一小時學(xué)會機器故障診斷

一小時學(xué)會機器故障診斷陶洛文工學(xué)博士，高級工程師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(yīng)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(yán)重程度。轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:轉(zhuǎn)動頻率轉(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(fēng)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頻譜松動時的頻譜

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?？捎玫诡l譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率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0246810121416FrequencyinorderDisplacementin

mpktopk12.510.07.55.02.50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(guān)產(chǎn)品-振通932高級分析儀中文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,幅值,相位,頻譜標(biāo)準(zhǔn)數(shù)采器功能存儲200測點,32K波形用硬件包絡(luò)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(shè)備故障診斷技術(shù)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失效形式

疲勞點蝕:因受滾動壓應(yīng)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(xué)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)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05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk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(guān)的術(shù)語倒頻譜分析主要應(yīng)用于滾動軸承和齒輪的故障診斷共振解調(diào)法原理：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(luò)、檢波、低通濾波（即解調(diào)），會獲得一個對應(yīng)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(luò)波有效值HFA<1正常HFA>2警惕HFA>6危險相關(guān)產(chǎn)品-

909Z系列軸承故障檢測儀雙參數(shù)振動檢測測量高頻包絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)比較三相感應(yīng)電機的

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(yīng)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(rèn)），那么其三相電流也應(yīng)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)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(fù)載大小成正比。怎樣用譜分析法診斷轉(zhuǎn)子繞組故障？

轉(zhuǎn)子會感應(yīng)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：>50dB（斷條率<2%） 有斷條：<45dB（斷條率>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，或與正常時比較有較大幅度的下降，就應(yīng)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(yīng)比較穩(wěn)定和平衡;2)電機應(yīng)接近滿負(fù)載運行。如果發(fā)現(xiàn)三相定子電流有較大差別，則應(yīng)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轉(zhuǎn)動頻率BR＝(π*D)/皮帶長度]*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，軸向振動較大平行不對中角度不對中振動數(shù)據(jù)采集器在設(shè)備點檢和診斷中的具體應(yīng)用設(shè)置采集器回收數(shù)據(jù)建立參數(shù)庫數(shù)據(jù)分析打印報告現(xiàn)場測量振動監(jiān)測有哪些特征值？位移峰峰值：正、負(fù)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(shè)備上不同位置測量的速度有效值中最大的一個稱為該設(shè)備的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(luò)有效值：濾掉了和轉(zhuǎn)軸有關(guān)的各種低頻分量后的高頻加速度包絡(luò)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)？傳感器如何安裝？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？在狀態(tài)監(jiān)測工作中，應(yīng)盡量在三個方向上進行測量，至少在工作的初期應(yīng)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，測定值相差6倍的情況。振動多大算超標(biāo)？設(shè)備狀態(tài)的另一種振動評價標(biāo)準(zhǔn)

最新國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-10816

是ISO-2372的升級版對振動速度準(zhǔn)則作了更細致的規(guī)定增加了用振動位移評價設(shè)備健康狀態(tài)的新準(zhǔn)則2001年以中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6075發(fā)布遺憾的是，自公布以來推廣和應(yīng)用的情況并不好。除了宣傳不夠外，缺乏方便的手段也是一個重要原因ISO10816-3設(shè)備類型1-4速度標(biāo)準(zhǔn)ISO10816-2大型汽輪發(fā)電機組速度標(biāo)準(zhǔn)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ISO10816-3設(shè)備類型1-4位移標(biāo)準(zhǔn)82

1612553963202011051276251標(biāo)準(zhǔn)10816-3適用于功率大于15kW運行轉(zhuǎn)速120r/min1500r/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1500r/min或高于3600r/min（ISO10816-2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(fēng)機或風(fēng)機。

設(shè)備類型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160mm<H<315mm的電機。這類機器通常具有滾動軸承并運行轉(zhuǎn)速超過600rpm.3組：額定功率大于15kW多葉片葉輪并與原動機分開連接的泵（離心式、混流式或軸流式）。這組機器通常具有滑動軸承或滾動軸承。4組：額定功率大于15kW多葉片葉輪與原動機成一體（共軸）的泵（離心式、混流式或軸流式）。這組機器幾乎都用滑動軸承或滾動軸承。關(guān)于剛性支承和柔性支承支承條件取決于機器與基礎(chǔ)柔度之間的相互關(guān)系。如在測量方向上機器與支承系統(tǒng)組合的最低自振頻率至少大于旋轉(zhuǎn)頻率的25%，則支承系統(tǒng)在該方向上可看作剛性支承。所有的其他支承系統(tǒng)都可看作柔性支承系統(tǒng)。作為典型的例子，大中型電動機在低轉(zhuǎn)速時通常具有剛性支承，而功率大于10MW的汽輪機以及立式機器裝置通常具有柔性支承。在某些情況下，支承部件可能在某一測量方向上為剛性而在其他方向為柔性。例如在垂直方向自振頻率可能大于旋轉(zhuǎn)頻率而水平方向自振頻率明顯低于旋轉(zhuǎn)頻率，這種系統(tǒng)在垂直面為剛性而在水平面為柔性，在這種情況下振動可以按照對應(yīng)于測量方向上的支承種類來評價。相關(guān)產(chǎn)品-

909Z-6機器狀態(tài)綜合檢測儀紅外測溫、測振、測軸承、最新國際標(biāo)準(zhǔn)紅黃綠燈顯示檢測結(jié)果用ISO-10816評價設(shè)備健康狀態(tài)的好工具內(nèi)置ISO10816-2/3標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇6種設(shè)備類型測量振動速度和位移后用紅黃綠燈顯示4種結(jié)論測量包絡(luò)值后紅黃燈顯示滾動軸承和齒輪故障狀態(tài)，Env>2時，黃燈亮，表示有缺陷；>6時，紅燈亮，表示有嚴(yán)重缺陷紅外線非接觸測量軸承表面溫度，快速！準(zhǔn)確！相對法確定振動限值12345678滾動軸承齒輪旋轉(zhuǎn)機械滑動軸承＝(2~3)

＝(4~6)

報警值危險值正常值正常值相對判斷方法在設(shè)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(rèn)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(yīng)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(shù)平均值Vm=(V1+V2+…+VN)／N報警限VT為算術(shù)平均值Vm的3～10倍，即：Vt=K·Vm,K=3～10

計算N次測量的算術(shù)平均值Vm和均方根值Vs:Vm=(V1+V2+…+VN)／N

Vs=(V1-Vm)2+(V2-Vm)2+...+(Vn-Vm)2／N

另一種平均方法：

測量報警限Vt=Vm

+kVs

,k=2～5k根據(jù)設(shè)備的使用環(huán)境、工況變化范圍、對設(shè)備振動的要求嚴(yán)格程度、設(shè)備的