設(shè)備故障診斷技術(shù)

1、設(shè)備故障診斷技術(shù)基礎(chǔ),設(shè)備故障診斷技術(shù)的含義 在設(shè)備運行中或基本不拆卸全部設(shè)備的情況下，掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測預(yù)報未來狀態(tài)的技術(shù)。是防止事故的有效措施，也是設(shè)備維修的重要依據(jù)。 應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)的目的： 采用設(shè)備故障診斷技術(shù)，至少可以達到以下目的： 保證設(shè)備安全，防止突發(fā)事故； 保證設(shè)備精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量； 實施狀態(tài)維修，節(jié)約維修費用； 避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染； 提高企業(yè)設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平，給企業(yè)帶來較大的經(jīng) 濟效益和良好的社會效益,Expert,設(shè)備診斷技術(shù)的工作原理,分類比較,繼續(xù)監(jiān)測,預(yù)測預(yù)報,設(shè)備信號狀態(tài),待檢設(shè)備,故障特征信號,發(fā)展趨勢,故障情

2、況,狀態(tài)確認(rèn),圖1-1 設(shè)備診斷技術(shù)的基本原理及工作程序圖,狀態(tài)信息庫,建檔技術(shù),故障檔案庫,基準(zhǔn)模式,狀態(tài),識別,特征,提取,信號,檢測,初始模式,待檢模式,狀態(tài)模式,正常,異常,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,一些必要的概念和解釋,信號檢測 按照不同診斷目的和對象，選擇最便于診斷的狀態(tài)信號，使用傳感器、數(shù)據(jù)采集器等技術(shù)手段，加以監(jiān)測與采集。由此建立起來的是狀態(tài)信號的數(shù)據(jù)庫，屬于初始模式。 特征提取 將初始模式的狀態(tài)信號通過信號處理，進行放大或壓縮、形式變換、去除噪聲干擾，以提取故障特征，形成待檢模式。 狀態(tài)識別 根據(jù)理論分析結(jié)合故障案例，并采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)所建立起來的故

3、障檔案庫為基準(zhǔn)模式。把待檢模式與基準(zhǔn)模式進行比較和分類，即可區(qū)別設(shè)備的正常與異常。 預(yù)報決策 經(jīng)過判別，對屬于正常狀態(tài)的可繼續(xù)監(jiān)視，重復(fù)以上程序；對屬于異常狀態(tài)的，則要查明故障情況，做出趨勢分析，估計今后發(fā)展和可繼續(xù)運行的時間，以及根據(jù)問題所在提出控制措施和維修決策,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,診斷技術(shù)的分類,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,振動診斷的基本知識,振動是物體運動的一種形式，通常是指物體經(jīng)過其平衡位置而往復(fù)變化的過程。 振動有時對人類是有害的，但有時人們可以利用振動來為我們服務(wù)。 只要是運轉(zhuǎn)的機器，都或多或少地發(fā)生振動，因此，振動診斷

4、在各種診斷方法中所占的比例最大，一般可達60%-70%。 按振動頻率分類,Expert,機械振動,低頻振動：f 10 Hz,中頻振動：f = 10-1000 Hz,高頻振動：f 1000 Hz,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,振動的一般分類,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,振動三要素及其在振動診斷中的應(yīng)用,構(gòu)成一個確定性振動有3個基本要素，即振幅 ,頻率 和相位 。 振幅 式中D 最大振幅，2D即所謂峰峰值、雙峰值 或簡稱雙幅。t 時間; T 周期； 處相位。 當(dāng)然，振幅不僅用位移，還可以用速度和加速度。要特別說明 一個與振動有關(guān)的量就是速度有效值 ， 也常被稱為

5、速度均方根值。這是一個經(jīng)常 用到的振動測量參數(shù)。目前許多振動標(biāo)準(zhǔn) 都是采用 作為判別參數(shù)，因為它最能 夠反映振動的烈度,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,振動三要素及其在振動診斷中的應(yīng)用（續(xù),對于簡諧振動來講，速度的最大值 （峰值）與速度有效 值 、速度平均值 之間的關(guān)系如圖2-4所示。 可見速度有效值介于幅值和平均值之間的一個參數(shù)值。 可表示為 幅值反映振動的強度，振幅的平方常與 物質(zhì)振動的能量成正比，振動診斷標(biāo)準(zhǔn)都 是用振幅來表示的。 頻率 相位,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,振動信號處理,所謂振動信號處理，就是對振動波形進行加工處理，抽取與設(shè)備

6、運行狀態(tài)有關(guān)的特征，以便對設(shè)備狀態(tài)實施有效的判別。 信號處理的基本方法有：時域分析，幅域分析，頻域分析和相域分析。 時域分析 - 就是對信號在時間域內(nèi)的分析或變換； 幅域分析 - 就是對信號在幅值上進行各種分析； 頻域分析 - 就是要確定信號的頻率結(jié)構(gòu)，即弄清楚信號中都 包含有哪些頻率成分及各頻率成分的幅值大??； 相域分析 - 就是進行相位值測量及對相位隨時間的變化進行 分析,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,時域分析又包含有：波形圖，自相關(guān)，互相關(guān)，軸心軌跡等,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,幅域分析又包含有：概率密度，均值，均方根值，方差等。 概率

7、密度函數(shù)的表達式為,Expert,隨機信號的概率密度 函數(shù)的含義就是幅值 x(t)落在某一個指定 范圍內(nèi)的概率大小,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,頻域分析又包含有： 幅值譜, 功率譜, 倒頻譜等,Expert,幅值譜,時域轉(zhuǎn)頻域 的形象表示,功率譜 倒頻譜,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,相域分析包含有：相位譜等,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,另外，還有三維功率譜，細(xì)化譜等等 三維功率譜又叫三維譜陣、轉(zhuǎn)速譜 圖、功率譜場、瀑布圖等。是機器在起 動或停車過程中，不同轉(zhuǎn)速下功率譜圖 的迭加?？v坐標(biāo)為機器的轉(zhuǎn)速，自零升 到額定轉(zhuǎn)速（起動）、或從額定轉(zhuǎn)速降 到

8、零（停車）；橫坐標(biāo)為頻率；豎坐標(biāo) 為振幅。三維功率譜是描述機器瞬態(tài)過 程的有利工具。對機器振動做三維功率 譜分析，可以了解機器通過臨界轉(zhuǎn)速的 振動情況，用來確定監(jiān)測對象的固有頻 率判定是否存在不平衡等故障,Expert,三維功率譜,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,所謂細(xì)化譜，就是把一般頻譜圖上的某部分頻段沿頻率軸進行放大后所得到的頻譜。采用細(xì)化譜分析的目的是為了提高圖象的分辨率。從功能上看，細(xì)化譜的作用類似于機械制圖中的“局部放大圖,Expert,一般的頻譜圖,其某頻段的細(xì)化譜,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,現(xiàn)場測試診斷的實施步驟,診斷步驟概括為準(zhǔn)備工作、診斷實施 和決策驗證

9、等3個環(huán)節(jié)，具體分為6個步驟 來介紹。 一. 了解被診斷的對象 了解被診斷的對象是開展現(xiàn)場診斷的第一步。 概括起來，對一臺被列為診斷對象的設(shè)備要 著重掌握4個方面的 內(nèi)容： 設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成 1）搞清楚設(shè)備的基本組成部分及其聯(lián)接 關(guān)系。一臺完整的設(shè)備一般由三大部分組 成，即：原動機（也叫做輔機，大多數(shù)采 用電動機，也有用內(nèi)燃機、汽輪機、水輪 機）、工作機（也叫做主機）和傳動系統(tǒng)。 要分別查明它們的型號、規(guī)格、性能參數(shù) 及聯(lián)接的形式，畫出結(jié)構(gòu)簡圖,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,2） 必須查明各主要另部件（特別是運動零件）的型號、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及 數(shù)量等，并在結(jié)構(gòu)圖上表明或另

10、予說明。這些零件包括：軸承型式、滾動軸承 型號、齒輪的齒數(shù)，葉輪的葉片數(shù)、帶輪直徑、聯(lián)軸器型式等。 2. 機器的工作原理及運行特性 主要了解以下內(nèi)容： 1）各主要零部件的運動方式：旋轉(zhuǎn)運動還是往復(fù)運動； 2）機器的運動特性：平穩(wěn)運動還是沖擊性運動； 3）轉(zhuǎn)子運行速度：低速(1000 Hz)勻速還是變速等等。 3. 機器的工作條件 1）載荷性質(zhì)：均載還是沖擊載荷； 2）工作介質(zhì)：有無塵埃、顆粒性雜質(zhì)或腐蝕性氣體（液體）； 3）周圍環(huán)境：有無嚴(yán)重的干擾（或污染）源存在，如振源，粉塵、熱源等。 4.設(shè)備基礎(chǔ)型式及狀況 搞清楚是剛性基礎(chǔ)還是彈性基礎(chǔ)等等。 5.主要資料檔案資料,Expert,鄭州恩普特

11、設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,二. 確定診斷方案 在此基礎(chǔ)上，接下來就要確定具體的診斷方案。診斷方案應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容。 1. 選擇測點 測點就是機器上被測量的部位，它是獲取診斷信息的窗口。診斷方案正確與否關(guān)系 到能否所需要的真實完整的設(shè)備狀態(tài)信息，只有在對診斷對象充分了解的基礎(chǔ)上才能根 據(jù)診斷目的恰當(dāng)?shù)剡x擇測點，具體要求如下： 1）對振動反映敏感 所選測點在可能時要盡量靠近振源，避開或減少信號在傳播通道上的界面、空腔或 隔離物(如密封填料等)最好讓信號成直線傳播。這樣可以減少信號在傳播途的能量損失。 2） 適合于診斷目的 上圖中如要診斷電動機的故障，就選擇和為測點。 3） 符合安全操作要

12、求 因為測量時，設(shè)備在運行，因此需要注意安全問題。 4） 適合于安置傳感器 有足夠的空間，有良好的接觸，測點部位有足夠的剛度等。 通常，軸承是監(jiān)測振動最理想的部位，因為轉(zhuǎn)子上的振動載荷直接作用在軸承上， 并通過軸承把機器和基礎(chǔ)聯(lián)接成一個整體，因此軸承部位的振動信號還反映了基礎(chǔ)的狀 況。所以，在無特殊要求的情況下，軸承是首選測點。如果條件不允許，也應(yīng)使測點盡 量靠近軸承，以減小測點和軸承之間的機械阻抗。此外，設(shè)備的地腳、機殼、缸體、進 出口管道、閥門、基礎(chǔ)等，也是測振的常設(shè)測點,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,有些設(shè)備的振動特征有明顯的方向性，不同方向的振動信號也往往包含著

13、不同的故 障信息。即水平方向（H）、垂直方向（V）和軸線方向（A）。 2. 預(yù)估頻率和振幅 振動測量前，對所測振動信號的頻率范圍和幅值要做基本的 預(yù)估，防止漏檢某些可能存在的故障信號而造成誤判或漏診。通 ?？刹扇∫韵聨追N方法： 1）根據(jù)經(jīng)驗，估計各類常見多發(fā)故障的振動特征頻率和振幅。 2）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點、性能參數(shù)和工作原理計算出某些可能發(fā)生的 故障特征頻率。 3） 廣泛搜集診斷知識，掌握一些常用設(shè)備的故障特征頻率和相 應(yīng)的振幅大小。 3. 確定測量參數(shù) 經(jīng)驗表明，根據(jù)診斷對象振動信號的頻率特征來選擇參數(shù)。通常的振動測量參數(shù)有 加速度、速度和位移。一般按下列原則選用： 低頻振動（1000Hz） 采

14、用位移,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,對大多數(shù)機器來說，最佳診斷參數(shù)是速度，因為它是反映振動強度的理想?yún)?shù)， 國際上許多振動標(biāo)準(zhǔn)都采用速度有效值作為判斷參數(shù)，而國內(nèi)一些行業(yè)大多采用位移作 為診斷參數(shù)。所以在選擇測量參數(shù)時，還須與所采用的判斷標(biāo)準(zhǔn)使用的參數(shù)相一致，否 則判斷狀態(tài)時將無據(jù)可依。 4. 選擇診斷儀器 測振儀器的選擇除了重視質(zhì)量和可靠性外，最主要的還要考慮兩條： 1） 儀器的頻率范圍要足夠的寬，要求能記錄下信號內(nèi)所有重要的頻率成分，一般 來說要在10-10000Hz或更寬一些。對于預(yù)示故障來說，高頻成分是一個重要信息 ，機械早期故障首先在高頻中出現(xiàn)，待到低頻段出

15、現(xiàn)異常時，故障已經(jīng)發(fā)生了。所以 儀器的頻率范圍要能覆蓋高頻低頻各個頻段。 2） 要考慮儀器的動態(tài)范圍。要求測量儀器在一定的頻率范圍內(nèi)能對所有可能出現(xiàn) 的振動數(shù)值，從最高到最低均能保證一定的顯示精度。這種能夠保證一定精度的數(shù) 值范圍稱為儀器的動態(tài)范圍。對多數(shù)機械來說，其振動水平通常是隨頻率變化的。 5. 選擇與安裝傳感器 用于測量振動的傳感器有三種類型，一般都是根據(jù)所測量的參數(shù)類型來選用：測量 位移采用渦流式位移傳感器，測量速度采用電動式速度傳感器，測量加速度采用壓電式 加速度傳感器。在現(xiàn)場主要是使用壓電式加速度傳感器測量軸承的絕對振動,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,由于

16、壓電式加速度傳 感器的頻響范圍比較寬， 所以現(xiàn)場測量時在沒有特 殊要求的情況下，常用它 同時測量位移、速度和加 速度三個參數(shù)，基本上能 滿足要求。 壓電式加速度傳感器 的安裝形式有多種多樣， 安裝形式不同，其適用的 場合也一樣。其中以采用 鋼制螺栓安裝最為理想。 在現(xiàn)場測量時，尤其是大范圍的普查測試時，以采用永久磁性座安裝最簡便。 另外還要說明的是，在測量轉(zhuǎn)子振動時，有兩種不同的測量方式，即測量絕對振動 和相對振動。由轉(zhuǎn)子交變力激起的軸承的振動稱為絕對振動；在激振力作用下，轉(zhuǎn)子相 對于軸承的振動稱為相對振動。壓電式加速度傳感器是用于測量絕對振動的，而測量轉(zhuǎn) 子相對振動必須使用渦流式位移傳感器，

17、其安裝形式與壓電式加速度傳感器是不一樣的。 在現(xiàn)場主要是使用壓電式加速度傳感器測量軸承的絕對振動,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,壓電式加速度傳感器的幾種安裝形式,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,壓電式加速度傳感器的安裝 采用壓電式加速度傳感器進行振動測 量，要選擇合適的安裝位置。其基本原則 是傳感器所在部位剛性要好，且在振動信 號直接傳遞的通道上盡量靠近振源的地方， 如右圖所示。 轉(zhuǎn)子部位1產(chǎn)生的振動通過軸承3傳 給軸承座2。顯然A、B、D都不是測量的 理想位置。A處因受軸承蓋界面的影響而 削減了振動；B點不但有軸承蓋界面對振 動的削減，而且振動傳

18、遞距離增加，軸承 蓋的彈性也會產(chǎn)生附加振動而降低了信噪 比；D位不但增加了信號傳遞通道上的界 面，而且傳遞距離最長，信號能量損耗大， 影響測量的準(zhǔn)確性。唯有C點距軸承最短， 軸承振動信號傳遞到此只有一個界面，所 以C點是最合適的測點,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,6. 做好其它相關(guān)事項的準(zhǔn)備 測量前的準(zhǔn)備工作一定要仔細(xì)。為了防止測量失誤，最好在正式測量前做一次模擬 測試，以檢驗儀器是否正常，準(zhǔn)備工作是否充分。比如檢查儀器的電量是否充足，這看似 小事，但也決不能疏忽，在現(xiàn)場常常發(fā)生因儀器無電而使診斷工作不得不終止的情況。各 種記錄表格也要準(zhǔn)備好，真正做到“完事俱備”。 三

19、. 進行振動測量與信號分析 1. 測量系統(tǒng) 目前，有兩種基本的簡易振動診斷系統(tǒng)可用于現(xiàn)場，它們分別代表了 簡易診斷發(fā)展 的不同的發(fā)展階段。一種是模擬式測振儀所構(gòu)成的測量系統(tǒng)，一種是以數(shù)據(jù)采集器為代表 的數(shù)字式測振儀所構(gòu)成的測量系統(tǒng)。 2. 振動測量信號分析 確定了診斷方案以后，根據(jù)診斷目的對設(shè)備進行各項相關(guān)參數(shù)測量。一般來講，如 果現(xiàn)場條件允許，每個測點都是測量三個方向的振動值。即水平、垂直和軸向。而且要定 點、定時地進行測量，以有利于進行比較。 3. 數(shù)據(jù)記錄整理 測量數(shù)據(jù)一定要作詳細(xì)記錄。記錄數(shù)據(jù)要有專用的表格，做到規(guī)范化，完整而不遺 漏。最好將數(shù)據(jù)分類整理，每個測點按方向整理，用圖形或表

20、格表示，這樣做有利于抓住 特征，也便于發(fā)現(xiàn)一些問題,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,四. 實施狀態(tài)判斷 根據(jù)測量數(shù)據(jù)和信號分析所得到的特征信息，對設(shè)備的運行狀態(tài)做出判斷。首先， 判斷機器是否處于正常狀態(tài)，然后對存在異常的設(shè)備做進一步的分析，指出故障的原因 ，部位和程度。 五. 做出診斷決策 通過測量分析、狀態(tài)識別等幾個程序，搞清楚了設(shè)備的實際狀態(tài)，也就為處理決策 創(chuàng)造了良好的條件。這時應(yīng)當(dāng)提出處理意見，或是繼續(xù)運行，或是停機修理。對需要修 理的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)指出修理的具體內(nèi)容，如待處理的故障部位、所需要更換的零部件等。 六.檢查驗證 設(shè)備診斷的全過程并不是做出結(jié)論就算完了，最

21、后還有重要的一步，就是必須檢查 驗證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。診斷人員應(yīng)當(dāng)向用戶了解設(shè)備拆機檢修的詳細(xì)情況及 處理后的效果，如果有條件的話最好親臨現(xiàn)場查看，檢查診斷結(jié)論與實際情況是否相符， 這是對整個診斷過程最權(quán)威的總結(jié)。如果相符，既為企業(yè)解決了問題，同時又增加了測 試診斷人員對以后工作的信心，要及時地總結(jié)經(jīng)驗，繼續(xù)努力，爭取在今后的工作中做 得更好。否則，也不要氣餒，要竭力分析和找出其中的主要原因，以免在今后的工作中 再犯同樣的錯誤，爭取在下一次把工作做扎實,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,常見故障特征分析及其在診斷中的應(yīng)用,設(shè)備診斷實質(zhì)上就是一種比較分類，在判斷故障時

22、，我們是將故障待檢模式與故 障樣板模式相比較，把一個具體的故障（待檢模式）歸入到某種故障類型（樣板模式） 中去，如下圖所示。任何一種機械故障，都具有自己的特征，故障特征是構(gòu)成故障樣 板模式的基本要素。所以，對每種故障的表現(xiàn)形式要全面的了解和掌握，對一個故障 與其它故障在表現(xiàn)形式上的相同點和區(qū)別要有清晰的認(rèn)識，因為掌握各種常見故障的 基本特征是判斷設(shè)備故障的基礎(chǔ)（先決條件,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,一. 旋轉(zhuǎn)機械故障診斷的特點 旋轉(zhuǎn)機械 指那些功能是由旋轉(zhuǎn)運動完成的機械。尤其指那些旋轉(zhuǎn) 速度較高的械，如電動機、離心式壓縮機、汽輪發(fā)電機、以及離心式鼓風(fēng)機、 離心式水泵、

23、真空泵等，都屬于旋轉(zhuǎn)機械的范圍。在對它們進行診斷時，必須 注意它的以下幾個特點： 1. 轉(zhuǎn)子特性 轉(zhuǎn)子組件是旋轉(zhuǎn)機械的核心部分，它是由轉(zhuǎn)軸及固裝在其上的各類圓形 盤狀零部件所組成。旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷主要是監(jiān)測診斷轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)。從 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的角度說，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。 剛性轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于其本身第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 柔性轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于其本身第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 2. 旋轉(zhuǎn)機械振動的頻率特征 旋轉(zhuǎn)機械的振動信號大多數(shù)是一些周期信號、準(zhǔn)周期信號或平穩(wěn)隨機信 號，旋轉(zhuǎn)機械振動故障的特征有一個共同點，就是其故障特征頻率都與轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速有關(guān)，等于轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率（簡稱轉(zhuǎn)頻，又

24、稱工 頻）及其倍頻或分頻。 分析振動信號的頻率與轉(zhuǎn)頻的關(guān)系是診斷旋轉(zhuǎn)機械故障的金鑰匙,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,故障特征頻率與轉(zhuǎn)頻的關(guān)系通常有三種情況： 1） 同步振動 同步振動轉(zhuǎn)子振動頻率等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或倍頻。強迫振動 多表現(xiàn)為同步振動。轉(zhuǎn)子不平衡屬典型的同步振動，聯(lián)軸器不對 中一般也表現(xiàn)為同步振動。 2）亞同步振動 亞異步振動其主要振動成分的頻率低于轉(zhuǎn)頻，為轉(zhuǎn)頻的 分?jǐn)?shù)倍諧波。這多屬自激振動，如滑動軸承的油膜振蕩，渦輪機 械的喘振等等。 3）超異步振動 超異步振動其主要振動成分的頻率高于轉(zhuǎn)頻。如齒輪損 壞時的嚙合頻率，葉輪葉片振動的通過頻率即屬此類。 注意：實際機

25、組的振動往往是同時存在以上三種振動,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,獲取旋轉(zhuǎn)機械故障信號的主要途徑： 1） 振動頻率分析 旋轉(zhuǎn)機械的每一種故障都各自的特征頻率，在現(xiàn)場對其振 動信號做頻率分析是診斷旋轉(zhuǎn)機械故障最有效的方法。 2）分析振幅的方向特征 在有些情況下，旋轉(zhuǎn)機械不同的故障類型在振動表現(xiàn)上有 比較明顯的方向特征。所以只要條件允許，對其測點進行振動測 量時，都應(yīng)該測量3個方向，因為不同的方向表現(xiàn)出不同的故障 特征。 3） 分析振幅隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系 旋轉(zhuǎn)機械有相當(dāng)一部分故障的振動幅值與轉(zhuǎn)速變化有密切 的關(guān)系，所以現(xiàn)場測量時，在必要的時候，要盡量創(chuàng)造條件，在 改變轉(zhuǎn)速的過

26、程中測量機器的振幅值。 旋轉(zhuǎn)機械常見故障產(chǎn)生的原因及其頻譜特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表1 旋轉(zhuǎn)機械故障的來源及主要原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表2 轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的振動特征,表3 轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表4 轉(zhuǎn)子部件缺損的振動特征,表5 轉(zhuǎn)子部件缺損的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表6 轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的故障原因,表7 轉(zhuǎn)子部件缺損的故障原

27、因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表8 轉(zhuǎn)子弓形彎曲的振動特征,表9 轉(zhuǎn)子弓形彎曲的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表10 轉(zhuǎn)子臨時性彎曲的振動特征,表11 轉(zhuǎn)子臨時性彎曲的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表12 轉(zhuǎn)子弓形彎曲的故障原因,表13 轉(zhuǎn)子臨時性彎曲的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表14 轉(zhuǎn)子不對中的振動特征,表15 轉(zhuǎn)子不對中的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表16 轉(zhuǎn)子不對中的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公

28、司培訓(xùn)資料,表17 油膜軸承故障的主要原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表18 油膜渦動的振動特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表19 油膜渦動的敏感參數(shù),表20 油膜渦動的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表21 油膜振蕩的振動特征,表22 油膜振蕩的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表23 油膜振蕩的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表24 旋轉(zhuǎn)失速的振動特征,表25 旋轉(zhuǎn)失速的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表26

29、旋轉(zhuǎn)失速的故障原因,表27 區(qū)別旋轉(zhuǎn)失速與油膜振蕩的主要方法,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表28 喘振的振動特征,表29 喘振的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表30 喘振的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表31 轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的振動特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表32 轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的敏感參數(shù),表33 轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表34 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)各次諧波的可能性,表35 轉(zhuǎn)子過盈配合件過盈不足的振動特

30、征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表36 轉(zhuǎn)子過盈配合件過盈不足的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表37 轉(zhuǎn)子過盈配合件過盈不足的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表38 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動的振動特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表39 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動的敏感參數(shù),表40 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表41 密封和間隙動力失穩(wěn)的振動特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表42 密封和間隙動力失穩(wěn)的故

31、障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表43 密封和間隙動力失穩(wěn)的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表44 轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的振動特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表45 轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的敏感參數(shù),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,表46 轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋的故障原因,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的原因及頻率特征,Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-轉(zhuǎn)子不平衡,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,實例1： 某公司有一臺電動機，額定轉(zhuǎn)速300

32、0r/min，運行中發(fā)現(xiàn)振動異常，測取軸承部位的振動信號作頻譜分析，其譜圖如右下圖所示。以電動機轉(zhuǎn)頻（50Hz）最為突出，判斷電動機轉(zhuǎn)子存在不平衡。在作動平衡測試時，轉(zhuǎn)子不平衡量達5000g.cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)允許值。經(jīng)動平衡處理后，振動狀態(tài)達到正常。 這個實例，故障典 型，過程完整。它的 價值在于印證了不平 衡故障的一個最重要 特征，激振頻率等于 轉(zhuǎn)頻，又通過動平衡 測試處理進一步驗證 了診斷結(jié)論的正確性,Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-轉(zhuǎn)子不平衡,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,實例2： 某卷煙廠的鍋爐引風(fēng)機，型號Y2805-4型，轉(zhuǎn)速1480r/min，功率75k

33、W，結(jié)構(gòu)簡圖見圖4-8。1992年5月12日在設(shè)備巡檢中對其進行振動測量，機器各測點的速度有效值見表4-1，測量結(jié)果表明，測點的水平方向振值嚴(yán)重超差（標(biāo)準(zhǔn)允差為1.1m/s）。為了查明原因，利用DZ2振動測量儀，配接PF1簡易頻率分析儀對測點、進行了簡易頻率分析，（見圖3-4）。其主要頻率的速度有效值見表4-2。測點水平方向振動信號的頻譜結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。 從頻率結(jié)構(gòu)看，測點水平方向的頻率結(jié)構(gòu)非常簡單，幾乎只存在風(fēng)機的轉(zhuǎn)速頻率（26Hz近似于轉(zhuǎn)頻）。對比表4-1中測點、振值，可見測點的振值比測點要小得多。測點最靠近風(fēng)機葉輪，其振動值最能反映風(fēng)機葉輪的振動狀態(tài)。據(jù)此判斷風(fēng)機葉輪存在不平衡故障。

34、 為了進一步驗證判斷結(jié)論，又在機器停車和起動過程中進行了振動測試，觀察振儀指針的擺動情況。在風(fēng)機停車過程中，測點水平方向的振值呈連續(xù)平緩下降直至零的勢態(tài)，而在風(fēng)機起動過程中，振動值則由零連續(xù)上升至最大值。說明其振動形態(tài)呈不平衡特征。用戶根據(jù)診斷結(jié)論進行了對癥處理,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,Expert,某卷煙廠的鍋爐引風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡圖； 測點水平方向振動信號的頻譜結(jié)構(gòu)圖； 及各測點的速度有效值見表,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,轉(zhuǎn)子不對中的基本形式及頻率特征,Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-轉(zhuǎn)子不對中,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,實

35、例： 某廠一臺離心壓縮機，結(jié)構(gòu)如圖4-14所示。電動機轉(zhuǎn)速1500r/min（轉(zhuǎn)頻為25Hz）。該機自更換減速機后振動增大，A點水平方向振動值為Vrms6.36mm/s，位移D=150m，超出正常水平。 為了查明故障原因，首先對A點水平方向的振動信號作頻譜分析，譜圖為圖415a所示。 從頻譜圖上看出，A點水平方向1倍轉(zhuǎn)頻（25Hz），2倍轉(zhuǎn)頻（50Hz）都很突出；此外還有3倍頻（75Hz）和5倍頻（129Hz）也有表現(xiàn)。呈現(xiàn)出典型的不對中頻率特征，見圖415a?？紤]到A點靠近聯(lián)軸器，所以判斷電動機與減速器軸線不對中。 在停機檢查時，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器對中性嚴(yán)重超差，在垂直方向，兩軸心偏移量達0.15m

36、m。通過調(diào)整改善聯(lián)軸器的對中性后，A點振動值下降，Vrms2.12mm/s ，D6m。其時頻譜結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著的變化，3倍頻已經(jīng)消失，2倍頻分量的幅值變得非常弱小，1倍頻分量也大大減弱了，見圖415b。機組運行狀態(tài)良好。 這個實例過程完整，利用頻率分析是很成功的。在這里，振動的方向已不能作為判斷的依據(jù)，所以振動的方向特征只能作為一種輔助信息，只在某些特定的情況下對某些故障有所反映,Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-轉(zhuǎn)子不對中,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,Expert,某廠離心壓縮機結(jié)構(gòu)簡圖； 測點A水平方向振動信號的頻譜結(jié)構(gòu)圖； (a) 故障處理前的頻譜 （b） 故障

37、處理前的頻譜,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,地腳松動引起振動的方向特征及頻率結(jié)構(gòu),Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-機械松動,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,實例 某發(fā)電廠1發(fā)電機組，結(jié)構(gòu)如圖419所示。 該機組在汽輪機檢修后進行了振動測量，前后軸承的振動值見表45。 其中軸承水平方向振動較大，對其振動信號作頻譜分析，頻率結(jié)構(gòu)如420 圖所示。振動信號所包含的主要頻率成分都是奇數(shù)倍轉(zhuǎn)頻，尤以3倍頻最突出。 另外，觀察其振動波形（見圖421），振幅變化很不規(guī)則，含有高次諧波成 分。根據(jù)所獲得的信息，判斷汽輪機后軸承存在松動。 停機檢查時發(fā)現(xiàn)汽輪機后軸承的一側(cè)有兩顆

38、地腳螺栓沒有上緊，原因在于 預(yù)留熱膨脹間隙過大。后來按要求旋緊螺母，振幅則從85m下降至27m， 其余各點的振動值也有所下降，實現(xiàn)了平穩(wěn)運行。 這個實例的振動過程完整，它給我們的啟示在于，判斷松動故障，頻率特 征仍是最重要的信息。此例中因為軸承一側(cè)的螺栓沒有上緊，卻表現(xiàn)出水平振 動大的現(xiàn)象，這再一次證明，振動的方向特征是有條件的，只能作為判斷時的 參考，應(yīng)用時必須小心,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,Expert,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-機械松動,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,某發(fā)電廠1發(fā)電機組，結(jié)構(gòu)簡圖； 前后軸承的振動值列表； 汽輪機后軸承水平方向

39、振動頻譜及波形,摩擦的頻率特征,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-摩擦,實例1： 某科研單位在雙盤轉(zhuǎn)子試驗臺上作振動試驗。當(dāng)轉(zhuǎn)速 升到12000r/min時，轉(zhuǎn)子開始發(fā)生油膜振蕩，振動值突 然升高。其時在6872Hz頻率處出現(xiàn)高幅值，并可以看 到轉(zhuǎn)軸與保護架內(nèi)孔因發(fā)生強烈摩擦而發(fā)出強烈火花。這 時振動信號的主要頻率成分及其位移幅值時域波形和頻譜 如圖423所示，各頻率所對應(yīng)的幅值見表46。 從波形圖上可以看到，近似正弦波形在波峰處被“截 斷”，呈典型的“截頭狀”。在復(fù)雜的頻率結(jié)構(gòu)中，由于轉(zhuǎn)子 強烈摩擦而激起的轉(zhuǎn)子多階自振頻率和轉(zhuǎn)速倍頻占據(jù)著

40、主 導(dǎo)作用。這是一個感官觀察（目視摩擦火花）與信號分析 統(tǒng)一的典型的摩擦實例，對我們理解摩擦的本質(zhì)特征很有 參考價值,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-摩擦,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-摩擦,實例2： 某廠一臺3W1B1型高壓水泵的電動機，轉(zhuǎn)速1485r/min 泵軸轉(zhuǎn)速225r/min，水泵的軸承為滑動軸承，設(shè)備運行中發(fā) 現(xiàn)水泵軸承的垂直方向（V）振動強烈。其振動信號的時域波形 如圖424所示，頻譜如圖425所示。 水泵軸承垂直方向的振動波形成單邊“截頭”狀，頻譜結(jié)構(gòu)主要 是轉(zhuǎn)頻

41、及其高次諧波，都呈典型的摩擦特征。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該 軸承由于潤滑油路堵塞而形成干摩擦。如此可見，頻率分析結(jié)合 波形觀察，是診斷摩擦故障的有效方法,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-摩擦,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-摩擦,實例 某化肥廠的二氧化碳壓縮機組，從1987年開始振動漸增，至9月4日高壓缸振動突然升到報警值而被迫停車。 機組運行過程中，在故障發(fā)生的前后，均對高壓缸轉(zhuǎn)子的徑向振動作了頻譜分析，譜圖如圖426所示。故障發(fā)生前，振動信號中只有轉(zhuǎn)頻（fr）成分，故障發(fā)生時，譜圖中除轉(zhuǎn)

42、頻外，還有明顯的半倍頻成分,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-油膜振蕩,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-油膜振蕩,實例 某冶煉廠一臺用于余熱發(fā)電的小型汽輪發(fā)電機組，汽輪機轉(zhuǎn)速5550r/min（轉(zhuǎn)頻92.5Hz），發(fā)電機轉(zhuǎn)速1500r/min（轉(zhuǎn)頻25Hz）。減速器小齒輪（主動齒輪）齒數(shù)z1=27，大齒輪（被動齒輪）齒數(shù)z2=100，齒輪嚙合頻率fm2497.5Hz，機組結(jié)構(gòu)簡圖如圖428所示,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合

43、故障,機組于1998年1月初檢修后，在試運行過程中振動一直不正常，到1月23日汽輪機測點軸承溫度持續(xù)上升，操作工告急。為查明原因，對其進行了振動測量分析。汽輪機測點、軸承部位的振動值見表47。其中測點垂直方向（V）的振動最大，且呈上升趨勢。采用振通904數(shù)據(jù)采集器對該點作振動信號分析，水平（H）垂直（V）和軸向（A）三個方向的頻譜圖如圖429所示，其幅值參數(shù)為速度峰值。在三個方向的頻譜圖上都存在90Hz（近似于轉(zhuǎn)頻92.5Hz）振動和50Hz分頻振動以及大量高次諧波，其中垂直方向振動最為強烈。頻譜結(jié)構(gòu)顯示測點軸承振動信號存在嚴(yán)重的非線性問題。根據(jù)這些情況判斷測點軸承軸瓦存在松動，并由松動而引起

44、摩擦，處于松動與摩擦并存狀態(tài),Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理前,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理前,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理前,1998年1月26日拆機檢查，發(fā)現(xiàn)測點軸承下軸瓦表面巴氏合金局部龜裂脫落，有摩擦燒傷痕跡，如圖430所示。分析產(chǎn)生這種情況的原因在于軸瓦沒有正確定位，運行中與瓦座之間發(fā)生相對摩擦，引起軸承發(fā)熱，致使巴氏合金在高溫高壓下碎裂，由此又進一步加大了摩擦，使振

45、動日益增大。 在處理故障時，更換了軸瓦，重新調(diào)整了軸承間隙，緊固了各聯(lián)結(jié)部位，刮研了軸瓦接觸表面使之保持良好的接觸。機組于2月18日投入運行，3月4日進行了復(fù)測，測點軸承的振動值如表48，其中垂直方向的速度有效值較處理前降低了3倍，位移峰峰值降低了近4倍。其頻譜結(jié)構(gòu)如圖431所示。 這時，轉(zhuǎn)頻分量（90Hz）大為減弱，低頻分量（50Hz）已經(jīng)消失，高次諧波成分減少，且幅值顯著降低,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理后,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理后,Ex

46、pert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,旋轉(zhuǎn)機械常見故障的振動診斷及實例-綜合故障（處理后,這是一個比較典型的實例，類似這樣的情況在現(xiàn)場診斷中經(jīng)常會碰到。機器上有些配合件的松動故障往往與摩擦故障聯(lián)系在一起，它們之間存在著因果關(guān)系。由于配合件松動，機器在運行中常引起零件的相對移動而產(chǎn)生摩擦，所以在頻譜上常出現(xiàn)類似兩種故障頻率的復(fù)雜情況。在這里松動是原發(fā)故障，摩擦屬引發(fā)故障。掌握了其中的規(guī)律，對我們作現(xiàn)場故障分析很有助益,1. 滾動軸承信號的頻率結(jié)構(gòu) 滾動軸承主要振動頻率有： （1）通過頻率 當(dāng)滾動軸承元件 出現(xiàn)局部損傷時（如圖433中 軸承的內(nèi)外圈或滾動體出現(xiàn)疲勞 剝落坑），機器在運行

47、中就會產(chǎn) 生相應(yīng)的振動頻率，稱為故障特 征頻率，又叫軸承通過頻率。各 元件的通過頻率分別計算如下,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,1）內(nèi)圈通過頻率( )，即內(nèi)圈上的某一損傷點與滾動體接觸過程中產(chǎn)生的頻率： （44） 2）外圈通過頻率( )，即外圈上的某一損傷點與滾動體接觸過程中產(chǎn)生的頻率： （45） 3）滾動體通過頻率( )，即滾動體上某一損傷點與內(nèi)圈或外圈接觸過程中產(chǎn)生的頻率： （46,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,4）保持架通過頻率（ ）： （47） 式中 滾動軸承內(nèi)圈的回轉(zhuǎn)頻率（Hz

48、）， n/60, n為內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速； 滾動體直徑（mm）； 軸承節(jié)徑（mm）； 滾動體個數(shù)； 壓力角（又稱接觸角，有時用 表示）。 以上這些參數(shù)值，可以在有關(guān)設(shè)計手冊或軸承手冊中查到,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,滾動軸承各結(jié)構(gòu)參數(shù)所表示的意義參看圖434。 上述公式中的計算符號適用 于軸承外圈固定內(nèi)圈轉(zhuǎn)動的情況。 如果軸承內(nèi)圈固定，外圈轉(zhuǎn)動， 那么計算公式中的加減符號要改 變，即“”變“”，“”變“”。 不過這種內(nèi)圈固定的情況很少見,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,2）幾種滾動軸承通過頻率

49、的簡化近似計算 在現(xiàn)場，有時因為軸承參數(shù)掌握不全，不便作頻率計算?；蛘邽榱斯?jié)省時間，希望盡快得出分析結(jié)果，為此，我們這里推薦幾個簡化近似計算公式： 1) 內(nèi)圈通過頻率（Hz）簡化計算式： （4-8） 2) 外圈通過頻率（Hz）簡化計算式： （4-9） 3) 保持架通過頻率（Hz）簡化計算式： （4-10） 采用簡化計算所帶來的誤差很小，約3，作一般分析還是能滿足要求的,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,實例1 一臺單級并流式鼓風(fēng)機，由30KW電動機減速后拖動，電動機轉(zhuǎn)速1480r/min,風(fēng)機轉(zhuǎn)速900r/min。兩個葉輪葉片均為60片，同樣大

50、小的兩個葉輪分別裝在兩根軸上，中間用聯(lián)軸器鏈接，每軸由兩個滾動軸承支承，風(fēng)機結(jié)構(gòu)如圖437所示。 該機組自1986年1月30日 以后，測點的振動加速度從 0.07g逐漸上升，至6月19日達 到0.68g，幾乎達到正常值的10 倍。為查明原因，對測點的振 動信號進行頻譜分析,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,首先計算軸承的故障特征頻率。軸承的幾何尺寸如下： 軸承型號：210； 滾動體直徑：d12.7mm； 軸承節(jié)徑：D70mm； 滾動體個數(shù)：z10； 壓力角：00,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例

51、,軸承的特征頻率計算： 鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速頻率： n/60=900/60=15(Hz)； 軸承內(nèi)圈通過頻率： 軸承外圈通過頻率： 滾動體通過頻率,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,圖438是測點的時域波形和高低兩個頻段的頻譜,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,在圖438a所顯示的高頻段加速度的頻譜圖上，出現(xiàn)1KHz以上的頻率成分1350Hz和2450Hz，行成小段高頻峰群，這是軸承元件的固有頻率。圖438b是低頻段的頻譜，圖中清晰地顯示出轉(zhuǎn)速頻率（15Hz），外圈通過頻率（61Hz），內(nèi)圈通過頻率（88

52、Hz）及外圈通過頻率的2次、3次諧波（122Hz和183Hz），圖438c是加速度時域波形，圖上顯示出間隔為5.46ms的波峰，其頻率亦為183Hz（10005.46183Hz），即為外圈通過頻率的三次諧波，與頻譜圖顯示的頻率相印證（見圖438b），據(jù)兩個頻段分析所得到的頻率信息，判斷軸承外圈存在有故障，如滾道剝落、裂紋或其它傷痕。同時估計內(nèi)圈也有一些問題。后來停機檢查發(fā)現(xiàn)，軸承內(nèi)、外圈都存在很長的軸向裂紋，與診斷結(jié)論一致。經(jīng)查明，引起該軸承振動并導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋的原因是軸承座剛性不足以及皮帶的拉力不合適造成的。 本例的特色在于從高、低兩個頻段分析故障軸承的頻率特征，同時又從時域波形得到進一步印證

53、，這種多方位的分析方法，葉可以在其它故障診斷中加以應(yīng)用,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,實例2 某單位有一臺變頻機組，主軸轉(zhuǎn)速2996r/min(軸頻50Hz)，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖439所示，通過計算，機器上端軸承各特征頻率分別為：內(nèi)圈 390Hz，外圈 260Hz，滾動體 117Hz，保持架 20Hz,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,在一個月的時間內(nèi)，變頻機運行不正常。對A出的速度信號作頻率分析。頻譜圖中20Hz的頻率峰值最突出，呈保持架的特

54、征頻率。此處還有轉(zhuǎn)速頻率及分?jǐn)?shù)倍低次諧波，說明有非線性問題存在，頻譜結(jié)構(gòu)如圖440所示,滾動軸承故障的振動診斷及實例,從時域波形圖上可見，其振動波形上下不對稱，下邊呈“截頭”狀，上邊尖銳突出，呈摩擦特征，見圖441。拆機檢查時見，軸承座孔有滑動摩擦痕跡，孔徑呈不均勻磨損，保持架破裂。經(jīng)查明，引起故障的原因，主要是在于安裝不良，對中性不好所致,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,滾動軸承故障的振動診斷及實例,實例1 某廠一臺軋機減速器，1994年4月大修，投入運行后振動很大，對其進行簡易振動診斷。減速器結(jié)構(gòu)如圖455。電動機為可調(diào)速電動機，工作轉(zhuǎn)速500r/min，功率970k

55、w，小齒輪齒數(shù)50，大齒輪齒數(shù)148,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)至150r/min時，減速器振動值Vrms見表411。 從測值看，測點（2）、（4）（低速軸軸承）的振動值均大于高速軸,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,表4-11 電動機轉(zhuǎn)速為150r/min時減速器振動值（單位：mm/s,注：V為垂向；A為軸向,電動機轉(zhuǎn)速為150r/min時，對測點（2）垂直方向（V）作頻率分析，其時低速軸轉(zhuǎn)速為51r/min，轉(zhuǎn)頻為0.85Hz，譜圖如圖456所示。 頻譜圖上沒有出現(xiàn)嚙合

56、頻率fm （fm0.85148125.8Hz），卻出現(xiàn)了213Hz這個突出的峰值。然后對213Hz附近的頻段作細(xì)化譜分析，譜圖如圖457所示。這時發(fā)現(xiàn)，213Hz的兩旁的邊頻間隔為0.85Hz，恰好是低速軸轉(zhuǎn)頻,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,與此同時，在該轉(zhuǎn)速下，對測點（1）（2）垂直方向的振動信號作時域波形分析，其波形圖分別如圖458a、b所示,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,從時域波形圖上可以看出，高速

57、軸（測點（1）振動波形屬常規(guī)振動（見圖458a），低速軸（測點（2）的時域波形有明顯的沖擊信號（見圖458b），其脈沖間隔為1176ms，相當(dāng)頻率值0.85Hz（100011760.85Hz）, 即為低速軸轉(zhuǎn)頻。 為了進一步查明原因，把電動機轉(zhuǎn) 速調(diào)至500r/min，對測點（2）垂直方 向作頻譜分析，其頻譜圖如圖459。 其實，213Hz頻率依然存在，它不隨轉(zhuǎn) 速而變化。此時，該頻率的邊頻譜線的 間隔為2.5Hz，等于低速軸轉(zhuǎn)頻,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實

58、例,可以推測，213Hz這個不隨轉(zhuǎn)速而改變的頻率是齒輪的固有頻率。機器運行中，由于齒輪嚙合的強烈沖擊（見圖458b）激發(fā)了齒輪以固有頻率振動。 根據(jù)所獲得的信息，可以推斷齒輪存在嚴(yán)重故障（如輪齒變形等），而且主要振源在大齒輪上。 在檢修處理時拆開減速器檢查，發(fā)現(xiàn)兩個齒輪的輪齒表面的鏨銼痕跡很顯眼，凹凸不平，這樣粗糙的齒面在輪齒嚙合時必然產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊。另外，大齒輪有5個輪齒的齒頂邊緣因長期擠撞而呈臺階突起，高達56mm，齒輪在運轉(zhuǎn)時必然出現(xiàn)大齒輪的輪齒頂撞小齒輪的輪齒根部，齒輪在這種惡劣的狀態(tài)下運行，激起齒輪固有頻率是理所當(dāng)然的。強勁的固有頻率分量湮沒了齒輪嚙合頻率的分量，所以在譜圖中沒有出現(xiàn)嚙

59、合頻率分量的譜線,后來經(jīng)過了解，該機在大修時，由于沒有新齒輪備件更換，只得用一對使用過的舊齒輪稍加修理后代用，所以造成這種被動的局面。 本例從振動幅值的變化，分析了故障頻率特征，并對時域波形進行觀察，然后通過改變轉(zhuǎn)速測量，查明了故障原因，最后揭蓋檢查得到了驗證，診斷過程完整，思路清晰，是一個很典型的現(xiàn)場實例,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,實例2 某廠一臺小型汽輪發(fā)電機組，在汽輪機與發(fā)電機之間用減速箱減速。汽輪機轉(zhuǎn)速5550r/min，發(fā)電機轉(zhuǎn)速1500r/min，小齒輪齒數(shù)27，大齒輪齒數(shù)100。齒輪嚙合頻率為2497.5Hz。 在一次年終

60、檢修前，采用振通904數(shù)據(jù)采集器對其進行了振動測量，其中變速器小齒輪軸承測點水平方向的振動值見表412，加速度峰值顯得特別突出,Expert,鄭州恩普特設(shè)備診斷工程有限公司培訓(xùn)資料,齒輪機構(gòu)故障的振動診斷及實例,表4-12 汽輪發(fā)電機組減速器小齒輪軸承水平方向振值,為查明情況，在現(xiàn)場利用振通904數(shù)采器對其振動信號作頻譜分析，其頻譜如圖460所示。 譜圖上出現(xiàn)了三個特征頻率2500Hz，5000Hz和7500Hz，分別為齒輪的嚙合頻率及其2次，3次諧波，其中以2次諧波的速度峰值較為突出，其他 兩個分量都很弱小。這表 明減速器齒輪存在早期故 障跡象。后來在揭蓋檢查 時，未發(fā)現(xiàn)明顯的齒輪缺 陷，因