振动分析和故障诊断 (2)幻灯片.ppt
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1、振动分析和故障诊断第1页,共42页,编辑于2022年,星期六我们的目标状态检测设备(资产)健康检测设备(资产)健康管理提高设备可用率减少维修成本延长设备寿命机器状态检修的基础是振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息第2页,共42页,编辑于2022年,星期六振动故障分析和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.振动频谱中存在那些频谱分量?2.每条频谱分量的幅值多大?3.这些频谱分量彼此中间存在什么关系?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.如果能够测量相
2、位,应该检查各测点信号之间的相位关系如何?第3页,共42页,编辑于2022年,星期六振动监测和诊断的注意事项振动监测和诊断要想取得准确的结果必须考虑仔细整个系统的每一个环节:包括参数的选择,传感器及其固定方法,测点位置的选择,仪器选择以及分析参数的选择等第4页,共42页,编辑于2022年,星期六振动的三要素振动是个向量1.幅值2.频率3.相位第5页,共42页,编辑于2022年,星期六快速傅里叶变化快速傅里叶变化快速傅里叶快速傅里叶 分析分析(FFT)原原理理6第6页,共42页,编辑于2022年,星期六典典 型型 波波 形形 的的 频频 谱谱 简谐波形及其频谱 脉冲波形及其频谱 方波形及其频谱
3、简谐拍波及其频谱7第7页,共42页,编辑于2022年,星期六滤滤 波波 问问 题题8第8页,共42页,编辑于2022年,星期六振动参数1.振动位移2.振动速度(国际标准和国家标准推荐通常采用的参数)3.振动加速度第9页,共42页,编辑于2022年,星期六常见的设备故障由经验归纳总结的十七类46种机械和电气故障的特征谱、特征时域信号和相位关系供诊断参考第10页,共42页,编辑于2022年,星期六常常 见见 的的 设设 备备 故故 障障一一.质量不平衡质量不平衡二二.转子偏心转子偏心三三.轴弯曲轴弯曲四四.不对中不对中五五.共振共振六六.机械松动机械松动七七.转子与定子摩擦转子与定子摩擦八八.滑动
4、轴承故障滑动轴承故障九九.滚动轴承故障滚动轴承故障1.力不平衡2.力偶不平衡3.动不平衡4.悬臂转子不平衡1.联轴器角不对中2.联轴器平行不对中3.滚动轴承偏斜地固定在轴上1.A型松动2.B型松动3.C型松动1.磨擦或间隙故障2.油膜涡动3.油膜振荡1.保持架故障2.滚动体故障3.外环故障4.内环故障第11页,共42页,编辑于2022年,星期六常常 见见 的的 设设 备备 故故 障障十十.流体动力机械故障流体动力机械故障十一十一.齿轮故障齿轮故障十二十二.交流电机故障交流电机故障十三十三.交流同步电机定子线交流同步电机定子线圈松动圈松动十四十四.直流电动机及其控制故直流电动机及其控制故障障十五
5、十五.皮带传动故障皮带传动故障十六十六.拍振拍振十七十七.机器软脚及与之相关机器软脚及与之相关的共振的共振1.叶片通过频率2.紊乱3.气穴1.齿轮负载2.齿轮偏心和齿轮侧隙反弹3.齿轮不对中4.齿断或齿裂5.齿轮组合状态问题6.齿轮摆动故障7.齿轮轴承松动1.定子偏心,铁芯片短路或松动 2.转子偏心(动偏心)3.转子故障(断条等)4.相位故障(接头松动)1.电枢绕组开裂接地故障或系统调谐故障 2.起动卡故障和保险丝烧断3.可控硅整流器故障控制卡断路接头松动保险丝断4.比较器卡故障5.断路电流通过滚动轴承故障1.皮带磨损或不匹配2.皮带轮偏心3.皮带共振第12页,共42页,编辑于2022年,星期
6、六一一质质 量量 不不 平平 衡衡A A同频占主导,相位稳定。如果只有不平衡,1X幅值大于等于通频幅值 的80,且按转速平方增大。通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值,但通常 不应超过两倍。同一设备的两个轴承处相位接近。水平方向和垂直方向的相位相差接近90 度。典型的频谱相 位 关 系力力 不不 平平 衡衡第13页,共42页,编辑于2022年,星期六一一质质 量量 不不 平平 衡衡B B 典型的频谱 相 位 关 系力力 偶偶 不不 平平 衡衡总存在一转速频率,在频谱上占优势振幅按转速平方增大。需进行双平面动平衡。偶不平衡在机器两端支承处均产生振动,有时一侧比另一侧大较大的偶不平衡有时可产生较大
7、的轴向振动。两支承径向同方向振动相位相差180。第14页,共42页,编辑于2022年,星期六一一质质 量量 不不 平平 衡衡C C动不平衡是前两种不平衡的合成结果。仍是X转速频率在振动频谱中占主导。两支承处同方向振动相位差接近 典型的频谱 相 位 关 系动动 不不 平平 衡衡第15页,共42页,编辑于2022年,星期六一一质质 量量 不不 平平 衡衡悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1X振动。轴向相位稳定,而径向相位会有变化。悬臂式转子可产生较大的轴向振动,轴向振动有时甚至超过径向振动。两支承处轴向振动相位接近。往往是力不平衡和偶不平衡同时出现。典型的频谱 相 位 关 系悬悬 臂臂 转转
8、子子 不不 平平 衡衡第16页,共42页,编辑于2022年,星期六二二转转 子子偏偏 心心 当旋转的皮带轮、齿轮、电机转子等有几何偏心时,会在两个转子中心连线方向上产生较大的1X振动;偏心泵除产生1X振动外,还由于流体不平衡会造成叶轮通过频率及倍频的振动。垂直与水平方向振动相位相差为0或180。采用平衡的办法只能消除单方向的振动。典型的频谱 相 位 关 系第17页,共42页,编辑于2022年,星期六 三三轴轴 弯弯 曲曲弯曲的轴产生较大的轴向振动如果弯曲接近轴的中部,占优势的是一倍频;若弯曲接近力偶,则占优势的是二倍频振动随转速增加迅速增加,过了临界转速也一样。典型的频谱 相 位 关 系第18
9、页,共42页,编辑于2022年,星期六四不四不 对对 中中有资料表明现有企业在役设备3050存在不同程度的不对中,严重的不对中会造成设备部件的过早损 坏,同时会造成能源的浪费不对中既可产生径向振动,又会产生轴向振动;既会造成临近联轴节处支承的振动,也会造成远离联轴节的自由端的振动。不对中易产生2X振动,严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动.不对中分为角向不对中,平行不对中,轴承不对中第19页,共42页,编辑于2022年,星期六四四不不对对中中A A角不对中产生较大的轴向振动,频谱成分为1X和2X;常见1X、2X或3X都占优势的情况。如果2X或3X超过1X的30到50,则可认为是存在角不
10、对中。严重的角向不对中激起1转速频率的许多谐波频率联轴节两侧轴向振动相位相差180.典型的频谱 相 位 关 系角角 不不 对对 中中第20页,共42页,编辑于2022年,星期六四四不不对对中中 B B 典型的频谱 相 位 关 系平平 行行不不 对对 中中平行不对中的振动特性类似角不对中,但径向振动较大。频谱中2X较大,常常超过1X,这与联轴节结构类型有关。.角不对中和平行不对中严重时,会产生较多谐波的高谐次(4X8X)振动。甚至出现类似机械松动时出现完整系列的高频谐波联轴节两侧相位相差也是180。第21页,共42页,编辑于2022年,星期六四四不不对对中中 C C轴承不对中或卡死将产生1X,2
11、X轴向振动,如果测试一侧轴承座的四等分点的振动相位,对应两点的相位相差180。通过找对中无法消除振动,只有卸下轴承重新安装。典型的频谱 相 位 关 系轴轴 承承 不不 对对 中中第22页,共42页,编辑于2022年,星期六五五共共振振 传动强迫振动频率与系统的自然频率一致时出现共振,使振动急剧放大,导致过早损坏或灾难性的破坏这可能是转子的自然频率,也常常起源于支承框架,基础齿轮箱或皮带如果转子处在或接近共振,由于很大的相位飘移,几乎不可能平衡掉,往往需要提高或降低自然频率来改变自然频率自然频率通常不随转速的变化而变化第23页,共42页,编辑于2022年,星期六六六机机 械械 松松 动动松动本身
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