旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動分析服務(wù)

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortrait高修維修科技旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動分析服務(wù)28.01.2009引起機(jī)器故障的原因80%的機(jī)器故障是由不對中和不平衡引起的。故障發(fā)生率軸承損壞氣蝕密封件損壞連軸器損壞不良軸對中振動過大其他原因28.01.2009采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析無數(shù)據(jù)采集－單次測量信息量有限－機(jī)器噪聲很大時,很可能已經(jīng)被嚴(yán)重?fù)p壞－高事故率－高維修費用－成功機(jī)會很小＋不需要過多的投入手動記錄數(shù)據(jù)－需耗時繪制趨勢曲線－高強(qiáng)度文書工作－可以提前發(fā)出警告－成功機(jī)會大－需要大量的投入使用數(shù)據(jù)采集器＋自動采集數(shù)據(jù)＋自動趨勢分析＋可以提前發(fā)出警告＋成功機(jī)會大＋降低事故率＋減少維修費用28.01.2009什么是狀態(tài)監(jiān)測?噪聲

!還有其它嗎?溫度

壓力輸出

轉(zhuǎn)速相位

振動電機(jī)電流

油質(zhì)殼體膨脹不均勻膨脹偏心度轉(zhuǎn)子位置閥門開度監(jiān)測參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器

:渦流機(jī)器

:28.01.2009例2過濾器例1過濾器+已平均的時間信號檢波器原始機(jī)器信號求非同步信號的平均值減弱臨近機(jī)器的振動影響28.01.2009正確的測量位置(總覽)28.01.2009軸向徑向徑向軸向測量位置–振動測量28.01.2009進(jìn)行振動測量時傳感器的安裝方向占主導(dǎo)地位的信號方向往往顯示了振動源的位置1.水平讀數(shù)如果水平讀數(shù)增長很快，那么可以懷疑由于以下原因出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡－風(fēng)機(jī)葉片折斷－葉片上附帶的灰塵脫落－配重物松動2.垂直讀數(shù)如果垂直讀數(shù)增長的最快，那么可以懷疑出現(xiàn)地基問題:－地腳松動－基座設(shè)計過?。S承間隙過大－油膜旋轉(zhuǎn)滯后3.軸向讀數(shù)如果軸向讀數(shù)增長最快，那么可以懷疑－旋轉(zhuǎn)軸未對中－齒輪損壞－機(jī)器安裝松動－旋轉(zhuǎn)軸彎曲28.01.2009正確測量位置選擇的四條原則1.僅允許一種傳導(dǎo)介質(zhì)

2.信號傳遞路徑應(yīng)該盡可能的直接（例如：在軸承座外測量）3.信號傳遞路徑盡可能的短4.在負(fù)載的方向進(jìn)行測量??！總是在信號最強(qiáng)處進(jìn)行測量28.01.2009測量振動28.01.2009ISO10816-328.01.2009離線式檢測的測量間隔28.01.2009

80

40

0

-40

-80

v

mm/s

0

100

200

t(ms)

時域信號

新安裝的機(jī)器AB可長期運行C可短期運行頻率(Hz)mm/s趨勢分析(Level1)mm/s時間報警警告預(yù)警Level1和Level2理念快速傅立葉變換FFT(Level2)28.01.2009頻率(Hz)mm/s1kHz3kHz5kHz36kHz隨機(jī)頻率范圍離散頻率范圍通過頻率機(jī)器振動滾動軸承齒輪嚙合頻率1x2x3x葉片通過頻率FFT頻譜里的信息28.01.2009A

finHz

2倍諧頻

3倍諧頻

4倍諧頻5倍諧頻1倍諧頻基頻.f1

2f11倍頻2倍頻3倍頻

4倍頻

5倍頻

3f1

4f1

5f1

左側(cè)邊帶中心頻率-5x-4x-3x-2x-1x1x2x3x4x5x右側(cè)邊帶...-2xf2-f2f1+f2+2xf2....finHzA諧頻帶和邊頻帶28.01.2009信號波形時域信號頻譜實例典型信號形式b)矩形振動·

機(jī)械松動

x

Time

TA

f(Hz)

f

3xf

5xf

etc.

a)正弦波·不平衡x

TTimeA

f(Hz)

f

c)周期性的沖擊脈沖x

Time

T

A

f(Hz)

f2xf

etc.

·

轉(zhuǎn)子摩擦

d)

正弦波調(diào)制信號

Time

x

T2

T1

A

f(Hz)

-f2

f1

+f2

·

齒輪偏心

(普通問題)

21x

Time

T2

T1

A

f(Hz)

...-2xf2

-f2

f1

+f2

+2xf2

...

·

斷齒/齒輪裂縫

(局部問題)

28.01.2009齒輪嚙合問題

fz

f(Hz)

機(jī)器頻譜:

a

mm/s2

fn1

fn2

z1

z2

2xfz

3xfz

4xfz

癥狀:可觀察到fz

的諧頻

·

齒輪嚙合頻率fz=fn1.Z1 =fn2.Z2·

fn1

:驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)頻率

·Z,Z2:齒輪的齒數(shù)裂縫/斷裂的齒

fn1

fn2

z1

z2

fz2xfz

3xfz

f(Hz)機(jī)器頻譜a

mm/s2

癥狀:可觀察到fn的邊頻

·

邊頻間的距離fn

是有問題齒輪（斷齒）的基頻

·

齒輪嚙合頻率fz

周圍的邊頻上振動幅值較小

機(jī)器振動實例

228.01.2009機(jī)器振動實例

3地基問題

fn

nff(Hz)機(jī)器頻譜:vmm/s

2xfn

3xfn

4xfn癥狀:可觀察到fn

的諧頻

·根本原因:共振或不穩(wěn)定基頻: fn=

·

RPM[Rev/min]60紊流s=9

fn

x=3

(例如:軸承固定架)

f(Hz)

機(jī)器頻譜:fn

fBPF

x*

fBPF

v

mm/s

癥狀:葉片通過頻率fBPF

·

葉片通過頻率fBPF=fn.s·

·

s:葉片的數(shù)量

·

x:

干擾源的數(shù)量

更高階次x*fBPF=fn.s.x28.01.2009機(jī)器振動實例

4共振a)機(jī)器頻譜Vmm/sfn

f(Hz)c)停車測試中速度頻譜的瀑布圖共振vmm/sn(Rev/min)固有頻率

f(Hz)

nf

2xfn

3xfn

fn

2xfn

3xfn

4xfn

5xfn

癥狀:可觀察到fn

的諧頻奇數(shù)倍頻上振幅明顯

基頻: fn=

·

RPM[Rev/min]60b)停車測試的Bode圖j(°)

相位變換180°

nRes.

ninRev/min

v

mm/s

nRes.

共振顯著增加ninRev/min28.01.2009VIR>VRE>VOR>VRCfIR>fRE>fOR>fRC軸承間隙

接觸

沒有間隙

切斷脈沖

滾珠進(jìn)入承載區(qū)

承載區(qū)=測量區(qū)

v(fn)

Vc

Vb

F離心力,滾動體

Fdyn.,轉(zhuǎn)子

Fstat,轉(zhuǎn)子

加速度脈沖

滾珠離開承載區(qū)

振動

軸

外殼

實例:

軸承類型62222

C3

=

0.05mmgap

C3

赫茲

表面壓力

滾動軸承工作時內(nèi)部的力和運動28.01.2009滾動軌跡的損傷:時域信號:a

m/s2t(s)a

m/s2t(s)整流a

m/s2包絡(luò)線t(s)包絡(luò)包絡(luò)譜:

a

m/s2

fRPOF

2·

3·

4·

f(Hz)故障頻率fRPOFfRPOFfRPOF

(Hz)

·

fRPOF=

1TRPOF

包絡(luò)譜分析–探測滾動軸承的損傷28.01.2009滾動軸承內(nèi)外圈損傷外圈損傷:包絡(luò)譜:am/s2

f(Hz)fRPOF2fRPOF

3fRPOF

4fRPOF

5fRPOF可清晰的觀察到滾動體經(jīng)過外圈頻率fRPOF

和它的諧頻··內(nèi)圈損傷:f

2xfRPIFRPIF包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)可觀察到滾動體經(jīng)過內(nèi)圈頻率fRPIF和

很多以f為間隔的邊頻

·

·

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortrait滾動軸承損傷

–轉(zhuǎn)動體和保持架

轉(zhuǎn)動體損傷:0.5·fRPF1.5·fRPFRPF2·fRPFfRPF3·f包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)

可觀察到滾動體經(jīng)過頻率fRPF、諧頻和以fCRF為間隔的邊頻

·

由于過小的軸承間隙或潤滑不足，也能觀察fRPF

·

當(dāng)滾動體以fCRF周期性的經(jīng)過負(fù)載區(qū)時

可觀察到調(diào)制于轉(zhuǎn)動頻率的頻譜

·

由于外圈脈沖比內(nèi)圈脈沖等級高

總能觀察到fRPF

的次諧頻

·

可觀察到基頻調(diào)制頻譜fCRF和其諧頻

保持架損傷:包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)CRFf

2fCRF

CRF3f

4fCRF可觀察到保持架頻率fCRF和諧頻

·

fCRF保持架旋轉(zhuǎn)頻率是保持架的故障頻率

·

離開負(fù)載區(qū)時:滾動體加速滑過保持架損傷

·

進(jìn)入負(fù)載區(qū)時:滾動體減速滑過保持架損傷

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortraitProductiveMaintenanceTechnology動平衡28.01.2009靜態(tài)和動態(tài)平衡1.靜態(tài)平衡=單面動平衡

轉(zhuǎn)速觸發(fā)標(biāo)記

配重mu

A

A

(B)

待平衡平面

測量平面

狹窄的葉輪,短軸

v

t

vA

vB

ABjA

?

jB

v

?

v

jA

?

jB

A

jA

0°

90°

180°

270°

(B)

jB

0°

90°

180°

270°

2.動態(tài)平衡=兩面動平衡寬葉輪,長軸

B

A

A

B

jA

1

jB

vA

1

vB

v

t

vA

vB

jA

jB

力矩不平衡和靜態(tài)不平衡

B

0°

90°

180°

270°

A

jB

0°

90°

180°

270°

jA

28.01.2009單面還是雙面平衡?d1

d2

?

0.5

A

B

寬轉(zhuǎn)動葉輪·

通常為內(nèi)側(cè)或外側(cè)懸臂型轉(zhuǎn)子·

通常為軸承間距離較長的長轉(zhuǎn)軸

·

中型和大型機(jī)器

·

用于高流量且低壓升的轉(zhuǎn)動葉輪

B

A

d1

d2=0.66...0.85

T

通常能分割待平衡平面

窄轉(zhuǎn)動葉輪:

·

通常為直接驅(qū)動或懸臂型外側(cè)軸承

·

通常為軸承間距離較短的短轉(zhuǎn)軸

·

用于低流量但高壓升的轉(zhuǎn)動葉輪

·

小型和中型機(jī)器

d1

d2

=0,2...0,3

BAT

通常較難分割待平衡平面

軸向葉輪:

輪轂比

內(nèi)外徑比徑向葉輪:

軸向葉輪

d1

d2

徑向葉輪

d1d2

d1

入口直徑

d2

出口直徑

d1

輪轂直徑

d2

葉輪直徑

V出口

=徑向

V出口

=軸向

V

V

28.01.2009單平面平衡過程計算影響系數(shù)過程2a)較差的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1a

1)初始不平衡

(run0):

3a)評估較差的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1a

目標(biāo)

Dm

2b)較好的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1b

3b)評估較好的試配重run

0+1(n+1):

n

n+1b

目標(biāo)

Dm

n+1

Rule:

T

離開起始區(qū)域

T

優(yōu)化平衡結(jié)果

n

旋轉(zhuǎn)110度后計算結(jié)果4b)試配重結(jié)果

·

保留試配重塊:

T

4a)試配重結(jié)果:

·

移走試配重塊:

T

旋轉(zhuǎn)110度后計算結(jié)果

n

動平衡結(jié)果

28.01.2009雙面動平衡過程轉(zhuǎn)子盤自由轉(zhuǎn)動如果需要固定平衡塊

初始不平衡

20mm/s

A

B

1st試配重

粗略,靜態(tài)A,B

20mm/s

A

B

試配重

A,B

20mm/s

A

B

2nd試配重

粗略,動態(tài)A,B

20mm/s

A

B

3rd試配重

精確,動態(tài)A,B

20mm/s

A

B

D

C

B

A1.平衡前的準(zhǔn)備工作

·

通振動頻值測量依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)T和最大值

T

根據(jù)ISO10816評估

·

定義等級、夾角

·

輸入數(shù)值

·

確定原因

確定不平衡方向2.檢查振動是否真的由不平衡引起

f[Hz]

v

[mm/s]

t[s]

v

[mm/s]

fn

3.