設(shè)備故障診斷技術(shù)(1)ppt課件

1、一一 設(shè)備缺點診斷技術(shù)的概略設(shè)備缺點診斷技術(shù)的概略1、設(shè)備缺點診斷技術(shù)定義：1-1定義：是一種了解和掌握設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程的形狀設(shè)備根本不裝配、不解體情況，采用一定的檢測手段，根據(jù)數(shù)據(jù)和閱歷的積累確定其整體或部分是正?；虍惓?，能早期發(fā)現(xiàn)缺點及緣由，并能預(yù)告缺點開展趨勢的技術(shù)。 形狀監(jiān)測與缺點診斷的關(guān)系形狀監(jiān)測與缺點診斷的關(guān)系n形狀監(jiān)測與缺點診斷的關(guān)系：形狀監(jiān)測與缺點診斷的關(guān)系：n機械設(shè)備形狀監(jiān)測與缺點診斷既有區(qū)別、又有聯(lián)絡(luò)，是機械設(shè)備形狀監(jiān)測與缺點診斷既有區(qū)別、又有聯(lián)絡(luò)，是同一學(xué)科的兩個層次，簡易與精細。同一學(xué)科的兩個層次，簡易與精細。n形狀監(jiān)測也稱為簡易診斷，普通是經(jīng)過測定設(shè)備的某些形狀監(jiān)測也稱

2、為簡易診斷，普通是經(jīng)過測定設(shè)備的某些較單一的特征參數(shù)較單一的特征參數(shù) 如振動、溫度、壓力等來檢查設(shè)如振動、溫度、壓力等來檢查設(shè)備形狀。備形狀。n假設(shè)對設(shè)備進展定期或延續(xù)的形狀監(jiān)測，便可獲得有關(guān)假設(shè)對設(shè)備進展定期或延續(xù)的形狀監(jiān)測，便可獲得有關(guān)設(shè)備形狀變化的趨勢規(guī)律，據(jù)此可預(yù)測和預(yù)告設(shè)備的未設(shè)備形狀變化的趨勢規(guī)律，據(jù)此可預(yù)測和預(yù)告設(shè)備的未來形狀。來形狀。n缺點診斷也為稱精細診斷，不僅要掌握設(shè)備的形狀正常缺點診斷也為稱精細診斷，不僅要掌握設(shè)備的形狀正常與否，同時還需求對產(chǎn)生缺點的緣由、部件位置以與否，同時還需求對產(chǎn)生缺點的緣由、部件位置以及缺點的嚴重程度進展深化的分析和判別。及缺點的嚴重程度進展深化

3、的分析和判別。監(jiān)測和診斷的各種手段n 振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、軸承、齒輪等。n 溫度紅外：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。n 聲發(fā)射：適用于壓力容器、往復(fù)機械、軸承、齒輪等。n 油液鐵譜 ：適用于齒輪箱、設(shè)備光滑系統(tǒng)、電力變壓器等。n 無損檢測：采用物理化學(xué)方法，用于關(guān)鍵零部件的缺點檢測。n 壓力：適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等。n 強度：適用于工程構(gòu)造、起重機械、鍛壓機械等。n 外表：適用于設(shè)備關(guān)鍵零部件外表檢查和管道內(nèi)孔檢查等。n 工況參數(shù)：適用于流程工業(yè)和消費線上的主要設(shè)備等。n 電氣：適用于電機、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。儀器分類：儀器分類：離線丈量

4、儀表離線丈量儀表 便攜式測振表便攜式測振表 數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器在線丈量系統(tǒng)在線丈量系統(tǒng) 表盤式的表盤式的 計算機化的計算機化的監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原那么：儀器選用原那么： 被監(jiān)測對象在消費中的位置被監(jiān)測對象在消費中的位置 消費的規(guī)模和產(chǎn)量消費的規(guī)模和產(chǎn)量 估計的投資估計的投資 設(shè)備管理人員的程度和素質(zhì)設(shè)備管理人員的程度和素質(zhì)監(jiān)測和診斷儀器的分類和功能監(jiān)測和診斷儀器選用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集離線監(jiān)測數(shù)據(jù)周期采集25重要機器重要機器5關(guān)鍵機器關(guān)鍵機器30普通重要機器普通重要機器20次要機器次要機器20普通機器普通機器不監(jiān)測用壞為止透平機緊縮機汽輪發(fā)電機組燃氣輪機大電機大、中型泵風機齒

5、輪箱小電機小型泵通風機 二、二、 振動丈量根本特征參量的描畫振動丈量根本特征參量的描畫 振動是指物體在平衡位置上作往復(fù)運動的振動是指物體在平衡位置上作往復(fù)運動的景象。簡諧振動，如一個單擺或一個彈簧質(zhì)量景象。簡諧振動，如一個單擺或一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。系統(tǒng)。 1、振幅：是指振動物體偏離靜平衡位置的最、振幅：是指振動物體偏離靜平衡位置的最大間隔。工程上常稱為振動峰值，普通用大間隔。工程上常稱為振動峰值，普通用A表表示其振動強度。示其振動強度。 2、頻率：是指振動物體往復(fù)一次所需的時間、頻率：是指振動物體往復(fù)一次所需的時間T稱為周期，單位稱為周期，單位s秒。而振動物體在一秒秒。而振動物體在一秒鐘往復(fù)的次

6、數(shù)稱為頻率。用鐘往復(fù)的次數(shù)稱為頻率。用f 表示，單位：表示，單位：Hz。周期與頻率關(guān)系互為倒數(shù)周期與頻率關(guān)系互為倒數(shù)f=1/T。有時也用。有時也用角頻率角頻率來表示。來表示。 =2/T=2f 。 3、初始相位角：是指某一振動頻率成分的初、初始相位角：是指某一振動頻率成分的初始點偏離平衡位置的相位，普通用始點偏離平衡位置的相位，普通用表示。相表示。相位分析在缺點診斷技術(shù)中越來越遭到人們注重。位分析在缺點診斷技術(shù)中越來越遭到人們注重。因不同振源都會有各自的相位，一樣的相位能因不同振源都會有各自的相位，一樣的相位能夠會引起合拍共振，產(chǎn)生嚴重后果；如相位相夠會引起合拍共振，產(chǎn)生嚴重后果；如相位相反能夠

7、會引起抵消，起到減振作用。反能夠會引起抵消，起到減振作用。三、振幅的表示方法三、振幅的表示方法 1、峰值：單峰值、雙峰值表示波的最大位移。 2、平均值：從數(shù)學(xué)關(guān)系上看對波形的絕對平均普通不用它只是對時間積分，沒什么物理意義。 3、有效值：均方根值、RMS。它是對幅值的最適當?shù)亩攘?。它既思索了波形的時間歷程又給出了與能量直接有關(guān)的量值，同時也代表了振動的破壞才干，通常稱為“振動烈度。常用于振動速度或加速度值。對于簡諧振動來說，峰值A(chǔ)與其關(guān)系為：平均值=0.637A、有效值=0.707A。一些國際振動規(guī)范也常采用速度有效值來表示。四、振動參數(shù)選擇四、振動參數(shù)選擇 振動參數(shù)常用的有加速度、速度、位移

8、，三者經(jīng)積分轉(zhuǎn)換。普通情況，對低頻振動用位移小于10Hz；高頻振動用加速度大于1KHz；中頻振動用速度101KHz度量。機器內(nèi)部損傷還未影響到機器實踐任務(wù)才干前，高頻分量就包含了缺損信息。當內(nèi)部缺損開展較大時，才從低頻信息上反映出來，因此、預(yù)測機器能否損壞，高頻信息非常重要。 單位：位移： um；速度：mm/s；加速度：m/s2或g，1g=9.8m/s 2對簡諧振動而言，d、v、a均為同頻的簡諧振動，假設(shè)以振動位移d相位為參考基準，v超前d(/20，a超前d()。五、五、 設(shè)備測點布置設(shè)備測點布置 1、測點應(yīng)選擇振動信號傳送的通道上而且道路最短捷的位置，盡量減少中間界面近軸端。 2、應(yīng)選信號反

9、響比較敏感部位做測點。如軸承座、機座，普通為典型測點。 3、測點一旦選定，應(yīng)做好定位標志。 4、普通都要選定三個方向來評定振動，特別對低頻振動，更要強調(diào)其方向性高頻振動對方向不敏感；通常：H-平衡，V-松動，A-對中。 5、對于大型機械設(shè)備，應(yīng)比較全面規(guī)劃布置測點，多參數(shù)測振，合理選用a、v、d。 6、了解、掌握設(shè)備本身的技術(shù)情況，構(gòu)造原理等歷史資料，對分析、判別缺點有參考價值。vHAV 垂直垂直A 軸向軸向H 程度程度引薦布點順序引薦布點順序六、頻帶的設(shè)置六、頻帶的設(shè)置七、如何看振動波形及頻譜 一幅經(jīng)過準確采集后得到的振動波形及頻譜，才是有分析價值的，詳細是： 1、在了解設(shè)備技術(shù)參數(shù)和構(gòu)造后

10、，先進展頻率計算，如，機器的任務(wù)頻率、齒輪的嚙合頻率，風機、水泵的葉輪頻率，滾動軸承的元件缺點特征頻率等，已備后用。 2、解讀： a、讀頻率，根據(jù)計算結(jié)果，找出譜圖上相對應(yīng)的機器設(shè)備轉(zhuǎn)頻、倍頻、特征頻率如有誤差，與分辨率有關(guān)。 b、看幅值，讀上述這些單一頻率幅值及整個丈量頻帶范圍內(nèi)振動總量值，可列表對照。 c、頻譜圖上的缺點識別，定性定量分析，了解振動量上升的變化率及最大值能否接近允許值。不不 平平 衡衡不不 對對 中中轉(zhuǎn)子碰磨的時域，頻域圖形 轉(zhuǎn)子不平衡的典型頻譜 角度不對中的典型頻譜角度不對中的典型頻譜 平行度不對中的典型頻譜平行度不對中的典型頻譜 轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜 轉(zhuǎn)

11、子不對中缺點的診斷轉(zhuǎn)子不對中缺點的診斷 軸承部件松動時的頻譜 滾動軸承缺點頻率階次圖滾動軸承缺點頻率階次圖 軸承疲勞時的加速度頻譜 a正常軸承；b外圈疲勞；c鋼球疲勞；d內(nèi)圈疲勞精細診斷的方法n頻譜分析頻譜分析n時域波形分析時域波形分析n相位分析相位分析n質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡n不對中不對中n機械松動機械松動n摩擦摩擦10.軸承滾動軸承和滑動軸承軸承滾動軸承和滑動軸承11.電機缺點電機缺點齒輪缺點齒輪缺點共振和臨界轉(zhuǎn)速共振和臨界轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器聯(lián)軸器皮帶缺點皮帶缺點葉片類設(shè)備泵、緊縮機缺點葉片類設(shè)備泵、緊縮機缺點柴油機柴油機發(fā)電機組等發(fā)電機組等缺點診斷從熟習方面著手頻譜分析法n頻譜分析法是最根本和最常

12、用的缺點診斷方法。n每種缺點有其對應(yīng)的特征頻率。n根據(jù)特征頻率及其變化確定機器的缺點性質(zhì)和嚴重程度。轉(zhuǎn)動機械常見缺點的頻率特征強迫振動類缺點強迫振動類缺點自激振動類缺點自激振動類缺點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, 2R等 也有 1.5R, 2.5R等

13、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 不平衡不對中松動滾動軸承缺點頻率設(shè)備缺點特征頻率設(shè)備缺點特征頻率轉(zhuǎn)子不平衡缺點的頻譜n波形為簡諧波，少毛刺。n軸心軌跡為圓或橢圓。n1X頻率為主。n軸向振動不大。n振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。n過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(程度)1X頻率(程度)1X頻率(垂直)1X頻率(垂直)軸向很小軸向很小不平衡缺點的特征不平衡缺

14、點的特征n不平衡缺點的特征：不平衡缺點的特征：n1.振動頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率。振動頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率。n 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈振動一次轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈振動一次 - 單峰頻譜單峰頻譜n2.波形近似為正弦波波形近似為正弦波n3.程度和垂直方向的相位相差程度和垂直方向的相位相差90n4.振幅隨轉(zhuǎn)速提高而添加振幅隨轉(zhuǎn)速提高而添加轉(zhuǎn)子不平衡的類型不平衡類型 特 征 消除措施 質(zhì)量不平衡 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

15、振動大，相位相同 平衡 時域波形分析時域波形分析不對中缺點特征不對中缺點特征不對中類型不對中類型不同聯(lián)軸節(jié)的情況聯(lián)軸節(jié)類型聯(lián)軸節(jié)類型 不對中方式不對中方式 振振 動動 特特 征征剛性聯(lián)軸節(jié)剛性聯(lián)軸節(jié) 平行不對中平行不對中 有有2X2X成分成分 角度不對中角度不對中 軸向振動軸向振動1X1X成分大成分大 軸向振動大，有軸向振動大，有2X2X及高次諧波及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié)齒式聯(lián)軸節(jié) 徑向振動能夠有徑向振動能夠有2X2X、3X3X、4X4X 聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動的相位常相反聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié)膜片聯(lián)軸節(jié) 有有nX nX 成分成分n n為螺釘數(shù)為螺釘數(shù)平行不對中平行不對中n1x rpm徑向振

16、動大徑向振動大, 2x & 3x處有諧波處有諧波. n2x rpm軸向振幅能夠和軸向振幅能夠和1x的一樣大或更大的一樣大或更大. n在在1x, 2x 和和 3x的徑向振動能夠比軸向小的徑向振動能夠比軸向小. 圖圖 1 平行不對中引起的典型平行不對中引起的典型 FFT 闡明闡明: 轉(zhuǎn)軸中心線平行但不相交轉(zhuǎn)軸中心線平行但不相交 軸彎曲的缺點診斷軸彎曲與不對軸彎曲與不對中、不平衡都中、不平衡都有高幅有高幅1X頻頻率。率。不對中、不平衡和軸彎曲缺點區(qū)分機械松動缺點診斷機械松動缺點診斷旋轉(zhuǎn)松動旋轉(zhuǎn)松動非旋轉(zhuǎn)松動非旋轉(zhuǎn)松動轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動缺點的頻譜n波形出現(xiàn)許多毛刺。n譜圖中噪聲程度高。n出現(xiàn)準確的倍

17、頻2X，3X等成分。n松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的準確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲程度高松動缺點引起的間入諧量n未松動時的頻譜未松動時的頻譜n松動時的頻譜松動時的頻譜n 出現(xiàn)出現(xiàn)0.5X0.5X，1.5X 1.5X 2.5X2.5X，3.5X.3.5X.等等頻率成分頻率成分旋轉(zhuǎn)松動缺點軸承松動波譜軸承松動波譜構(gòu)造松動非旋轉(zhuǎn)松動構(gòu)造松動非旋轉(zhuǎn)松動松動結(jié)合面兩邊振動差別大50353815101218402558松動！松動！松動！松動！不松動不松動不松動不松動D 節(jié)圓直徑d 滾珠直徑 接觸角z 滾珠數(shù)R 軸的轉(zhuǎn)速頻率滾動軸承缺點的特征頻率 dD外環(huán)缺點頻率內(nèi)環(huán)缺點頻

18、率滾珠缺點頻率堅持架碰外環(huán)堅持架碰內(nèi)環(huán)RDdzf)cos1(2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1(21RDdf)cos1 (21滾動軸承缺點的頻譜 n軸承每一種零件有其特殊的缺點頻率。n隨著缺點開展，它的幅值添加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。n還可用如共振解調(diào)、倒頻譜等診斷方法。電機離心泵PIPO1X2X頻率缺點根本頻率6.71X根本頻率的四個諧波齒輪缺點的頻譜n齒輪嚙合頻率n GMF 齒數(shù)齒輪轉(zhuǎn)速頻率n齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。n隨著齒輪缺點開展，邊頻越來越豐富，幅值添加。n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G

19、MF上邊頻下邊頻2X確定報警值和危險值的方確定報警值和危險值的方法法 絕對法絕對法 根據(jù)相應(yīng)的國際規(guī)范、國家規(guī)范、根據(jù)相應(yīng)的國際規(guī)范、國家規(guī)范、行業(yè)規(guī)范等，行業(yè)規(guī)范等， 如：如： ISOISO， GBGB， API API 等。等。 相對法相對法 以機器正常形狀的振動值作為基數(shù)以機器正常形狀的振動值作為基數(shù)，本人和本人比。，本人和本人比。 轉(zhuǎn)機振動規(guī)范舉例(軸承振動)ISO2372，ISO3945振動烈度：振動速度的有效值丈量頻率范圍 101000HzI 級：小型機械 例 15kW以下電機II級：中型機械 例 1575kW以下電機 和300kW以下機械III級：大型機械，剛性根底 60012000r/minIV 級：大型機械，彈性根底 60012000r/minA優(yōu)，優(yōu)，B良，良，C可，可，D不可不可振動烈度mm/s 設(shè) 備 分 級 范 圍 限 值 I級 II級 III級 IV級