過程裝備工況監(jiān)測及故障診斷ppt課件

1、過程配備工況監(jiān)測及缺點(diǎn)診斷段權(quán)西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院過程配備與控制系工況監(jiān)測和缺點(diǎn)診斷固體的振動振動信號處置系統(tǒng)缺點(diǎn)診斷的其他方法典型設(shè)備和零部件的缺點(diǎn)診斷缺點(diǎn)診斷的新進(jìn)展葉輪機(jī)械強(qiáng)度和振動西安交通大學(xué)缺點(diǎn)設(shè)備根本形狀：正常、異常、缺點(diǎn)缺點(diǎn)：功能目的低于正常的最低極限值破壞性缺點(diǎn)降低性能的缺點(diǎn)操作者行為導(dǎo)致的缺點(diǎn)：事故/破壞西安交通大學(xué)概論缺點(diǎn)診斷的定義西安交通大學(xué)概論醫(yī)學(xué)診斷：望聞切問缺點(diǎn)診斷缺點(diǎn)診斷的內(nèi)容西安交通大學(xué)概論形狀監(jiān)測缺點(diǎn)分析運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)測缺點(diǎn)類型按可靠性：早期致命性偶發(fā)性隨時(shí)性按方式構(gòu)造參數(shù)西安交通大學(xué)概論缺點(diǎn)緣由維護(hù)變形腐蝕疲勞磨損堵塞制造西安交通大學(xué)概論缺點(diǎn)診斷的知識構(gòu)造

2、西安交通大學(xué)概論數(shù)學(xué)：傅立葉變換力學(xué)：振動知識信息：信號處置缺點(diǎn)診斷的根本過程西安交通大學(xué)概論信號檢測信號處置形狀識別診斷決策缺點(diǎn)診斷的參數(shù)：信號類型西安交通大學(xué)概論振動信號：位移、速度、加速度噪聲：聲強(qiáng)、聲壓、倍頻程溫度：點(diǎn)/場壓力：化學(xué)成分：其他：外表分析，性能分析等缺點(diǎn)診斷的參數(shù)：信號性質(zhì)西安交通大學(xué)概論幅值：SI，dB=20log(a/a0)頻率相位其他形狀參數(shù): 軸心軌跡等西安交通大學(xué)固體的振動系統(tǒng)鼓勵(lì)呼應(yīng)單自在度：M-C-K多自在度延續(xù)西安交通大學(xué)固體的振動 按振動產(chǎn)生的緣由分類： 自在振動： 無阻尼的自在振動 有阻尼的自在振動，衰減振動 強(qiáng)迫振動： 無阻尼的強(qiáng)迫振動 有阻尼的強(qiáng)迫

3、振動 自激振動西安交通大學(xué)固體的振動西安交通大學(xué)固體的振動 西安交通大學(xué)固體的振動 運(yùn)動過程中，總指向物體平衡位置的力稱為恢復(fù)力。 物體遭到初干擾后，僅在系統(tǒng)的恢復(fù)力作用下在其平衡位置附近的振動稱為無阻尼自在振動。 質(zhì)量彈簧系統(tǒng)： 單擺： 復(fù)擺：西安交通大學(xué)固體的振動 無阻尼自在振動的特點(diǎn)是： (2) 振幅A和初相位 取決于運(yùn)動的初始條件(初位移和初速度)；(1) 振動規(guī)律為簡諧振動；(3)周期T 和固有頻率 僅決議于系統(tǒng)本身的固有參數(shù)(m,k,I )。并聯(lián)串聯(lián)西安交通大學(xué)固體的振動阻尼的概念： 阻尼：振動過程中，系統(tǒng)所受的阻力。 粘性阻尼：在很多情況下，振體速度不大時(shí)，由于介質(zhì)粘性引起的阻尼

4、以為阻力與速度的一次方成正比，這種阻尼稱為粘性阻尼。單自在度系統(tǒng)的有阻尼自在振動西安交通大學(xué)固體的振動衰減振動的特點(diǎn)：(1) 振動周期變大， 頻率減小。(2) 振幅按幾何級數(shù)衰減 西安交通大學(xué)固體的振動強(qiáng)迫振動的概念 強(qiáng)迫振動：在外加激振力作用下的振動。 簡諧激振力： H力幅； 激振力的圓頻率 ； 激振力的初相位。西安交通大學(xué)固體的振動 3、強(qiáng)迫振動的振幅大小與運(yùn)動初始條件無關(guān)，而與振動系統(tǒng) 的固有頻率、激振力的頻率及激振力的力幅有關(guān)。穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動的主要特性：1、在簡諧激振力下，單自在度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動亦為簡諧振動。2、強(qiáng)迫振動的頻率等于簡諧激振力的頻率，與振動系統(tǒng)的 質(zhì)量及剛度系數(shù)無關(guān)。西安交通

5、大學(xué)固體的振動，這種景象稱為共振。西安交通大學(xué)固體的振動(1) 總在0至 區(qū)間內(nèi)變化。(2) 相頻曲線 - 曲線是一條單調(diào)上升的曲線。 隨 增 大而增大。(3) 共振時(shí) =1， ，曲線上升最快，阻尼值不同的曲線， 均交于這一點(diǎn)。(4) 1時(shí)， 隨 增大而增大。當(dāng) 1時(shí) ，反相。西安交通大學(xué)固體的振動當(dāng)1時(shí) 0，就是說，當(dāng)根底振動頻率遠(yuǎn)比系統(tǒng)固有頻率為低時(shí)，系統(tǒng)的相對振動幅 ，這闡明，系統(tǒng)幾乎完全隨著根底一同振動。0即剛性銜接， 根底振動 工程中，經(jīng)常遇到另一種情況，激振力不直接作用在質(zhì)量上，而是由于根底本身振動使與根底相聯(lián)的彈簧阻尼質(zhì)量系統(tǒng)發(fā)生振動西安交通大學(xué)固體的振動作幅頻特性曲線TD，可見

6、： 1、當(dāng)時(shí)，TD1，即當(dāng)根底振動頻率遠(yuǎn)比系統(tǒng)固有頻率n為低時(shí)，質(zhì)量m的振幅接近根底振幅，這就是說，兩者同時(shí)運(yùn)動，相對振幅接近于零。 2、當(dāng)接近于1時(shí)，TD達(dá)最大值，系統(tǒng)產(chǎn)生共振。 3、當(dāng) 時(shí)，TDFmax), 防止頻率混淆消除趨勢項(xiàng)：減少系統(tǒng)誤差消除趨勢項(xiàng)：減少系統(tǒng)誤差平均：消除偶爾誤差加窗：減少頻譜走漏西安交通大學(xué)信號處置頻譜走漏：信號截?cái)嘁饻p少方法：添加時(shí)間信號加權(quán)：窗函數(shù)哈寧窗函數(shù)*余弦坡度窗指數(shù)窗函數(shù)西安交通大學(xué)臨界轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)體的臨界轉(zhuǎn)速是指某些特定的轉(zhuǎn)速，當(dāng)回轉(zhuǎn)體在這些轉(zhuǎn)速或其附件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，本身將出現(xiàn)很大變形并作弓形盤旋，引起支承及整個(gè)機(jī)械的猛烈振動，甚至呵斥軸承和回轉(zhuǎn)體的破壞，而當(dāng)

7、轉(zhuǎn)速在這些特定轉(zhuǎn)速的一定范圍之外時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)即趨于平穩(wěn)，這些引起猛烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為回轉(zhuǎn)體的臨界轉(zhuǎn)速。西安交通大學(xué)臨界轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)體的平衡原理任何一個(gè)回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，其體內(nèi)無數(shù)個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)都將產(chǎn)生離心慣性力，這些無數(shù)的離心慣性力，組成了一個(gè)慣性力系，作用在回轉(zhuǎn)體上，使其產(chǎn)生彎曲變。彎曲變形改動了質(zhì)點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)軸線的間隔，使離心慣性力大小產(chǎn)生變化，又使回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生新的變形，如此反復(fù)，直至抵抗變形的彈性恢復(fù)力與離心慣性力平衡為止。工程中，假設(shè)回轉(zhuǎn)體在離心慣性力系的作用下，只產(chǎn)生微小變形，那么稱其為剛性回轉(zhuǎn)體，并忽略其變形。這樣做，能簡化慣性力系的分析與處置。反之，那么作為柔性回轉(zhuǎn)體處置。普通來說，任務(wù)轉(zhuǎn)速低于其一

8、階臨界轉(zhuǎn)速0.5倍的回轉(zhuǎn)體，可視為剛性回轉(zhuǎn)體；任務(wù)轉(zhuǎn)速超越其一階臨界轉(zhuǎn)速0.7倍的回轉(zhuǎn)體，那么應(yīng)按柔性回轉(zhuǎn)體處置。西安交通大學(xué)臨界轉(zhuǎn)速單圓盤轉(zhuǎn)子： 圓盤：質(zhì)量m , 質(zhì)心C點(diǎn)；轉(zhuǎn)軸過盤的幾何中心A點(diǎn)，AC= e ，盤和軸共同以勻角速度 轉(zhuǎn)動。 當(dāng) n n為圓盤轉(zhuǎn)軸所組成的系統(tǒng)橫向振動的固有頻率時(shí)，OC= x+e (x為軸中點(diǎn)A的彎曲變形。西安交通大學(xué)臨界轉(zhuǎn)速 當(dāng)轉(zhuǎn)速 非常高時(shí)，圓盤質(zhì)心C與兩支點(diǎn)的連線相接近，圓盤接近于繞質(zhì)心C旋轉(zhuǎn)，于是轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。 為確保平安，軸的任務(wù)轉(zhuǎn)速一定要避開它的臨界轉(zhuǎn)速。 質(zhì)心C位于O、A之間 OC= x- e西安交通大學(xué)轉(zhuǎn)動機(jī)械常見缺點(diǎn)的頻率特征西安交通大學(xué)頻率分析振

9、動信號分析的3個(gè)方面1,振動頻率分析2,分析振幅的方向特性3,分析振幅隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系不平衡的典型特征診斷不平衡的典型特征診斷具有較高的徑向振動.時(shí)域波形和頻譜圖上均具有穩(wěn)定的1XRPM分量在1XRPM上的幅值隨轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的添加在2XRPM,3XRPM等處幅值較低具有較低的軸向振動不平衡對轉(zhuǎn)速的變化最敏感與轉(zhuǎn)速平方成正比。波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。丈量Fmax設(shè)置在500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時(shí)域圖檢查徑向振動頻譜圖上能否有1XRPM峰值假設(shè)出現(xiàn)了其他的諧波成分，請思索其他缺點(diǎn)不平衡的典型特征診斷頻譜分析：1倍頻峰值很大，較少伴隨其它倍頻無其它較大峰值出現(xiàn)采用細(xì)化分析或同步

10、平均確認(rèn)1倍頻峰值特征1倍頻程度方向與垂直方向峰值比不超出3:11倍頻軸向振動遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于徑向振動相位分析同一軸承座程度方向與垂直方向測得的相位差約為90軸兩端程度方向垂直方向測得的相位一樣或相反相位數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定：1520不平衡振動在相位上堅(jiān)持恒定不變，與轉(zhuǎn)速同步西安交通大學(xué)不平衡的典型特征診斷1X頻率(程度)1X頻率(程度)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小西安交通大學(xué)不平衡的典型特征診斷西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷正確對中 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西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷具有較大的軸向和徑向振

11、動，軸向振動普通較大。在1X，2X或3XRPM處會出現(xiàn)穩(wěn)定的峰值在4到10XRPM處諧波成分較低時(shí)域波形中沒有“g形沖擊不對中振動隨負(fù)荷的添加而成正比添加，但轉(zhuǎn)速影響不大。軸心軌跡成香蕉形或8字形。西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷丈量Fmax設(shè)置在500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時(shí)域圖軸向和徑向振動頻譜圖上能否有1X，2X或3XRPM峰值假設(shè)無明顯的峰值，請思索其他缺點(diǎn)。 檢查軸向和徑向振動的頻譜圖的4-10RPM處的峰值，假設(shè)較大，那么能夠是 松動。 檢查時(shí)域波形能否穩(wěn)定，能否有較大的“g形沖擊假設(shè)時(shí)域波形不穩(wěn)定或顯示有沖擊，那么思索其他缺點(diǎn)西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷不同聯(lián)軸節(jié)的情況

12、聯(lián)軸節(jié)類型 不對中方式 振 動 特 征剛性聯(lián)軸節(jié) 平行不對中 有2X成分 角度不對中 軸向振動1X成分大 軸向振動大，有2X及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié) 徑向振動能夠有2X、3X、4X 聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié) 有nX 成分n為螺釘數(shù)西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷相位分析角度不對中時(shí)，聯(lián)軸器兩端軸向相位差18030平行不對中時(shí)，聯(lián)軸器兩端徑向相位差18030角度不對中的軸向1倍頻峰值非常高平行不對中的徑向2倍頻峰值非常高組合不對中的軸向和徑向峰值都高西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷1X 頻率2X 頻率葉片通過頻率西安交通大學(xué)不對中的典型特征診斷西安交通大學(xué)機(jī)械松動檢測與確認(rèn)診斷具有較大的

13、徑向特別是垂直方向的振動。具有較強(qiáng)的諧波存在，特別是在3-10XRPM處。還能夠出現(xiàn)次諧波或混疊諧波。時(shí)域波形顯示出雜亂和沖擊。具有較低或正常的軸向振動，假設(shè)是止推軸承出現(xiàn)了松動那么會出現(xiàn)較大的 軸向振動。松動引起的振動，幅值與負(fù)荷有親密關(guān)系，隨負(fù)荷添加而增大；松動時(shí)設(shè)備對轉(zhuǎn)速的變化也很敏感，隨轉(zhuǎn)速的增減而表現(xiàn)出無規(guī)律變化，忽大忽小。松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。西安交通大學(xué)機(jī)械松動檢測與確認(rèn)診斷轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲程度高西安交通大學(xué)機(jī)械松動檢測與確認(rèn)診斷丈量Fmax設(shè)置500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時(shí)域圖檢查徑向振動3-10XRPM處能否出現(xiàn)了峰值。檢查軸向振

14、動能否較低或正常。檢查時(shí)域波形能否雜亂或存在沖擊。檢查能否有次諧波或混疊諧波。松動時(shí)設(shè)備上各個(gè)點(diǎn)的相位讀數(shù)會發(fā)生漂移。普通地腳與基座之間有相位差，而且通常相位差大于90有機(jī)械松動的波形非常明顯，隨機(jī)和不具有反復(fù)性。西安交通大學(xué)機(jī)械松動檢測與確認(rèn)診斷西安交通大學(xué)機(jī)械松動檢測與確認(rèn)診斷未松動時(shí)的頻譜松動時(shí)的頻譜 出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等頻率成分西安交通大學(xué)滾動軸承滾動軸承頻譜圖具有以下特點(diǎn)明顯的具有不同峰值的諧波成分能量上會出現(xiàn)寬帶波峰時(shí)域波形可以看出明顯的沖擊波形早期的缺點(diǎn)表現(xiàn)為低幅值的振動診斷徑向振動假設(shè)軸向有負(fù)載需求查看軸向振動能夠會出現(xiàn)軸承缺點(diǎn)頻率的諧波，邊帶。電機(jī)離

15、心泵PIPO西安交通大學(xué)滾動軸承軸承每一種零件有其特殊的缺點(diǎn)頻率。隨著缺點(diǎn)開展，它的幅值添加，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)。1X2X頻率缺點(diǎn)根本頻率6.71X根本頻率的四個(gè)諧波西安交通大學(xué)滾動軸承的特征頻率 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dD外環(huán)缺點(diǎn)頻率內(nèi)環(huán)缺點(diǎn)頻率滾珠缺點(diǎn)頻率堅(jiān)持架碰外環(huán)堅(jiān)持架碰內(nèi)環(huán)西安交通大學(xué)滾動軸承丈量頻譜圖和時(shí)域波形圖加速度。設(shè)置Fmin25XRPM對小軸小于4-6英寸設(shè)置Fmax為50XRPM；對大于4-6英寸的軸設(shè)置Fmax為70XRPM采集高頻加速度波形圖70XRPM檢查軸承缺點(diǎn)頻率諧波假設(shè)疑心內(nèi)圈缺

16、點(diǎn)，檢查1XRPM的邊帶假設(shè)疑心滾動體缺點(diǎn)，檢查1XFTF邊帶檢查時(shí)域波形的沖擊，峰峰值大于4g.西安交通大學(xué)滾動軸承不平衡不對中松動滾動軸承缺點(diǎn)頻率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.53.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk西安交通大學(xué)滾動軸承滾動軸承機(jī)械的報(bào)警參考值0 5 10 15 20 25 30 35 40 R8 6 4 2 0mm/s pk西安交通大學(xué)滑動軸承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 orderDi

17、splacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50西安交通大學(xué)滑動軸承滑動軸承機(jī)械的報(bào)警參考值0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R8 6 4 2 0mm/s pk西安交通大學(xué)齒輪缺點(diǎn)診斷在嚙合頻率處有較高的徑向振動，并帶有調(diào)制邊帶。具有較大的軸向振動，對螺旋齒輪，斜齒輪或人字形齒輪軸向振動的頻率和徑向一樣。丈量把最大分析頻率設(shè)置為3.5XGMF。Fmax小于等于2000HZ，運(yùn)用1600線分辯率。Fmax大于等于2000HZ， 運(yùn)用3200線分辯率。檢查軸向和徑向的1X,2X,3XGMF處的峰值。檢查齒輪嚙合頻率處的邊帶西安交通大學(xué)齒輪缺點(diǎn)診斷齒輪

18、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。隨著齒輪缺點(diǎn)開展，邊頻越來越豐富，幅值添加?？捎玫诡l譜作進(jìn)一步分析。嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2XOUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸西安交通大學(xué)振動規(guī)范日本石化旭的AMD振動絕對規(guī)范：A,最好平衡及對中最好形狀 0-1.5mm/sB,良好有微小缺陷，修繕不經(jīng)濟(jì) 1.5-4.0mm/sC,留意為了防止磨損，要思索檢修 4.0-8.0mm/sD,嚴(yán)重發(fā)生大缺陷，將出缺點(diǎn)需檢修 8.0-16.0mm/sE,危險(xiǎn)要立刻停機(jī) 16mm/s 以上西安交通大學(xué)振動規(guī)范確定報(bào)警值和危險(xiǎn)值的方法 絕對法 根據(jù)相應(yīng)的國際規(guī)范、國家規(guī)范、

19、行業(yè)規(guī)范等， 如： ISO， GB， API 等。 相對法 以機(jī)器正常形狀的振動值作為基數(shù)，本人和本人比。 類比法 與同類機(jī)器的振動值作比較。西安交通大學(xué)轉(zhuǎn)機(jī)振動規(guī)范舉例(軸承振動) ISO2372，SO3945振動烈度：振動速度的有效值丈量頻率范圍 101000HzI 級：小型機(jī)械 例15kW以下電機(jī)II級：中型機(jī)械 例1575kW以下電機(jī) 和300kW以下機(jī)械III級：大型機(jī)械，剛性根底 60012000r/minIV 級：大型機(jī)械，柔性根底 60012000r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A優(yōu)，B良，C可，D不可西安交通大學(xué)振動規(guī)范(軸振動)轉(zhuǎn)機(jī)振動規(guī)范舉例VDI德國工程師協(xié)會IEC