，如果处理结果是相互温和的，就能判断出该船舶机械存在故障，即使还有剩余的数量也会自动进行匹配[2]。
2.3特征征兆标准的确定
利用共振解调技术在船舶机械故障诊断过程中，冲击脉冲频谱标准的确定与传统的频谱之间是不同的，当前的系统中特征频率幅度值可以做出一个趋势，并将这个趋势设定成标准。经过长时间的数据采集后根据提供的数据走向得出，而不是直接套用相关国际标准或者国家标准，由于每个设备是不一样的，所以根据设备整体的振动的数值进行定义，一般情况下是用速度或者位移的数值进行定义。即使在同一个设备上，例如电机，电机的水平方向、垂直方向以及轴向的控制标准都是不相同的，无法运用同样的标准进行衡量，应该根据现场的实际情况，结合实际数据生成的标准进行，如果检测时有经验丰富的船员在场就更加容易设定标准。
总结：总而言之，共振解调技术是当前船舶机械故障诊断的主要应用技术，能够有效的判断机械设备中是否存在不平衡、不对称、基础松动、电机断条现象，还能够诊断出是否存在齿轮故障、轴承故障的情况，经过共振解调技术的不断推广与应用，推进了维修体系从事后维修和计划维修，朝着以可靠性为主的方向转变，有效的保证了预报初始故障的准确性，为船舶运行的安全、船山人员的安全以及高效航行提供了保障。
参考文献：
[1]陆洋,吴智文,韩文玉,韩莉.共振解调技术在船舶机械故障诊断中的应用[J].船舶工程,2009,31(03):31-34.
[2]丁芳,高立新,崔玲丽,张建宇,胥永刚.共振解调技术在设备故障诊断中的应用[J].机械设计与制造,2007(11):178-179.
论文作者:刘彪，刘漆胤
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
标签：技术论文; 故障论文; 频谱论文; 信号论文; 系统论文; 征兆论文; 频率论文; 《科技中国》2018年3期论文;