振动分析中的峰度用于故障检测

定义：什么是峰度？

峰度 峰度是一个描述概率分布形状的统计参数。在振动分析中，它应用于时间波形信号，以测量其“峰度”或“脉冲性”。高峰度信号的特征是尖锐、明显的峰值或冲击，而低峰度信号则更平坦或更圆润。峰度提供一个单一的数值，即使总能量（均方根值）没有显著变化，也能指示振动信号底层特征的变化。

峰度的诊断价值

峰度在状态监测中的主要价值在于它对 早期冲动性断层许多机械缺陷始于微观裂纹或剥落。当这些不断发展的缺陷相互接触时，它们会产生短时高频冲击。这些冲击会在振动时间波形中产生尖峰，从而在缺陷发展到足以影响机器整体均方根振动水平之前，显著提高峰度值。

因此，峰度是一个很好的工具，可以用于：

• 早期轴承故障检测： 它是检测轴承座圈或滚动元件剥落的最初迹象的最有效方法之一。
• 齿轮齿故障检测： 破裂或断裂的齿轮齿每旋转一圈就会产生一次明显的冲击，这可以通过上升的峰度值轻松检测到。
• 检测间歇性摩擦或撞击： 通过此测量可以突出显示机器内的任何非均匀、影响事件。

解释峰度值

峰度是一个标准化的值。对于典型的健康机器随机背景振动，理想的高斯（正态）分布的峰度值为**3.0**。与此值的偏差具有诊断意义：

• 峰度 ≈ 3.0： 表明振动是随机的和高斯的，表明运行正常、健康。
• 峰度 > 3.0： 表示信号变得比正常情况下更具“尖峰”或脉冲性。峰度值上升是冲击即将发生的明显警告信号。当轴承或齿轮存在严重缺陷时，峰度值通常为 5、10 甚至更高。
• 峰度 < 3.0: 表示信号比正态分布更平坦。这种情况有时会出现在某些类型的摩擦中，或者当信号以非常干净的正弦振动为主时。

轴承故障的峰度生命周期

当跟踪轴承故障从开始到失效的过程时，峰度值通常遵循可预测的模式：

1. 健康阶段： 峰度稳定，接近3.0。
2. 早期故障阶段： 形成微观缺陷。产生尖锐、明显的冲击，导致峰度显著上升（例如，达到5.0或更高）。整体均方根振动可能仍然较低。这是检测故障的理想时机。
3. 断层发育阶段： 随着缺陷的扩大和扩散，冲击变得更加频繁，也更加不明显。信号再次开始类似于随机噪声，尽管能量水平要高得多。因此，峰度值可能会*下降*并回到3.0，而RMS振动水平现在开始急剧上升。
4. 晚期/失败阶段： 轴承损坏严重，振动剧烈且经常随机。峰度保持在3.0附近，但均方根值现已达到警戒值。

这个生命周期凸显了峰度如此宝贵的原因。检测的“最佳点”是在峰度上升的早期阶段。仅仅依靠 RMS 意味着故障在变得严重之前无法检测到。

限制

峰度虽然功能强大，但应与其他技术（例如频谱和波形分析）配合使用。峰度对随机的、非机器相关的冲击较为敏感，因此最好将其用作趋势参数。峰度随时间持续上升比单次高读数更可靠。

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