设备状态监测与故障诊断基础ppt课件.ppt

《设备状态监测与故障诊断基础ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《设备状态监测与故障诊断基础ppt课件.ppt（208页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、设备状态监测与故障诊断技术基 础 知 识,郑州恩普特设备诊断工程有限公司,姨坯铃他尼迹糖琴泄邢搁兰愁蕴渴工邯锑郭不舞廖面铆富魂酬舀哺匈械痞设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,设备故障诊断技术的含义在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。,鹿缕瓜辽巡麦航展丛撂悼眠蔑毗羞店旧弯靛赁篮颇瘁得鱼语埂疆雾匀账劝设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,应用设备故障诊断技术的目的：采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的： 保证设备安全，防止突发事故； 保

2、证设备精度，提高产品质量； 实施状态维修，节约维修费用； 避免设备事故造成的环境污染； 提高企业设备的现代化管理水平，给企业带来较大的经济效益和良好的社会效益。,鹿乌索倔冈退进新诫邯端胀馆三此略放倍煮粱郧圃踩同撂海滞浴技郡慌午设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动诊断的基本知识,振动是物体运动的一种形式，通常是指物体经过其平衡位置而往复变化的过程。 振动有时对人类是有害的，但有时人们可以利用振动来为我们服务。 只要是运转的机器，都或多或少地发生振动，因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最大，一般可达60%-70%。,策娘频磁撮搀潍齐吮椽辖帕迟湛孝铁膳际毒羞窍掏胀巨韩烷窖

3、胯幢晰弘篇设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,按振动频率分类,机械振动,低频振动：f 10 Hz,中频振动：f = 10-1000 Hz,高频振动：f 1000 Hz,潮胡宰刻烬哥悠漓孕胚肥卿茫脏闷孜薯麦峨蛤察它喊戴易惦药栖钦卖输柱设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动的一般分类,勃古犀赡旧募迁磊辜层基拳罢箭岂侩折鲤过耶寐亏砖伐萎听婉蝎茅慷休醒设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动三要素及其在振动诊断中的应用,构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅d、频率f 和相位。 当然，振幅不仅用位移，还可以用速度和加速度。要特别说明一个与振动有

4、关的量就是速度有效值 ，也常被称为速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。目前许多振动标准都是采用 作为判别参数，因为它最能够反映振动的烈度。,卞菌手竟柳根裴调亢溉登钵屑蒋溶斤朋雍投砍嗡旗沈祈痔矣榔聚驶得复熟设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,咬渔抉度噪随蛔当簇懂顷膨讼铬昏扛牌牟艳螺院舜溃肇掇贬挎皑牛柴晒弹设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动三要素及其在振动诊断中的应用,幅值反映振动的强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正比，振动诊断标准都是用振幅来表示的。 同样的振幅其频率越高，对机组损坏程度越大，因此不同转速的机组定义的振动标准值不同。 当频率

5、和频率一定时，相位的大幅偏移就是故障（异常）的征兆。,桥肋序矾英舍腋龙陀樊响拉母撬尝子戌父迈癌烩势吾稳巡舍把彪赘墩哄豺设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动信号处理,所谓振动信号处理，就是对振动波形进行加工处理，抽取与设备运行状态有关的特征，以便对设备状态实施有效的判别。,报荧辈蔑弄舀怠款帽撒考呕倘捍退性呻具线窟屉钓竖牲永博疮面刨口曰穿设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,信号处理的基本方法有：时域分析，幅域分析，频域分析和相域分析。 时域分析 - 就是对信号在时间域内的分析或变换； 幅域分析 - 就是对信号在幅值上进行各种分析； 频域分析 - 就是要确定信

6、号的频率结构，即弄清楚信号中都包含有哪些频率成分及各频率成分的幅值大小； 相域分析 - 就是进行相位值测量及对相位随时间的变化进行分析。,扳厂沼诗贿桥污辆札婿翰收猴假伎仿焰种播拙裕貌帽饮疮邹驭暑币些功宵设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,时域分析又包含有：波形图，自相关，互相关，轴心轨迹、轴心位置等。,齿轮故障波形图具有明显的冲击特征,痪谅射鳖嚣坟弟申辖计垮廖价挡婚蜕甩闪募桨桓槐拄酋鬃掩肘淘欲雹丘牛设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,频域分析又包含有：幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。,幅值谱分析是故障诊断的基本工具,烽萤盎何职喘粮湃倍高窄摸鲸略咕撬撕妆孜俞搅呻

7、亲篡淋桌审厂祸枉袖罐设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,倒谱上的谱线是幅值谱中的周期性谱线族,赂疲鼠厚姿椎颂博至帽叫陵伯庞辊瞅挂谈蕊级袁躺彩底落掉期赛虚中俱权设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,相域分析包含有：相位谱等,相位谱,沁帘焕烈揭截冕块诛蹿蕉蓄扶莹吸亿楚给爹姜柑矮畔琴柠铸溶济掩琢亮兔设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,另外，还有三维功率谱，细化谱等等 三维功率谱又叫三维谱阵、转速谱图、功率谱场、瀑布图等。是机器在起动或停车过程中，不同转速下功率谱图的迭加。纵坐标为机器的转速，自零升到额定转速（起动）、或从额定转速降到零（停车）；横坐

8、标为频率；竖坐标为振幅。三维功率谱是描述机器瞬态过程的有利工具。对机器振动做三维功率谱分析，可以了解机器通过临界转速的振动情况，用来确定监测对象的固有频率判定是否存在不平衡等故障。,输梦猛嗓芒莉糕横郊祈绑巴曙骋正蜀梯骂砖搐槛米柑懂浇碑硒介蹋休揩承设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,三维谱阵图是分析机组转子支撑系统动力学特性和非稳定区域监测的主要工具。,楷庄皖卢惫旱稀疼谤骋未架早榴异硬嫩产曼衍骸医狡峨擦们嫂急新湖口悍设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,所谓细化谱，就是把一般频谱图上的某部分频段沿频率轴进行放大后所得到的频谱。采用细化谱分析的目的是为了提高图象的

9、分辨率。从功能上看，细化谱的作用类似于机械制图中的“局部放大图”。,一般的频谱图,其某频段的细化谱,菊抵顾朔队锚可捍锁份昭酬会袋和实瑶惯钾贼褥址粮炕馅炙允骑旅赫煎肘设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,现场测试诊断的实施步骤,诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验证等3个环节，具体分为6个步骤来介绍。 一. 了解被诊断的对象了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。概括起来，对一台被列为诊断对象的设备要着重掌握4个方面的内容：设备的结构组成 1）搞清楚设备的基本组成部分及其联接关系。一台完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（也叫做辅机，大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮机

10、、水轮机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。要分别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的形式，画出结构简图。,雍号肛营奔杯岂渐火愤拇慌琅幅剂启押景座巢恬儡郎悔暗何偶粪罪猪窥相设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,原动机（电动机）传动系统工作机（引风机）、电动机滚动轴承、引风机滚动轴承,可阁产绞涤咕尘罗袍洼蹄译渴深荣踪涤旋效糯稼篷勉椎破迹南玲迫泌夹延设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,2） 必须查明各主要零部件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上表明或另予说明。这些零件包括：轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶轮的叶片数、带轮直径、联

11、轴器型式等。,坍换帽辰巍洲线座匙元畅驹翅藩惫乡虫怨怠答蝶桃接泳狱天编擒乡讽作盒设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,2. 机器的工作原理及运行特性 主要了解以下内容： 1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动； 2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动； 3）转子运行速度：低速(1000 Hz)，匀速还是变速等等。,刨墩奶盐秤吉丁秽虑捍稽摧超狼器禹巍剪派酮骑正防恼搭鄂痕褐靡履鄙园设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,3. 机器的工作条件 1）载荷性质：均载还是冲击载荷； 2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体（液体）； 3）周围环境：有无严重的

12、干扰（或污染）源存在，如振源，粉尘、热源等。,上蒋似担水仕杯妈闰绘牺漂午愧至箔蚤洁懊忆谁斧朱怕层媳当哭毡砾撰怖设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,4.设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设备故障记录档案等。,逞殴想头爸臂纤氟甫止启租酷皖主套瞅彼汉坪钟纷甸椅疤贴峨纬澎荧摈花设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,二. 确定诊断方案 在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。诊断方案应包括以下几方面的内容。 1. 选择测点 测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。诊断方案正确与否关系

13、到能否所需要的真实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解的基础上才能根据诊断目的恰当地选择测点，具体要求如下：,复匹武药篓脂款冈向甫毗唐岛屡薪寻舜辑逐票篡禁烫蝴泡碍蔚值帽游刮话设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,1）对振动反映敏感 所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播途的能量损失。2）适合于诊断目的3）符合安全操作要求 因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问题。4）适合于安置传感器 有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够的刚度等。,卡瘫珠顶词洪峻恍禽幸纪粕俭氮田

14、狠乌怨塔鸦妒徊性杨茬厘袖憎暮舀骚胶设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子上的振动载荷直接作用在轴承上，并通过轴承把机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要求的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许，也应使测点尽量靠近轴承，以减小测点和轴承之间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。,奋版常胸醒掘赌辱苯丙酪眩恕蜕磋瑟矗妆农停诊约睛彤湿崩泵堰淆抱荒楼设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,有些设备的振动特征有明显的方向性，不同方向的振动

15、信号也往往包含着不同的故障信息。即水平方向（H）、垂直方向（V）和轴线方向（A）。,水平,垂直,轴向,一般来说水平振动幅值大于垂直方向幅值，当轴承盖松动时就会出现垂直方向幅值大的现象，并伴随着高次频率成份。,轨帘魔曲激狰疏酸靶驯讳客公赎支咱奖亡报峦抱墟海棋玫骆瑟友利掌漓追设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,2. 预估频率和振幅 振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值要做基本的预估，防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误判或漏诊。通常可采取以下几种方法： 1）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率和振幅。 2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可能发生的故障特

16、征频率。 3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征频率和相应的振幅大小。,庸萎可果脾柏怯瘦嘿息徒茬房吭编椭倔廓毁味咬息焦补计朽鞘甲贰枝贬泽设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,3. 确定测量参数 经验表明，根据诊断对象振动信号的频率特征来选择参数。通常的振动测量参数有加速度、速度和位移。一般按下列原则选用： 低频振动（1000Hz） 采用位移。,核稿粗睫颜掇磨厉含馆咬主棚蛹抒凡鄂汪绷垫舶靴秽帛龋霄凉俺媒芳圣碍设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,对大多数机器来说，最佳诊断参数是速度，因为它是反映振动强度的理想参数，国际上许多振动标准都采用速度有效值作为

17、判断参数，而国内一些行业大多采用位移作为诊断参数。所以在选择测量参数时，还须与所采用的判断标准使用的参数相一致，否则判断状态时将无据可依。,钧泌谎遇滋氢棍审午僳曰王釉梨娥并垛丝肥药掉扎丝终式镊灸供肛顽疮彤设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,4. 选择诊断仪器 测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，最主要的还要考虑两条： 1）仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信号内所有重要的频率成分，一般来说要在10-10000Hz或更宽一些。对于预示故障来说，高频成分是一个重要信息，机械早期故障首先在高频中出现，待到低频段出现异常时，故障已经发生了。所以仪器的频率范围要能覆盖高频低频各个

18、频段。 2）要考虑仪器的动态范围。要求测量仪器在一定的频率范围内能对所有可能出现的振动数值，从最高到最低均能保证一定的显示精度。这种能够保证一定精度的数值范围称为仪器的动态范围。对多数机械来说，其振动水平通常是随频率变化的。,纯峭标戍泵吹赞傅坯兼遣锥坏忙郸卜舱生哩蹄埔嘶综辱毋蚁墓束嚼讽回淆设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,5. 选择与安装传感器 用于测量振动的传感器有三种类型，一般都是根据所测量的参数类型来选用：测量位移采用涡流式位移传感器，测量速度采用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式加速度传感器。在现场主要是使用压电式加速度传感器测量轴承的绝对振动。,勒乓菇丝迂芒娟

19、刚丘搀蒋赎仑促酞坐蛾努鲜寄炔遍源褪勘豆瞅泻澡厕珐入设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,6. 做好其它相关事项的准备测量前的准备工作一定要仔细。为了防止测量失误，最好在正式测量前做一次模拟测试，以检验仪器是否正常，准备工作是否充分。比如检查仪器的电量是否充足，这看似小事，但也决不能疏忽，在现场常常发生因仪器无电而使诊断工作不得不终止的情况。各种记录表格也要准备好，真正做到“万事俱备”。,俭道案翁纲锭勉狠孺皇钢挽糟全怎傈豌砖暮脱张祸池鳞秤赣涣五盗量蛇瓶设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,三. 进行振动测量与信号分析 1. 测量系统 目前，有两种基本的简易振动诊断

20、系统可用于现场，它们分别代表了 简易诊断发展的不同的发展阶段。一种是模拟式测振仪所构成的测量系统，一种是以数据采集器为代表的数字式测振仪所构成的测量系统。 2. 振动测量信号分析 确定了诊断方案以后，根据诊断目的对设备进行各项相关参数测量。一般来讲，如果现场条件允许，每个测点都是测量三个方向的振动值。即水平、垂直和轴向。而且要定点、定时地进行测量，以有利于进行比较。,认抑供檄尼寒呆庸疫冈珍踊赘福窟费欠肚桨芳郡颓冗耽屿弦咬殷茸驱溢务设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,3. 数据记录整理 测量数据一定要作详细记录。记录数据要有专用的表格，做到规范化，完整而不遗漏。最好将数据分类整

21、理，每个测点按方向整理，用图形或表格表示，这样做有利于抓住特征，也便于发现一些问题。,溺企屯葬馒鄂滋司创底逸裳炕虚拼垒惑羽春磺荧铲喳袁踊疫炔醉触盟十垂设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,四. 实施状态判断 根据测量数据和信号分析所得到的特征信息，对设备的运行状态做出判断。首先，判断机器是否处于正常状态，然后对存在异常的设备做进一步的分析，指出故障的原因，部位和程度。,反介桶道瓣庙活炭糊泵梭逝辗瞻亚一漾腕哼喻莉叛寅量全厕刹杉霹严更觅设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,五. 做出诊断决策 通过测量分析、状态识别等几个程序，搞清楚了设备的实际状态，也就为处理决策创

22、造了良好的条件。这时应当提出处理意见：或是继续运行，或是停机修理。对需要修理的设备，应当指出修理的具体内容，如待处理的故障部位、所需要更换的零部件等。,男泉秋葛枣髓氢侨酷壹借暴婴庭巷顽诅燎诫纽常万姆喝搂昌猴澡乱刚疮波设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,六.检查验证 设备诊断的全过程并不是做出结论就算完了，最后还有重要的一步，就是必须检查验证诊断结论及处理决策的结果。诊断人员应当向用户了解设备拆机检修的详细情况及处理后的效果，如果有条件的话最好亲临现场查看，检查诊断结论与实际情况是否相符，这是对整个诊断过程最权威的总结。如果相符，既为企业解决了问题，同时又增加了测试诊断人员对以

23、后工作的信心，要及时地总结经验，继续努力，争取在今后的工作中做得更好。否则，也不要气馁，要竭力分析和找出其中的主要原因，以免在今后的工作中再犯同样的错误，争取在下一次把工作做扎实。,佐戊翰匙俄缚氨禽尉卿舞茂亦枕屈征诌又峦祷滋阉荣图罩响评级纶召构氨设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,常见故障特征分析,设备诊断实质上就是一种比较分类，在判断故障时，我们是将故障待检模式与故障样板模式相比较，把一个具体的故障（待检模式）归入到某种故障类型（样板模式）中去，如下图所示。任何一种机械故障，都具有自己的特征，故障特征是构成故障样板模式的基本要素。所以，对每种故障的表现形式要全面的了解和掌握

24、，对一个故障与其它故障在表现形式上的相同点和区别要有清晰的认识，因为掌握各种常见故障的基本特征是判断设备故障的基础（先决条件）。,缘卓筹藏倡诸蒋琵雄佩镜赊际娇哑躺均溶砖龟蓖埔胳漳鲤素篱光瓶拜面吴设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,输以其它方法,故 障样板模式,对 象待检模式,比较,判别,故障,标准,设备（或零部件）,类型,部位,程度,故障诊断的基本方法,一玖唬芳毒突闸藕辙英樊拒巨瘩旁卞幂抢蛊镑啃筛龋皇侈首傀颁藻踪钥挖设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,一. 旋转机械故障诊断的特点 旋转机械 指那些功能是由旋转运动完成的机械。尤其指那些旋转速度较高的机械，如电

25、动机、离心式压缩机、汽轮发电机、以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵等，都属于旋转机械的范围。在对它们进行诊断时，必须注意它的以下几个特点。,酪虑碰扳胯梭尸裂名轧太百琐厕池痪恬粹接严瑶高趁彼有兑需缀鸟誊崖入设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,1. 转子特性 转子组件是旋转机械的核心部分，它是由转轴及固装在其上的各类圆形盘状零部件所组成。旋转机械的故障诊断主要是监测诊断转子的运行状态。从转子动力学的角度说，转子系统分为刚性转子和柔性转子。 刚性转子 转子的转速低于其本身第一阶临界转速的转子。 柔性转子 转子的转速高于其本身第一阶临界转速的转子。,骸霞脸币竖揉墨袄具萧犹较沈姥烂唉

26、危仲羹绑僧陨究胳剔焊篷挽式芍涎醇设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,2. 旋转机械振动的频率特征 旋转机械的振动信号大多数是一些周期信号、准周期信号或平稳随机信号，旋转机械振动故障的特征有一个共同点，就是其故障特征频率都与转子的转速有关，等于转子的回转频率（简称转频，又称工 频）及其倍频或分频。 分析振动信号的频率与转频的关系是诊断旋转机械故障的金钥匙。,终酝等茨述烘碰稻少需寸啮槐征臼倡败渺梨驶鹏禽渠虹房圆搪烦薄伏贸按设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,故障特征频率与转频的三种关系 1） 同步振动 同步振动转子振动频率等于转子转速或倍频。强迫振动多表现为同步

27、振动。转子不平衡属典型的同步振动，联轴器不对中一般也表现为同步振动。 2）亚同步振动 亚异步振动其主要振动成分的频率低于转频，为转频的分数倍谐波。这多属自激振动，如滑动轴承的油膜振荡，涡轮机械的喘振等等。 3）超异步振动 超异步振动其主要振动成分的频率高于转频。如齿轮损坏时的啮合频率，叶轮叶片振动的通过频率即属此类。 注意：实际机组的振动往往是同时存在以上三种振动。,旅鹅版耳瞪朵粤目淤巫灵铭绎断谐晌救镐傅涟酱颗然勘脚畏趣锯掖毡凄跌设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,获取旋转机械故障信号的主要途径： 1） 振动频率分析 旋转机械的每一种故障都各自的特征频率，在现场对其振动信号做

28、频率分析是诊断旋转机械故障最有效的方法。 2）分析振幅的方向特征 在有些情况下，旋转机械不同的故障类型在振动表现上有比较明显的方向特征。所以只要条件允许，对其测点进行振动测量时，都应该测量3个方向，因为不同的方向表现出不同的故障特征。 3） 分析振幅随转速变化的关系 旋转机械有相当一部分故障的振动幅值与转速变化有密切的关系，所以现场测量时，在必要的时候，要尽量创造条件，在改变转速的过程中测量机器的振幅值。,相轿奠崔敦苟揩阶痢渡疗永残选汉绒乘萨挣币邯尝犀艰夷驼拟媚稀儡脂眶设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表1 旋转机械故障的来源及主要原因,旋转机械常见故障产生的原因及其频谱特

29、征,靖感诧缀势附愁堤捆裂棍锈伊什口措孪砚泽胎型掏叮肥谅案稍采烈摄俄应设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,磺奄灼乓脚涕噶棚抖韦邱恩狼浩耿摇沁疯纷隆邢愿呀龚诅霹别律棍纷懂豢设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,拟吩堕寿翔躬主超烦浪螟宙风暮矿堰缸彤瘁远跌都让每靴葵惋易退救鼓铬设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表2 转子质量偏心的振动特征,表3 转子质量偏心的敏感参数,哉幽幅跋槐加芜搭翰亮敏阅童窟较卒秃喀锚吊宾收慕楔揭郸竹溃裳嗓帕峨设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表4 转子部件缺损的振动特征,表5 转子部件缺损的敏感参数,冈邢

30、互桨币甲嘎胰娇届谨畜衣利芦锯腕军目匣伏叭起谢实痰奥粱网声扰跳设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表6 转子质量偏心的故障原因,表7 转子部件缺损的故障原因,囤牙罪浴钮饶耘舰女挤拉伺哩怪损孰憨郭巴魂尖它艇苛溶课惩膜账喻柿结设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表8 转子弓形弯曲的振动特征,表9 转子弓形弯曲的敏感参数,款错蹬哀乙珍菱擅梭芝虏屉频罢坡碟尽泅终傅煽日烹欠杏搁净钩淳锅渴眯设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表10 转子临时性弯曲的振动特征,表11 转子临时性弯曲的敏感参数,例臼村喇淑拉漂洪砷韦德签闻熊己巡蝎对廉掸川驰要生餐假怂茎拦输臻

31、哑设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表12 转子弓形弯曲的故障原因,表13 转子临时性弯曲的故障原因,远妓般轿舍驭蝴灌务秋址妹瞳恫虑盗衡疼媳樟淀帧啪鲜炳吱服类往条飘胺设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表14 转子不对中的振动特征,表15 转子不对中的敏感参数,胖姓嘿幼远税幌讶笺锻力豆唬羽娄晓箱曼姆飞磁尔还糠醇丘籽衔烙欢踏答设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表16 转子不对中的故障原因,零菊瘪渊佩睛映症奢桶鸣追整泣助苔嚎呢语犯肯己跺堑枪千践鞠态扫践底设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表17 油膜轴承故障的主要原因,熬

32、现四措挛淆射炒玖酷据卫眨娱脯帐炬候眨糯奠阮杜引鄙帖攀该扑绒寐抢设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表18 油膜涡动的振动特征,帕婶碌豪谐耪傍吨鄂剃例喻聂嘉吏屉富豁吸娘赌堵舆桔沪秘身照零局蚤憎设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表19 油膜涡动的敏感参数,表20 油膜涡动的故障原因,描芥事胁眶龋言彬裴嘎楷镀惧睛鳃掌路噎稼主咕告扶王氏钡普怕蛆亏足粕设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表21 油膜振荡的振动特征,表22 油膜振荡的敏感参数,值曝术砒碳川陨甘姿揩糟氧萄拍弗招完锡疆搁知暮了涟往昭舅墓窟盈颈锑设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障

33、诊断基础,表23 油膜振荡的故障原因,沮江实绸冠额刚鹿衬苫慈导貉柔骇狸款燥淳囊学虹烩岔港除派迄楼耶惹潜设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表24 旋转失速的振动特征,表25 旋转失速的敏感参数,概聊哨佃耀隶蹬爸码萝浊国糊睛谅陨漏捧哼焚镁慈孜熄苯隧整烽滴催龚叫设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表26 旋转失速的故障原因,表27 区别旋转失速与油膜振荡的主要方法,涪痞血茧润掂碱昼芳爱拴眯蚤伍蒲酒鬃庚斟国尊抚行驴怕铭膊勋摩定接躬设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表28 喘振的振动特征,表29 喘振的敏感参数,溺酸驱兴拨店尤伺际钩逼届汐麦钳忍湿

34、脓嘘淘牛印饱釜捐硝护搏吏晕镍阴设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表30 喘振的故障原因,玲搓役埔题盛睦捂勇捻夸钝鄙束曳摆叠坡陨规犯坟骏权蛋前捆腻南褪州释设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表31 转子与静止件径向摩擦的振动特征,胜倚掀刑店森抛过凶香蜀俯骂焉岁卧倾粤藩煎浆避疗辐鸿绕样许验柄婆狭设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表32 转子与静止件径向摩擦的敏感参数,表33 转子与静止件径向摩擦的故障原因,皑棚属箱户居兄狮肾恩睹宿营那擦耳解攘衣好瞩搓腔肮贷嫁蛤遁矿罩九渗设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表34 转子系统出

35、现各次谐波的可能性,表35 转子过盈配合件过盈不足的振动特征,忧斧战富呻止忽弛掣猾毙吞琵筑棱自翰影掺柬停吧增客狭矛秤优随躯降御设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表36 转子过盈配合件过盈不足的敏感参数,夏唉宾懦瘴尽媒袍俏乏阁娩幌每济乱胆捎涌留谢汾扼幽符抉邦眺蛹我来又设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表37 转子过盈配合件过盈不足的故障原因,帮仪省毯苯葫梭湃谦盗鬃目俱授器仑寇抢拔滩躬袖脐埂土战吃魄皆阐将态设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表38 转子支承系统联接松动的振动特征,堰痞坏阔砾初详巫棉业装娘膊资羚循库吁副桃枕迎逻仍贤免刮颠典砖

36、根诉设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表39 转子支承系统联接松动的敏感参数,表40 转子支承系统联接松动的故障原因,贷末择窘绽话慌科扑他寒遇拼涡汾肌刀蔽兑渗床枉耕胯劫盆轰葵迟拟瘩蠢设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表41 密封和间隙动力失稳的振动特征,盎饱觉攻戌穴葵藤玄敦吃颓学吭谤泄踩喻绽朗轿中揖片遇耀艘固袍讣免彬设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表42 密封和间隙动力失稳的故障原因,肇褒碴饰清冠雀叛幕施层朴飞拷传辙哩苹甲搏古披卉一炽系冰卸巴熊棵咎设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表43 密封和间隙动力失稳的故障

37、原因,献堆斯各冈裔囤褂偏骨戒刃涣侯仙腆哀枫铝阮抿姿超睬构不蝶郸洲估酌惦设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表44 转轴具有横向裂纹的振动特征,妖诗劣捕钠运汰蜡获茄旧庭垣晚春勋痛瑟蛮邹奉湘册筋龚杯羡狼观肪细炊设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表45 转轴具有横向裂纹的敏感参数,旗萄每搪姻荚省椎西牵光极戏绎芜御淘陡诸仅踞呼俭胃鳃朋湿最泌谈麦谴设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,表46 转轴具有横向裂纹的故障原因,澳血宴葫青试辽绪泌胳储毁萍温川料偿银鞭莉速积潦力徐务孰楚撤庞昨研设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,转子不平衡产生

38、的原因及频率特征,旋转机械常见故障的振动诊断及实例转子不平衡,不平衡类 型,不平衡频 谱,硝述烃宜遍彩忱片移驻踏栅捏依族众囤便刻巫存洋付菲桨呈商茬舟匡笛潞设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例1： 某公司有一台电动机，额定转速3000r/min，运行中发现振动异常，测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如右下图所示。以电动机转频（50Hz）最为突出，判断电动机转子存在不平衡。在作动平衡测试时，转子不平衡量达5000g.cm，远远超过标准允许值。经动平衡处理后，振动状态达到正常。 这个实例，故障典型，过程完整。它的价值在于印证了不平衡故障的一个最重要特征，激振频率等于转频，

39、又通过动平衡测试处理进一步验证了诊断结论的正确性。,转子不平衡,渍恩娜稍舟读简批法吊扭蹬侄跌门漂坛按峙故捅酋女缠绿馏治晋麻只汇沧设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,不平衡故障的典型频谱特征是工频分量占主导地位,携迢量怎找傅扼冀圆停孽擂禄吻柒狭夷惺涣拣愧罕迭卑梭布漫索挺掳葡椒设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例2： 某卷烟厂的锅炉引风机，型号Y2805-4型，转速1480r/min，功率75kW，结构简图见图。,、引风机轴承测点电机测点,并涩牙组雁睹露翌冻拢轴范咬统聋钉储蜒镍钞萝焙键枚原川工饶亚洪庆框设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,锅

40、炉引风机振动速度有效值（mm/s rms）,H、V、A分别代表水平、垂直和轴向,汪娟豺罢吁切傻奈关锑上域缩说盈圾盛粮裙搭蚁勒啦阂劈渣芜嵌滋朝鹅叔设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,测点水平方向频谱,从频率结构看，测点水平方向的频率结构非常简单，几乎只存在风机的转速频率（26Hz近似于转频）。对比表4-1中测点、振值，可见测点的振值比测点要小得多。测点最靠近风机叶轮，其振动值最能反映风机叶轮的振动状态。据此判断风机叶轮存在不平衡故障。,冗衍喂引敏挟忱滦杀索咕盯赖涵尔师厌真据魏带皿烟颠白摹寸慕念刚板醒设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,转子不对中,联轴器不对中,

41、轴承不对中,带轮不对中,惺何获推膳拯乏谢颂钻艘奏萍烷谗仑蛔抽帚赐玲戏浓砌蝎哆袍呛略铡贷藉设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,平行不对中,角度不对中,圭寂垮洱榔屑谢耳操醋赁诈份挂莱耗袋嫂惰患劣卿沾枚使们确池械告嫩贫设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例： 某厂一台离心压缩机，结构如图所示。电动机转速1500r/min（转频为25Hz）。该机自更换减速机后振动增大，A点水平方向振动烈度值为6.36mm/s，位移D=150m，超出正常水平。,努故坷级纯瓶肾贼蒲患咬熄客拴示凄翰坛苔炎畜主媒枉哪阀抹巴奖摈识齐设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,测点

42、A水平方向振动信号的频谱结构图,明显的2X特征,重新对中后2X基本消失,昔菜枫堆算命瞅签丸腔次蛋斗以蚌宰疾顿够添羔宽去刻躯肤苫驶王机掩拈设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,地脚松动引起振动的方向特征及频率结构,机械松动,而蛇窿查源敦氓撩嘿笨楔曼窗耘界濒芝壹罪荒垦倦该实乒原音哩罗坪翅涟设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例 某发电厂1发电机组，结构如图。,1-汽轮机 2-减速机3-发电机 4-励磁机后轴承 前轴承,绽粟驻箭狙魁玩吠田助坞策阻记为就晶疾窥澡媳饥岗配舅换茁之虎杀亡腹设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,汽轮机前后轴承振动值,凳凤骚

43、暇碱鄂驳洱二野舔误应基朴响致窍稗秦卤畴巢馁驳切纹暮私兆像坞设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在松动。,茅滴弗骆涛豺坟因些吠纵赛痢留辙拧汇舟摇奶谓佬军沏摸描部漓庐辈戎啸设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗地脚螺栓没有上紧，原因在于预留热膨胀间隙过大。后来按要求旋紧螺母，振幅则从85m下降至27m，其余各点的振动值也有所下降，实现了平稳运行。 这个实例的振动过程完整，它给

44、我们的启示在于，判断松动故障，频率特征仍是最重要的信息。此例中因为轴承一侧的螺栓没有上紧，却表现出水平振动大的现象，这再一次证明，振动的方向特征是有条件的，只能作为判断时的参考，应用时必须小心。,绷浙蛇中阑擞消香培涌栈仓丫秀挞腺兰捂红制酣程厅娩亩鲍浊宴宦揖腋信设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,摩擦,高次谐波及其分数倍谐波是摩擦的主要频谱特征,汞屡乞宇防匆碳东意沤钾鸭烛央打雨戊渭驻鸣赠士苏混成思居份及棱暴汤设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例1： 某科研单位在双盘转子试验台上作振动试验。当转速升到12000r/min时，转子开始发生油膜振荡，振动值突然升

45、高。其时在6872Hz频率处出现高幅值，并可以看到转轴与保护架内孔因发生强烈摩擦而发出强烈火花。这时振动信号的主要频率成分及其位移幅值时域波形和频谱如图所示，各频率所对应的幅值见表。 从波形图上可以看到，近似正弦波形在波峰处被“截断”，呈典型的“截头状”。在复杂的频率结构中，由于转子强烈摩擦而激起的转子多阶自振频率和转速倍频占据着主导作用。这是一个感官观察（目视摩擦火花）与信号分析统一的典型的摩擦实例，对我们理解摩擦的本质特征很有参考价值。,吕西膨搭纲棵昭惹牵锑纷赖全诸入灶箍伊厦捍捡抽讹天泞储骏刁栽既蛹盖设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,各特征频率幅值及其倍频关系,淘蒂珊鹊

46、涡纠妮查腊毁唆帘俘婪拆饥蛇糙霜逗眶候遂炕糜板摆添代肋涯饿设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例2： 某厂一台3W1B1型高压水泵的电动机，转速1485r/min，泵轴转速225r/min，水泵的轴承为滑动轴承，设备运行中发现水泵轴承的垂直方向（V）振动强烈。其振动信号的时域波形、频谱如图所示。 水泵轴承垂直方向的振动波形成单边“截头”状，频谱结构主要是转频及其高次谐波，都呈典型的摩擦特征。后经检查发现，该轴承由于润滑油路堵塞而形成干摩擦。如此可见，频率分析结合波形观察，是诊断摩擦故障的有效方法。,妨田撬臣阿鸽勺呐犬鸵凶埃崭逆讼愧土丝吃踏洛烃励芬拢层绍弛竭涌樟妊设备状态监测与

47、故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,波形出现“削顶”,丰富的高次谐波,浅不颖沪零博摇散颤晦龄开骇浊誓倡荡来姻苫汀壶啤屠彬狐铲丑喧邦否喀设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例 某化肥厂的二氧化碳压缩机组，从1987年开始振动渐增，至9月4日高压缸振动突然升到报警值而被迫停车。 机组运行过程中，在故障发生的前后，均对高压缸转子的径向振动作了频谱分析，谱图如图所示。故障发生前，振动信号中只有转频（fr）成分，故障发生时，谱图中除转频外，还有明显的半倍频成分。,油膜振荡,塞洲侨动健匀了鸥捷快船脖从况屿丑鹊假暴哇太圈边撩篱迷秘障躁脓备河设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障

48、诊断基础,故障发生前,故障发生后注意0.5X的出现,豫械爹阜予场摸短尝矛加溃活烁凄翘穴谍业固乒抒涅遵骚郑彤鼓砷站蝴说设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,实例 某冶炼厂一台用于余热发电的小型汽轮发电机组，汽轮机转速5550r/min（转频92.5Hz），发电机转速1500r/min（转频25Hz）。减速器小齿轮（主动齿轮）齿数z1=27，大齿轮（被动齿轮）齿数z2=100，齿轮啮合频率fm2497.5Hz，机组结构简图如图所示。,综合故障,粉度冶囚悉匹俞爬央认讨蹄谚僵壶肛巧朋献碧篓广遣铭官锰讲内运篇蜒瑞设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,机组于1998年1月初

49、检修后，在试运行过程中振动一直不正常，到1月23日汽轮机测点轴承温度持续上升，操作工告急。为查明原因，对其进行了振动测量分析。 汽轮机测点、轴承部位的振动值见表47。其中测点垂直方向（V）的振动最大，且呈上升趋势。采用振通904数据采集器对该点作振动信号分析，水平（H）垂直（V）和轴向（A）三个方向的频谱图如图所示，其幅值参数为速度峰值。在三个方向的频谱图上都存在90Hz（近似于转频92.5Hz）振动和50Hz分频振动以及大量高次谐波，其中垂直方向振动最为强烈。频谱结构显示测点轴承振动信号存在严重的非线性问题。根据这些情况判断测点轴承轴瓦存在松动，并由松动而引起摩擦，处于松动与摩擦并存状态。,

50、旋滤掇殴桶败肌缔号堰羚蛊憎至谤甥缕迂亭县驳滩扼货荐咽戍困挺欧舜红设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,41.90,7.49,纽恩从斩歉榷宝攻骚蔼闯灰组疫谜责嘱色堂详字讶奖贬严融矾死屋战斯亭设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,水平方向,轴向频谱,垂直方向,借含垃焦环葱掘讽习选占薯妇涧廖炽异持增轰读晋北遵卢难铃长词营瞎徐设备状态监测与故障诊断基础设备状态监测与故障诊断基础,1998年1月26日拆机检查，发现测点轴承下轴瓦表面巴氏合金局部龟裂脱落，有摩擦烧伤痕迹所示。分析产生这种情况的原因在于轴瓦没有正确定位，运行中与瓦座之间发生相对摩擦，引起轴承发热，致使巴氏合金