振动分析和故障诊断.ppt

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振动分析和故障诊断振动分析和故障诊断罗克韦尔自动化罗克韦尔自动化恩泰克恩泰克振振动动故故障障分分析析和和诊诊断断的的任任务务振动故障分析诊断的任务振动故障分析诊断的任务：

从某种意义上讲，就是读谱图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系，给每条频谱以物理解释。

1.振动频谱中存在哪些频谱分量？

2.每条频谱分量的幅值多大？

3.这些频谱分量彼此之间存在什么关系？

4.如果存在明显的高幅值的频谱分量，它的精确的来源？

它与机器的零部件对应关系如何？

5.如果能测量相位，应该检查相位是否稳定？

各测点信号之间的相位关系如何？

振动参数振动参数1.振动位移振动位移2.振动速度振动速度（国际标准和国家标国际标准和国家标准推荐通常采用的参数准推荐通常采用的参数）3.振动加速度振动加速度振动参数振动参数1.峰值（Peak）2.峰峰值（Peak-Peak）3.有效值（RMS）周周期期峰峰值值，峰峰-峰峰值值平平均均值值有有效效值值上限中性位置下限振动加速度尖峰振动速度尖峰时间周期振动位移峰-峰正弦波正弦波的有效值，峰值，峰峰值与平均值之间关系：

有效值有效值=0.7070.707X峰值=1.111.11X平均值峰值峰值=1.4141.414X有效值=1.571.57X平均值平均值平均值=0.6370.637X峰值=0.900.90X有效值峰峰值峰峰值=22X峰值峰值因子=峰值/有效值（适用于任何变量）当量烈度轮廓当量烈度轮廓力指示器疲劳指示器应力指示器对数频率对数幅值振动加速度（g）振动位移（密尔）振动速度（英寸/秒）100密尔当量烈度轮廓振动加速度（g）峰值振动速度（英寸/秒）峰值振动位移（密尔）峰峰值频率（转/分）其中：

低频区域低频区域高频区域高频区域低低频频段段高高频频段段中中频频段段振振动动信信号号的的采采集集与与处处理理快速傅里叶分析（FFT）原理幅值时域时域频域频域合成波分解的波用频谱图表示振动监测中的一些技术振动监测中的一些技术细节要点细节要点简简谐谐振振动动位位移移，速速度和度和加加速速度度三三者者关关系系振动加速度振动加速度振动加速度振动加速度aa00振动速度振动速度振动速度振动速度vv00振动位移振动位移振动位移振动位移dd00振动加速度振动加速度振动加速度振动加速度aa001（21（2f）Vf）V00（2（2f）df）d00振动速度振动速度振动速度振动速度VV00aa00/（2（2f）1f）1（2（2f）df）d00振动位移振动位移振动位移振动位移dd00aa00/（2（2f）Vf）V00/（2（2f）1f）1振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点振动传感器1.振动加速度传感器2.振动速度传感器2.1压电式（实质是振动加速度传感器）2.2磁电式振动速度传感器3.振动位移传感器（电涡流式）振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点压电晶体式振动加速度传感器压电晶体式振动加速度传感器结构原理结构原理声学屏蔽罩声学屏蔽罩预载螺栓预载螺栓基础基础固定螺栓孔固定螺栓孔内置电荷放大器内置电荷放大器（ICP）ICP）电气接头电气接头地震质量地震质量压电晶体材料压电晶体材料振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点非接触式振动位移传感器或电涡流式位移传感器用以测量轴相对于滑动轴承滑动轴承的运动（留有很大空间供产生油膜用）直流电压测量间隙交流电压就是振动信号交流电压就是振动信号非接触式电涡流式传感器非接触式电涡流式传感器振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点电涡流式振动位移传感器的工作原理轴轴轴轴非接触式传感器探头非接触式传感器探头非接触式传感器振荡器振荡器检波器检波器直流间隙信号直流间隙信号交流振动信号交流振动信号间隙间隙传感器线圈传感器线圈磁场磁场振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点电涡流式传感器的标定曲线信信号号传传感感器器输输出出电电压压（伏伏）间隙间隙-（-（X25.4）X25.4）微米微米（1（1密尔密尔=25.4=25.4微米微米）灵敏度系数灵敏度系数7.877.87毫伏毫伏/微米微米振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点振动加速度传感器的频响特性频响特性1010赫赫兹兹2727KK赫兹赫兹频率频率振振动动幅幅值值55KK赫兹赫兹高频振动区域高频振动区域常规振动区域常规振动区域55赫赫兹兹低频振动区低频振动区低频振动区低频振动区（通常需要使用专通常需要使用专通常需要使用专通常需要使用专用的低频加速度传感器用的低频加速度传感器用的低频加速度传感器用的低频加速度传感器）振动加速度传感器振动加速度传感器固定自振频率固定自振频率FnFn可用的频率范围可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50%1010KK赫兹赫兹普通振动传感器普通振动传感器不宜使用的高频不宜使用的高频振动区域振动区域11KK赫兹赫兹ISO和GB规定的振动烈度测量频率范围振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点振动加速度传感器固定自振频率和最高可用频率螺栓固定螺栓固定振动加速度传振动加速度传感器的固定感器的固定最高可用频最高可用频率率（赫兹赫兹）固定自振频率固定自振频率（赫兹赫兹）胶粘结固定胶粘结固定螺栓固定在稀螺栓固定在稀土磁铁座上土磁铁座上固定在快速连固定在快速连接螺栓固定上接螺栓固定上用用22英寸长探英寸长探杆手持固定杆手持固定没有观察没有观察162501625090009000750075006000600080080031887318871207512075101501015014751475可用的频率范围可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50%振动监测中的一些技术细节要点振动监测中的一些技术细节要点关键因素关键因素:

固定的自振频率可用的频率范围可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50%振动传感器固定方式的影响振动传感器固定方式的影响螺纹固定螺纹固定磁铁座固定磁铁座固定手持探杆固定手持探杆固定胶粘结固定胶粘结固定电涡流式传感器电涡流式传感器在在滑动轴承内对准轴滑动轴承内对准轴非接触式传感器轴轴承绝对振动绝对振动相对振动相对振动机机械械振振动动标标准准分分类类仪器仪器系统标准系统标准API670API678ISO10817ISO2945判断判断应用标准应用标准ISO7919ISO10816ISO13373（草草案案）ISO13373（草草案案）振振动动总总量量标标准准振动故障诊断轴轴振振动动轴轴承承座座，机机壳壳振振动动API611，612，相相对对振振动动绝绝对对振振动动机器振动测量和评价的有关标准目录机器振动测量和评价的有关标准目录1.相对振动标准相对振动标准ISO7919-15非往复式机器的机械振动-在旋转轴上的测量和评价第一部分总则（GB/T11348.1-89）第二部分陆地安装的大型汽轮发电机组（GB/T11348.2-1997）第三部分耦合的工业机器（GB/T11348.3）第四部分燃气轮机组（GB/T11348.4）第五部分水力发电厂和泵站机组2.绝对振动标准绝对振动标准ISO10816-16机械振动-在非旋转部件上测量和评价机器振动第一部分总则第二部分陆地安装的功率超过50MW的大型汽轮发电机组第三部分额定功率大于15KW额定转速在12015000转/分在现场测量的工业机器第四部分不包括航空器类的燃气轮机组第五部分水力发电厂和泵站机组第六部分额定功率超过100KW的往复式机器机器振动测量和评价的有关标准机器振动测量和评价的有关标准ISO10816-1：

I类-发动机和机器的单独部件；II类-无专用基础的中型机器（15-75KW）；专用刚性基础上300KW以下中型机器；III类-刚性基础上的大型机器；IV类-柔性基础上的大型机器。

ISO10816-1专用机组宽带专用机组宽带振动准则振动准则常见机械故障常见机械故障由RA-Entek归纳总结共17类46种机械和电气故障的频谱、时域波形和相位关系，供诊断参考第一类、质量不平衡第一类、质量不平衡1.1.力不平衡力不平衡（静不平衡静不平衡）2.2.力偶不平衡力偶不平衡3.3.动不平衡动不平衡4.4.悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡第二类、转子偏心第二类、转子偏心第三类、轴弯曲第三类、轴弯曲第四类、不对中第四类、不对中1.1.联轴器角向不对中联轴器角向不对中2.2.联轴器平行不对中联轴器平行不对中3.3.滚动轴承偏斜地固定在轴上滚动轴承偏斜地固定在轴上第第五五类类共共振振第第六六类类机机械械松松动动1.1.AA型型松松动动2.2.BB型型松松动动3.3.CC型松型松动动第第七七类类转转子子摩摩擦擦第第八八类类滑滑动动轴轴承承故故障障1.1.磨磨损损或或间间隙隙故故障障2.2.油油膜膜涡涡动动3.3.油油膜膜振振荡荡第第九九类类、滚、滚动动轴轴承承故故障障1.1.保保持持架架故故障障2.2.滚滚动动体体故故障障3.3.外外环环故故障障4.4.内内环环故故障障第第十十类类、流、流体体动动力力机机械械故故障障1.1.叶叶片片通通过过频频率率2.2.紊紊流流3.3.气气穴穴第第十十一一类类、齿、齿轮轮故故障障1.1.齿齿轮轮负负载载2.2.齿齿轮轮偏偏心心和和齿齿轮轮侧侧隙隙反反弹弹3.3.齿齿轮轮不不对对中中4.4.齿齿断断或或齿齿裂裂5.5.齿齿轮轮组组合合状状态态问问题题6.6.齿齿轮轮摆摆动动故故障障7.7.齿齿轮轮轴轴承承松松动动第第十十二二类类、交、交流流电电动动机机故故障障1.1.定定子子偏偏心心，铁铁芯芯片片短短路路或或松松动动2.2.转转子子偏偏心心（动动偏偏心心）3.3.转转子子故故障障（断断条条等等）4.4.相相位位故故障障（接接头头松松动动）第十三类、交流同步电动机第十三类、交流同步电动机（定子线圈松动定子线圈松动）第十四类、直流电动机及其控制故障第十四类、直流电动机及其控制故障1.1.电枢绕组开裂，接地故障或系统调谐故障电枢绕组开裂，接地故障或系统调谐故障2.2.起动卡故障或保险丝烧断起动卡故障或保险丝烧断3.3.可控硅整流器可控硅整流器（SCR）SCR）故障，控制卡断路，接头松动，保险丝烧故障，控制卡断路，接头松动，保险丝烧断断4.4.比较器卡故障比较器卡故障5.5.断路电流通过滚动轴承故障断路电流通过滚动轴承故障第十五类、皮带传动故障第十五类、皮带传动故障1.1.皮皮带带磨磨损损或或不不匹匹配配2.2.皮皮带带轮轮偏偏心心3.3.皮皮带带共共振振第十六类、拍振第十六类、拍振第十七类、机器软脚及与之相关的共振第十七类、机器软脚及与之相关的共振第第一类一类质质量量不不平平衡衡力力不不平平衡衡径径向向1.1力力不不平平衡衡力力不不平平衡衡是是同同相相位位和和稳稳定定的的。

不不平平衡