一小時學會機器故障診斷課件

1、頻譜分析法 頻譜分析法是最基本和最常用的故障診斷方法。 每種故障有其對應的特征頻率。 根據(jù)特征頻率及其變化確定機器的故障性質(zhì)和嚴重程度。轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障強迫振動類故障自激振動類故障自激振動類故障R: 轉(zhuǎn)動頻率故障名稱 頻率特征 轉(zhuǎn)動特征 故障名稱 頻率特征 轉(zhuǎn)動特征 不平衡 1R 同步正進動 油膜渦動 (0.40.49)R 正進動 永久彎曲 1R 同步正進動 油膜振蕩 等于低階固有頻率 正進動 不對中 2R 正進動 氣隙振蕩 等于低階固有頻率 正進動 磁拉力 不平衡 2NR N為磁極對數(shù) 正進動 內(nèi)腔積液 失穩(wěn)前0.5R 失穩(wěn)后為低階固有頻率 正進動 松 動 1R, 2

2、R等 也有 1.5R, 2.5R等 轉(zhuǎn)子內(nèi)阻 失穩(wěn)前0.5R 失穩(wěn)后為低階固有頻率 正進動 齒輪故障 嚙合頻率等于 齒數(shù)R ， 邊帶頻率 徑向摩擦 失穩(wěn)前小于低階固有頻率 失穩(wěn)后等于低階固有頻率 反進動 滾動軸承 外環(huán)故障 內(nèi)環(huán)故障 滾珠故障 軸向摩擦 失穩(wěn)前小于低階固有頻率 失穩(wěn)后等于低階固有頻率 轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜 波形為簡諧波，少毛刺。 軸心軌跡為圓或橢圓。 1X頻率為主。 軸向振動不大。 振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。 過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小轉(zhuǎn)子不平衡的類型不平衡類型 特 征 消除措施 質(zhì)量不

3、平衡 低速晃動小 平衡 永久彎曲 低速晃動大 靜態(tài)校直 熱彎曲 振動隨負荷增大，但有滯后 找出原因 部件位移或脫落 振動階躍增加，然后穩(wěn)定 停車檢查 部件結(jié)垢 振動緩慢增加，軸向振動和軸向推力增大，機器效率降低 清垢 聯(lián)軸器不平衡 相鄰軸承振動大，相位相同 平衡 轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中 e = 0, = 0平行不對中 e 0, = 0角度不對中 e = 0, 0綜合不對中 e 0, 0轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜 出現(xiàn) 2X 頻率成分。 軸心軌跡成香蕉形或8字形。 軸向振動一般較大。 本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X 頻率2X 頻率葉片通過頻率轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜 波形出現(xiàn)許

4、多毛刺。 譜圖中噪聲水平高。 出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X等成分。 松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高松動故障引起的間入諧量 未松動時的未松動時的頻譜頻譜 松動時的頻松動時的頻譜譜 出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等頻率成分松動結(jié)合面兩邊振動差別大50353815101218402558松動！松動！不松動不松動齒輪故障的頻譜 齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。 齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。 隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。 可用倒頻譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率

5、GMF上邊頻下邊頻2X帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDisplacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率 c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/min相關產(chǎn)品相關產(chǎn)品 - 振通振通932932分析儀分析儀中文Window菜單顯示，操作更方便大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美觀12800線分辨率頻譜，頻率范圍25kHz基于DSP的全功能高速動態(tài)分析雙通道采集，14位AD采樣USB 接口可配MCM2/3,SDES等軟件高速記錄起停車振值,幅

6、值,相位,頻譜標準數(shù)采器功能存儲200測點,32K波形用硬件包絡解調(diào)檢測診斷軸承齒輪故障轉(zhuǎn)速測量、噪聲測量、相位測量、相位診斷 軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是機械設備故障診斷技術的重要內(nèi)容。 旋轉(zhuǎn)機械的故障中軸承的損壞故障約占30%。 軸承的運行質(zhì)量除軸承元件本身的加工質(zhì)量外，軸承的安裝及裝配質(zhì)量影響很大。滾動軸承的振動滾動軸承的振動滾動軸承的失效形式 疲勞點蝕 : 因受滾動壓應力 磨損: 因受壓力又有與內(nèi)外座圈的相對滑動 腐蝕: 潤滑油中的水分幾其它化學物質(zhì)產(chǎn)生銹蝕 裂紋: 由于磨削或淬火時作用而產(chǎn)生 磨粒磨損: 由于磨屑作用而磨損D 節(jié)圓直徑d 滾珠直徑 接觸角z 滾珠數(shù)R 軸的轉(zhuǎn)速頻率滾動軸

7、承故障的特征頻率 dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)RDdzf)cos1 (2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1 (21RDdf)cos1 (21滾動軸承故障的頻譜 軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。 隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。 還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調(diào)。電機離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波帶滾動軸承的機械的頻譜特點 不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.5

8、3.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk倒頻譜分析診斷法 倒頻譜分析用于識別頻譜圖中的周期結(jié)構(gòu) 倒頻譜的定義和有關的術語 倒頻譜分析主要應用于滾動軸承和齒輪的故障診斷 原理：故障所引起的低頻（通常是數(shù)百HZ以內(nèi)）沖擊脈沖激起了高頻（數(shù)十倍于沖擊頻率）共振波形，對它進行包絡、檢波、低通濾波（即解調(diào)），會獲得一個對應于低頻沖擊的而又放大并展寬的共振解調(diào)波形。共振解調(diào)法的示意圖共振解調(diào)法的優(yōu)點： 剔除了低頻振動干擾 對于共振解調(diào)波，可作頻譜分析最簡單是看HFA 包絡波有效值 HFA2 警惕警惕 HFA6 危險危險相關產(chǎn)品相關產(chǎn)品- - 909Z909Z系列軸承故障

9、檢測儀系列軸承故障檢測儀 雙參數(shù)振動檢測 測量高頻包絡值, 將低頻率(不平衡、不對中、松動等振動濾除掉)，專用于軸承齒輪監(jiān)測 測量振動速度真有效值, 用于和ISO標準比較三相感應電機的三相感應電機的電氣故障診斷電氣故障診斷怎樣識別電磁振動？ 觀察斷電前后振動幅值的變化:如斷電后振動立即消失，則是電磁振動資料來自診斷時，振動傳感器應盡可能徑向安裝在電機的外殼上，而不是象診斷機械故障時那樣安裝在軸承座上。振動傳感器如何安裝？電機 如果電機的輸入電壓是三相平衡的（可以用電壓表確認），那么其三相電流也應該是平衡的。用平衡法診斷定子繞組故障的原理是什么？ 如果轉(zhuǎn)子回路有缺陷（如鼠籠斷條、端環(huán)開焊），則轉(zhuǎn)

10、子回路的電氣不平衡會通過電磁偶合對定子電流進行調(diào)制。調(diào)制度的大小與轉(zhuǎn)子電流的不平衡程度及電機負載大小成正比。怎樣用譜分析法診斷轉(zhuǎn)子繞組故障？怎樣用譜分析法診斷轉(zhuǎn)子繞組故障？ 轉(zhuǎn)子會感應出頻率為sf的三相電流（s為轉(zhuǎn)差率，f為電源頻率）在定子電流上會觀察到調(diào)幅波,其載波頻率為電源頻率f,調(diào)制波頻率為2sf。在頻譜圖中同時出現(xiàn)兩個由2sf調(diào)制產(chǎn)生的譜峰，其頻率分別為f-2sf和f+2sf定子電流頻譜中主峰與兩個旁辨的幅值差：正常時：正常時：50dB（斷條率斷條率2%）有斷條：有斷條：4%）通常是用鉗型電流表（帶信號輸出以便連接儀器）和數(shù)據(jù)采集器定期對電機定子電流進行監(jiān)測，一旦上述幅值差小于50dB

11、，或與正常時比較有較大幅度的下降，就應引起高度注意。資料來自測量時要注意什么？ 1)三相電源電壓應比較穩(wěn)定和平衡; 2)電機應接近滿負載運行。如果發(fā)現(xiàn)三相定子電流有較大差別，則應懷疑定子繞組有缺陷。最好先排除定子異常，然后再診斷鼠籠狀態(tài)。北京振通皮帶故障皮帶故障皮帶轉(zhuǎn)動頻率皮帶轉(zhuǎn)動頻率BR(*D)/皮帶長度皮帶長度 *皮帶輪轉(zhuǎn)頻；皮帶輪轉(zhuǎn)頻；皮帶振動頻率低于皮帶輪轉(zhuǎn)頻；皮帶振動頻率低于皮帶輪轉(zhuǎn)頻；共同特點：類似于不對中，軸向振動較大共同特點：類似于不對中，軸向振動較大平行不對中平行不對中 角度不對中角度不對中振動數(shù)據(jù)采集器在設備點檢和診斷中的具體應用設置采集器回收數(shù)據(jù)建立參數(shù)庫數(shù)據(jù)分析打印報告

12、現(xiàn)場測量振動監(jiān)測有哪些特征值？ 位移峰峰值：正、負兩方向間的最大振動距離 速度有效值：振動速度的均方根值，直接反映振動的能量。一臺設備上不同位置測量的速度有效值中最大的一個稱為該設備的振動烈度振動烈度 加速度峰值：常用于評價滾動軸承和齒輪的狀態(tài) 高頻加速度包絡有效值：濾掉了和轉(zhuǎn)軸有關的各種低頻分量后的高頻加速度包絡的能量。它主要反映了滾動軸承和齒輪有損傷時發(fā)生的沖擊能量。如何選擇測量參數(shù)？如何選擇測量參數(shù)？傳感器如何安裝？傳感器如何安裝？安裝方法及可用頻率范圍(+/-3 可分貝極限)優(yōu) 點缺 點鋼探桿：11000Hz鋁探桿：1700Hz附著快速手持頻率范圍有限注意手持方法磁座：12000Hz附

13、著快速手持頻率范圍有限機器上須有鐵磁性表面該表面必須干凈螺紋連接:110000Hz可用頻率范圍寬測量重現(xiàn)性最佳需有螺孔接頭費時間磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法怎樣選擇測量點？怎樣選擇測量點？ 在狀態(tài)監(jiān)測工作中，應盡量在三個方向上進行測量，至少在工作的初期應該如此。 低頻振動常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同軸在軸向上，松動在垂直方向上比較容易發(fā)生）。 測定點一經(jīng)確定之后，就要經(jīng)常在同一點進行測定。這要求在測定點上作出記號（如使用油漆或用鋼針打出定位孔）。尤其對于環(huán)境條件差的場合，這一點更加重要，在測高頻振動時，曾經(jīng)出現(xiàn)過測定點偏移幾毫米后，

14、測定值相差6倍的情況。 振動多大算超標？振動多大算超標？中型機器大型機器透平機器45281811.27.14.52.81.81.120.710.4515-75KW75KW振動烈度(mm/s) 優(yōu)秀（A） 良好（B）良好（B） 合格（C） 不合格（D）不合格（D）合格（C）不合格（D）不合格（D）合格（C）合格（C）良好（B）良好（B）ISO2372振動質(zhì)量評級標準振動質(zhì)量評級標準小型機器判斷每種機器質(zhì)量的實例15KW參考G B 6075-85以 及 V D I 2 056,適 用 于 轉(zhuǎn) 速在6 0 0 - 1 2 0 0 0 轉(zhuǎn)/分 的 各 種 機 器優(yōu)秀（A）優(yōu)秀（A）優(yōu)秀（A）45281

15、811.27.14.52.81.81.120.710.450.28設備狀態(tài)的另一種振動評價標準1387.91451814518150321282.51355.614010145181180.791303.21355.6140101251.81451814518150321201.01355.614518150321150.561303.21401014518140101503215032155561334.51401014010145181231.41355.614010145181150.561355.614010145181231.4140101451815032折舊期長VdB mm/s折

16、舊期短VdB mm/s需大修VdB mm/s日常監(jiān)測（冷凍機）柴油發(fā)電機壓縮機（活塞）（高壓）（低壓）（不大于5,000HP）（大于20,00HP）（6-20,000HP）（不大于5,000HP）蒸氣透平機（6-20,000HP）（大于20,00HP）VdB mm/s新機器速度有效值舊機器（全速、滿負荷）與應用的機型氣體透平機1231.41401014518150321201.01401014518150321150.561355.614518150321100.321303.214010145181201.01303.21365.6140101201.01303.21365.61401012

17、31.41355.614010145181180.791303.21355.6140101201.01303.21355.6140101180.791303.21355.6140101080.251251.81303.21355.61030.141251.81253.21355.61030.14_1155.612011000.10_1100.321150.56 根據(jù)加拿大政府/海軍-CDA/MA/NVSH 107 100db=0.1mm/s（不超過5HP或大于1,200rpm）變壓器（大于1KVA）（小于或等于1KVA）（小于1,800rpm）（大于1,800rpm）電動機（大于5 H P 或

18、 小 于 1,200rpm）泵（大于5HP）（不超過5HP）風扇（10-10,000HP）（不大于10HP）鍋爐汽車發(fā)動機齒輪箱（大于10,000HP）日常監(jiān)測折舊期短折舊期長與應用的機型舊機器（全速、滿負荷）離心分離機油液分離機速度有效值新機器VdB mm/sVdB mm/sVdB mm/sVdB mm/s需大修最新國際標準最新國際標準 ISO-10816 是是ISO-2372的升級版的升級版 對振動速度準則作了更細致的規(guī)定 增加了用振動位移評價設備健康狀態(tài)的新準則 2001年以中國國家標準GB/T6075發(fā)布 遺憾的是，自公布以來推廣和應用的情況并不好。除了宣傳不夠外，缺乏方便的手段也是一

19、個重要原因ISO 10816-3 設備類型設備類型1-4 速度標準速度標準ISO 10816-2 大型汽輪發(fā)電機組大型汽輪發(fā)電機組 速度標準速度標準11.8108.57.55.33.82.8功率大于50MW，額定工作轉(zhuǎn)速范圍為1500-1800r/min, 3000-3600r/min的陸地安裝的大型汽輪發(fā)電機組 ISO 10816-3 設備類型設備類型1-4 位移標準位移標準82 1612553963202011051276251標準10816-3 功率大于15kW運行轉(zhuǎn)速120r/min 1500r/min的機組，例如。 功率小于50MW的汽輪機； 汽輪機組功率大于50MW轉(zhuǎn)速低于1500

20、r/min 或高于3600 r/min （ISO 10816-2以外的機組）； 旋轉(zhuǎn)式壓縮機； 功率不大于3MW的工業(yè)燃氣機輪； 離心式、混流式或軸流式泵； 除水力發(fā)電機組或泵站以外的發(fā)電機； 各種類型的電動機； 鼓風機或風機。 1組：額定功率大于300KW的大型機器；軸高大于等于315mm的電機。這類機器通常具有滑動軸承。運行或額定轉(zhuǎn)速范圍相對較寬，從120rpm至15,000rpm. 2組：中型機器其額定功率大于15KW,小于或等于300KW;軸高160mmH2時，表示有缺陷；6時，表示有嚴重缺陷 紅外線非接觸測量軸承表面溫度，快速！準確！相對法確定振動限值1 2 3 4 5 6 7 8滾

21、動軸滾動軸承承齒齒 輪輪旋轉(zhuǎn)機旋轉(zhuǎn)機械械滑動軸滑動軸承承(23) (46) 報警值危險值正常值正常值相對判斷方法相對判斷方法 在設備運行狀態(tài)比較良好的時候（新安裝好或大修后能夠確認工作狀態(tài)良好時）用測振儀連續(xù)對確定的測點進行多次測量（最好能測20次以上，每次測量最好能間隔一段時間，傳感器也應取下后再放上）。然后計算其平均值。常用的平均方法： 先求出N次測量的算術平均值 Vm = (V1 +V2+ +VN)N 報警限VT為算術平均值 Vm的310倍，即： Vt=K Vm , K=310 計算N次測量的算術平均值Vm和均方根值Vs: Vm = (V1 +V2+VN)N Vs = (V1-Vm)2+

22、(V2-Vm)2+ . . . +(Vn-Vm)2 N 另一種平均方法：n 測量報警限 Vt= Vm + kVs , k=25 k 根據(jù)設備的使用環(huán)境、工況變化范圍、對設備 振動的要求嚴格程度、設備的價格等來確定。 需要說明的是，每次測量時的工況（如負載，轉(zhuǎn)速等）應盡可能一致，并在以后的監(jiān)測中也盡可能在該工況下測量。類比判斷方法 即與相同類型、相同工況和使用環(huán)境的設備比較，以哪些設備的正常振動值算出待測設備的報警限。 樹狀結(jié)構(gòu)管樹狀結(jié)構(gòu)管理被監(jiān)測設備理被監(jiān)測設備 有問題有問題測點測點設備簡圖設備簡圖有問題有問題數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)兼容多種型號數(shù)采器兼容多種型號數(shù)采器數(shù)采器振值數(shù)據(jù)的回收數(shù)采器振值數(shù)據(jù)的回收 數(shù)據(jù)回收數(shù)據(jù)回收 回收報告回收報告 其他功能 回收數(shù)據(jù)時對下列數(shù)據(jù)比較2級報警限：4種參數(shù)（A、V、D、H）振值百線頻譜； 巡檢路徑中的未測點報告； 巡檢路徑外的額外測點報告； 同一天數(shù)據(jù)重復回收的提示； 各級監(jiān)測設備數(shù)、周期、實施情況等的統(tǒng)計波形回收程序首先列出數(shù)采器中的波形目錄，波形默認存儲在系統(tǒng)安裝目錄的WaveFile子目錄下測點百線頻譜倍頻數(shù)據(jù)和測點百線頻譜倍頻數(shù)據(jù)和多條實測譜線比較多條實測譜線比較倍