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1.机械故障的全息诊断原理项目概述

VALENIAN机械故障诊断测试学习系统

在旋转机械中轴承起着非常重要的作用。 意外的轴承损坏会导致停机，生产损失甚至更严重的机器损坏。

大多数状态监测系统通常测量轴承振动并进行趋势分析，以评估振动信号的准确性和损伤严重程度，来评估机器的健康状况。 该评估*基于历史数据或统计分析，并且可能由于过早更换良好轴承而导致经济损失。使用轴承完整性预测模型，分析难点在于缺乏加速寿命测试装置和用于变量测量的传感器， BTS100将满足这一需求。

VALENIAN实验台设计结构，允许您使用各种外径的轴承座和轴承适配器，能够试验各种尺寸的轴承。 轴承支撑在轴的末端，并在轴承额定载荷下，另外施加在轴承上负载达5ton，它是一种在轴承长时间运转并测试轴承早期磨损的实验设备。

BTS100是目前市场上同类产品中应用最为广泛的一种轴承寿命预测研究方法，对振动工程师和轴承设计人员具有一定的参考价值。

机电设备健康评估与故障诊断综合试验测试台支持机电系统多振动源共振信号的特征提取模型的试验测试，能够提供旋转机械和往复机械等常见设备和部件的缩比试验件（如轴承、转子、往复式压缩机等），并可对这些设备和部件常见的典型故障进行故障模拟，提供机电系统多振源共振信号特征提取模型构建、训练和验证过程中的数据基础和验证平台基础。

2.招标范围

机电设备健康评估与故障诊断综合试验测试台，包括整体综合测试试验台基础平台等基础试验台环境、支撑故障模拟要求的试验套件以及特定要求的试验套件、完成故障试验测试所需要的传感器以及配套采集测试系统软硬件等，能够精确可靠的提供可持续的故障综合模拟试验台环境。

3.系统功能要求

轴承故障

机电设备健康评估与故障诊断综合试验测试台主要包含五个主要组成部分模块：

3.1.机电系统多源共振信号特征提取模型综合试验测试台

★能够支持机电系统多振动源共振信号的特征提取模型的试验测试；能够提供模块化设计，兼容其它试验台试验件的安装；隔振设计，包含加固设计的基座；试验台极限功率不超过2KW；可提供模拟轴不对中、不平衡、临界转速、油膜涡动和油膜振荡、机械摩擦、轴裂纹、机械松动、感应电机故障、泵的气蚀现象、风扇叶片振动、往复式压缩机故障等典型故障套件；可提供典型故障数据，故障类型包括：不平衡，不对中，滚珠轴承故障，齿轮故障，轴故障，风扇，水泵气蚀试验，电机故障，压缩机故障，油膜轴承故障，发电机故障，扭振，皮带轮故障。

3.2.特定型号转子状态评估模型与故障诊断模型综合试验测试套件

★提供设备转子型号定制的缩比试验件一套，可持续输出测点信号，用于与转子部件相关的设备健康状态评估模型和故障诊断模型测试；可提供专用传感器校准套件，用于发出标准信号校对传感器。

3.3.特定型号轴承状态评估模型与故障诊断模型综合试验测试套件

★包括设备轴承部件定制的缩比试验件一套，可持续输出测点信号，用于与轴承部件相关的设备健康状态评估模型和故障诊断模型测试；可提供数据质量实时监控设备，用于对实测信息进行观测。

3.4.燃气轮机双转子关联影响评估模型试验测试套件

★支持燃气轮机形式的双转子健康状态关联影响模型的试验测试；提供数据网络传输测试与校验设备，用于对数据采集系统网络进行快速分析。

3.5.机电系统机械变形状态的特征信号提取模型综合试验测试套件

★支持设备在拉弯扭等变形状态影响下的特征提取模型的试验测试。

4.主要规格参数

4.1.功能要求

4.1.1机电系统多源共振信号特征提取模型综合试验测试台

（1）整体技术参数要求

1)★能够支持机电系统多振动源共振信号的特征提取模型的试验测试；

2)★能够提供模块化设计，兼容其它试验台试验件的安装；

3)驱动器：变频交流驱动器，可编程及电脑远程控制；

4)电压：115/230V交流电、单相、60/50Hz；

5)转速范围：0 至6000转/分钟；

6)轴加工精度：0.1％英寸；

7)轴表面粗糙度：▽6；

8)齿轮加工精度：0.1％英寸；

9)齿轮表面粗糙度：▽6；

10)▲隔振设计，包含加固设计的基座；

11)可提供不同直径为0.5，0.75和1英寸的轴；

12)转速控制精度为0.1Hz；具备自对中装置；

13)实时显示转速测量结果并输出TTL模拟信号，转速显示精度为0.1Hz，；

14)两个静压油油膜润滑轴承，铝制轴承座，油压范围6~12psi；

15)两个钢制轴承套，预置电涡流传感器安装孔；

16)▲供油系统包括油泵，压力表，钢制油缸，压力调节开关，压力自锁保护开关；

17)▲两个深沟球滚动轴承及轴承座；

18)两个平衡转子，含两排螺纹孔用于安装不平衡螺丝；可设置不平衡量；

19)▲对中调节码盘；最大可设置不对中量为1mm；转子轴不对中故障调节装置分辨率0.03mm；调节装置上设置有在无不对中故障情况下对应调节点的指示标记；

20)▲内外转接的16个BNC接口；用于转接的BNC接口，防噪声处理；

21)用于电流测量的电源线盒，内置三相电线和地线测量位置；

22)防冲击的透明保护罩，实现电机联锁（功能为：合上防护罩才能够启动电机；电机运行时打开防护罩，立刻停止电机）

23)24伏直流电源，给测量设备供电；

（2）基础故障模拟试验套件要求

1）风扇故障模拟试验套件；

a) 研究风扇转动噪声和振动特征分析试验

b) 容积流率对压力上升及风扇振动的影响。

c) 支撑研究风扇振动和噪声控制方法

支撑关于试验数据的振动噪声参数的采集系统。

2）机械摩擦套件模拟试验套件；

a) 支撑不同材料在不同角度、载荷、润滑条件下典型摩擦试验。

b) 支撑轴或者转子上进行摩擦实验。

c) 本套件包括多种不同摩擦材料。

支撑关于试验数据的振动噪声参数的采集系统。

3）离心泵故障模拟试验套件；

试验台提供离心泵故障模拟试验套件，支撑开展以下故障模拟试验数据和现象获取

a) ▲气蚀的振动特征。

b) ▲气蚀破坏效应。

c) 透明泵盖观察气蚀。

d) 紊流对振动特征的影响。

e) 在电机或其他部位加载对泵产生的影响。

f) 吸入与排出侧不同接头及性能的节流口对泵的流体动力学的影响。

g) 不同速度与负载对泵振动特征的影响。

h) 泵的叶轮与吸入室间间隙产生的影响。

i) 支持其它粘度和比重的无危险液体。

j) 套件需包括单级离心泵、压力表、流量表、连接管、带轮和其它安装零配件。以及支撑关于试验数据的振动参数的采集系统。

4）往复压缩机故障模拟试验套件

a) 支撑获取压缩机基座、阀和其余结构部件的噪声与振动特征。

b) 支持往复压缩机故障诊断技术试验研究

c) 支持往复压缩机的工作性能测量

d) 支持压力脉冲和排气压力对压缩机工作的影响分析

e) 套件需包括一个压缩机，一个带有流量控制的气箱，所需的气管和安装配件。以及支撑关于试验数据的参数的采集分析系统。

5）电机故障模拟试验套件

a) 转子断条的故障交流电动机模拟试验

?在不同的转速与载荷下，转子断条故障对电动机振动和电流特征的影响试验。

?转子断条故障对电能质量和损耗的影响试验。

?温度升高对异步电动机非线性特征的影响试验。

?套件需包括含转子断条故障的交流电动机。

b) 定子绕组故障交流电动机模拟试验

?定子绕组匝间短路对振动和电流特征的影响试验。

?定子绕组匝间短路对电能质量和损耗的影响试验。

?温度升高对异步电动机非线性特征的影响试验。

?套件需包括一个含定子绕组匝间短路的故障交流电动机，以及一个可调整短路状况的控制器。

c) 电压不平衡和缺相故障交流电动机模拟试验

?电压不平衡和缺相故障对电流和振动特征的影响试验。

?电压不平衡和缺相故障对电能质量和损耗的影响试验。

?温度升高对异步电动机非线性特征的影响试验。

?套件需包括一个故障交流电动机和一个调整电压平衡和缺相的控制器。

d) 内置不平衡转子的故障交流电动机模拟试验

?不平衡的转子对振动和电流特征的影响试验。

?不平衡的转子对电能质量和损耗的影响试验。

温度上升对异步电动机非线性特征的影响试验。

?套件需包括一个含不平衡转子的故障交流电动机。

e) 内置不对中转子系统的交流电动机模拟试验

?气隙变化对振动和电流特征的影响。

?不对中量、类型和转子转速对振动和电流特征的影响。

?转子不对中对电能质量和损耗的影响。

?温度上升对异步电动机非线性特征的影响。

?套件需包括交流电机，带有可调不对中量的钟形端盖，便于在电动机任一端轻松引入预置的不对中量。

f) 内置翘曲转子的交流电动机模拟试验

?转子弯曲对振动和电流特征的影响。

?翘曲的转子对电能质量和损耗的影响。

?套件需包括一个中心弯曲转子的故障交流电机。

g) 内置故障轴承的交流电动机模拟试验

?轴承故障对振动和电流特征的影响。

?轴承故障对电能质量和损耗的影响。

?套件需包括一个含轴承内圈故障和外圈故障的交流电动机。

h）基于PC的电动机控制套件

可编程实现加速、减速及运行时间的控制要求,以及硬件接口模块。以及支撑关于试验数据的参数的采集分析系统。

6)齿轮箱-扭矩负载试验套件:

含有平行齿轮箱故障轴承试验件、故障直齿轮试验套件、偏心直齿轮试验套件。

?套件需包括一个开展试验的齿轮箱、正常以及故障齿轮、轴承径向负载装置以及负载压力传感器。

7）皮带轮故障试验套件：

a)带传动安装模块：

支持研究带轮不对中、带张紧的振动特征，以及齿轮不存在磨损时的带传动故障频率；

支持研究不同磁力制动器下的带轮响应；

b)偏心皮带轮：

支持研究偏心皮带轮产生的影响；

支持区分偏心、不平衡以及带共振故障。

（3）数据采集系统设备技术要求

1）采集参数要求：8通道模拟输入同步采样，24位模数转换器，动态参数102dB，支持最高采样频率102.4KHz，频宽45KHz

2）IEPE传感器电源，内置抗混叠滤波器，交直流耦合，输入电压± 5V

3）★需配置分析软件，完成数据采集、原始数据存储与导出标准文件格式、支持在线进行信号分析测量工具

4）单轴加速度传感器（4个），ICP型，0.3-10KHz，100mv/g,1米线缆

5）三轴加速度传感器，ICP型，0.3-10KHz，100mv/g,3米线缆

6）电涡流位移传感器，含一对探头

7）★专用振动传感器校准套件，用于发出标准信号校对振动传感器及采集系统

4.1.2特定型号转子状态评估模型与故障诊断模型综合试验测试套件

1）偏心转子故障模拟试验套件

a) 支撑研究转子偏心对振动特性试验

b) 支撑偏心与不平衡间的关系试验

c) 支撑诊断与纠正偏心技术试验

d) 支撑研究转动惯量对振幅的影响试验

e) 套件需包括一个不对称偏心转子和一个夹紧卡圈

以及支撑关于试验数据的参数的采集分析系统。

2）油膜涡动和油膜振荡的试验套件

a) 试验套件支撑刚性转子在油膜润滑中的不稳定性，油膜涡动、油膜振荡现象、试验。

b) 套件需包括四对衬套、两对不同长度和形状的轴承，用于研究如何避免油膜涡动/油膜振荡；以及一个轴中心定位装置。

3）轴裂纹研究套件

a) 轴裂纹对固有频率和振动特性试验。

b) 支持轴裂纹早期诊断技术试验。

c) 支持裂纹扩展与开闭试验。

d) 软件支持现代信号分析技术，如小波分析、时频分析、时序分析研究轴裂纹振动信号。

e) 套件需包括模拟裂纹的轴，裂缝和填充物的轴，深度V型裂纹的轴。

4.1.3特定型号轴承状态评估模型与故障诊断模型综合试验测试套件

1）轴承故障模拟试验套件

a) 典型滚珠轴承故障的振动特征的试验

b)支持试验均值处理、频谱泄漏、频率分辨率等信号处理技术和故障诊断技术研究。

c)支撑轴承加剧损伤程度进行试验。

e)支持因频谱泄露试验。

f)套件需包括一个内圈故障轴承、一个外圈故障轴承、一个滚珠故障轴承和一个混合故障轴承，包含故障套件及标准零部件

2）滚动轴承共振/临界转速试验套件：

a) ▲支持共振及临界转速试验，以不超过2000转/分的临界转速来模拟实际机械设备运行状态以确保其安全性。标准轴具有7000转/分或更高的共振频率，根据转子位置的不同而异。

b) 支持共振的破坏效应以及控制方法。

c) 支持调整转子及支撑的位置研究质量和刚度对共振频率和模态振型的影响。

d) 支持频率相近模态导致的拍现象。

e) 套件需包括轴、转子、滚动轴承和联轴器。

4.1.4燃气轮机双转子关联影响评估模型试验测试套件

基于燃气轮机转子结构形式的中介轴承设计的双转子实验台测试套件：

a)★支持燃气轮机中介轴承转子结构特点的双转子试验

b)试验台驱动的双转子中介轴承的转速需大于7000转

c)能够对轴承座施加径向负载，电液加载系统组成，压力大于400KG

4.1.5机电系统机械变形状态模型试验测试套件

翘曲、中心弯曲转轴、联轴器端弯曲转轴的转子故障模拟试验套件：

a) 支撑研究转子翘曲变形的故障模拟试验件

VALENIAN预测性维护实验台是针对齿轮传动故障，及轴承故障数据采集采集及分析所开发，可灵活配置振动，噪声，转速，位移等机械参量测量的传感器，可以模拟旋转机械升降速瞬态过程及稳态运行工况的振动状态，以及多种常见的旋转机械故障，配合数据采集仪器及分析软件配套使用，可进行故障特征分析，形成一个多用途，综合性的实验系统平台，为齿轮传动及轴承类故障提供一个良好的实验分析环境和算法依据。

1、 项目范围

测试台主要有以下几个模块组成(包含但不限于下表内容及数量)：

• 项目整体技术要求

• 测试台（设备）关键技术要求要求

1) 设备尺寸：最大尺寸：长2000mm×宽800mm×高850mm，设备颜色，信号白（RAL9003）；

• 工作环境：设备应满足买方的环境条件。

3) 可移动性：设备移动方便，有叉车位（现场无行车）；

• 能力设计：可模拟轴类故障，轴承故障及齿轮箱故障，详见上表；

5) 电源： AC380V（220V备选）；控制电源：DC24V； 

• 项目（设备）品质要求

• 产品过站过程确保不因设备因素导致外观无油污、赃物；外表压痕、损伤、破损；

• 项目（设备）安全要求

1) 电气性能：E级，并有良好的接地，抵抗500MΩ以上；

• 项目（设备）指示/铭牌要求

（项目设备目视化管理，便于检修识别，如下供参考）

• 主铭牌1套，包括：设备名称、型号、厂家、出厂编号、出厂日期、简要参数等；
• 部件标注铭牌1套，包括：各部件的名称；
• 整机运行的安全标示1套。

二、 详细技术要求：

1） 基本部件技术要求；

• 驱动系统：驱动电机可调整不对量包含平行不对中和角度不对中；矢量三相变频器为380V，具有过流，过压，过载，过热欠电压保护。
• 行星故障齿轮箱：方便拆装齿轮外圈，行星轮，太阳轮等组件来进行断齿，磨损，裂纹，点蚀等故障实验的模拟；
• 转速转扭仪：精度：0.5%F*s，适用温度：0℃-50℃，频率响应：100us；
• 联轴器：行星齿轮采用弹性联轴器，其他联轴器采用梅花联轴器；
• 可编程转矩加载装置：转矩加载器可以手动控制及自动控制调整，手动控制位开环控制，自动控制为闭环控制；转矩加载可实现恒转矩，变转矩，脉冲转矩，正弦转矩可编程操作。
• 控制柜：触摸屏操作界面，可实时显示状态数据。

2） 可完成实验

• 滚动轴承故障模拟：可模拟的故障有轴承内圈损伤，外圈损伤，滚珠损伤，保持架损伤，混合损伤等；（通过更换带有不同类型故障的套件，来完成各种损伤故障模拟）

b) 支撑研究中心弯曲转轴的故障模拟试验件

c) 支撑研究联轴器端弯曲转轴试验件