振动分析和故障诊断.ppt

1、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

2、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=

3、2 2X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

4、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a a0 0 振动速度振动速度振动速度振动速度v v0 0 振动位移振动位移振动位移振动位移d d0 0振动加速度振动加速度振动加速度振动加速度a a0 0 1 (2 1 (2 f)Vf)V0 0 (2(2 f)df)d0 0振动速度振动速度振动速度振动速度V V0 0 a a0 0/(2(2 f)1 f)1 (2(2 f)df)d0 0振动位移振动位移振动位移振动

5、位移d d0 0 a a0 0/(2(2 f)Vf)V0 0/(2(2 f)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

6、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

7、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10 10 赫赫兹兹2727K K 赫兹赫兹频率频率振振动动幅幅值值5 5K K 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5 5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

8、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%1010K K 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1 1K K 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

9、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2 2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

10、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 API670 API678 ISO10817 ISO2945 判断判断应用标准应用标准 ISO7919 ISO10816 ISO13373(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

11、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

12、功率大于15KW额定转速在120 15000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 I SO10816-1：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

13、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.A A型型 松松 动动 2.2.B B型型 松松 动动 3.3.C C型松型松 动动第第

14、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

15、 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

16、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