2013年机械设备故障诊断的现场开展

1、21.01.2021,机械设备故障诊断的现场开展及案例分析,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械设备故障诊断现场开展,机械设备故障诊断的关键点（4个W） 振动机械的脉搏 振动参数的选择 振动幅值的表示方法 振动测点的布置 振动测试工况及测试周期 频带设置 测试前的准备,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,故障诊断的目的,机械设备故障诊断的目的,When,Why,What,Where,故障在出现哪里,是什么样的故障,故障产生的原因,故障什么时候发生,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,故障诊断的目的,图1 设备的浴盆曲线,21.01.2021,上海星晟检测

2、仪器有限公司,振动机械的脉搏,当机器工作时，会产生振动；当机器内部发生异常时，会随之出现振动加大和工作性能的变化，根据对机械振动信号的测量和分析，不用停机和解体方式，就可对机器的劣化程度和故障性质有所了解，这就是振动测量技术。也就是说给机器“搭脉,据统计，5070%的机械故障通过振动形式表现出来,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,当今工业领域，在不停机情况下测试获得的参数中，包含信息量最丰富的是振动信号。” - Art Crawford（美国振动学之父,振动机械的脉搏,振动分析是设备管理中实现预测维修的基本手段,频域分析，使用快速傅立叶变换（FFT）将x(t)变换 成频率f 的函

3、数X(f,时域分析，将振动作为时间t的函数x(t)来观测,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,如何选择振动参数,加速度 速度 位移 acceleration velocity displacement,美国国家标准ANSI S2 18-1980,常用单位,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,振动幅值的表示方法,峰值（单峰值P，峰峰值PP） 均方根值（有效值 RMS） 平均值（AV,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,振动测点的布置,振动测点选择原则,1，测点应选择信号传递路线最短捷的位置，并尽量减少中间界面,2，选择能反映机器工作状态的信号反应比较敏感的部位

4、作为测点。如轴承痤、机座，一般都选为典型测点,3，测点应固定下来，选择好测点后在该点做标记,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,振动测点的布置,一般情况下，都要用三个方向的振动来评定，因为象低频振动(对于高频振动，一般无方向性，通常只从一个方向来测量)在一个测点上，由于载荷的影响或故障的变化，造成这个测点在三个方向上的振动的变化是不一样的，总有一个或两个方向上会有敏感的反应。例如：不平衡在水平方向上表现突出，不同轴则反应在轴向上，而机器松动在垂直方向上容易发生,制定测点布置的方案是关系到测量结果的一件十分重要的工作。此前应做好两项准备。第一，查阅有关机械设备的技术文件和图纸资料，对

5、设备的结构原理、机械运动动力学、故障机理等要有一个透彻的了解。第二，要到现场实地考察，主要察看传感器的安装位置是否安全可靠，测点布置的方案一旦形成，要绘制测点布置图，并给每一个测点编号，以备考,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,测量工况及测量周期,测量工况包含： 轻载与重载，快速与慢速，高压与低压，启动与停机等,定期的状态监测与趋势分析时 ： 一般选择机器的稳定工况即机器在正常运转时的工况,给机器作故障诊断时 ： 在现场许可的条件下，我们一般选择最能暴露机器故障的工况,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,测量工况及测量周期,测试周期必须和机器设备的技术状况同步,对于一

6、般转速的、劣化过程发展缓慢的机器设备，可采用周期性的测试方法，也称为离线监测；而对于高速旋转的、其劣化异变是瞬时发生的机器设备，则需要进行现场跟踪实时测量，也称为在线监测,必须对机器的劣化速度进行充分的研究,振动测量周期,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,频带设置选择,频带设置相关因素： 设备转速（n RPM）、转频（order）、设备结构、故障类型,根据所测设备可能出现的故障选择频带,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,测试前的准备,被测机器设备的技术调研,制订测试方案,确定测试的技术路线,频率计算,绘制机器简图，注上测点编号,选择振动参数，振动幅值，频带以及测试工

7、况,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,信号获取,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,FFT 信号处理,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,每种设备故障产生特定的振动模式,设备故障诊断,振动测试可以提供整个设备运行的信息,振动频率是由设备几何结构和运行速度确定的,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,案例分析,1，不平衡,2，不对中,3，机械松动,4，滚动轴承,21.01.2021,不平衡原因,原因 部件装配不当 风机叶片或叶轮上杂质堆积 旋转元件的磨损 部件断裂或失落 新进来的设备没有关于平衡的规格书,或规格书不正确,21.01.2021,上海星

8、晟检测仪器有限公司,不平衡特征,特征 在转速的1倍频上有高的径向峰值 在转速的1倍频上轴向振动较低 转速的倍频较低 在时域波形中，有明显的1倍转速的正弦形式 将导致发生其它故障类型，特别是松动,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例1（涡轮机,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例1,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例2,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例1,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例1,分析 ： 时域波形显示出了正弦特性 频域波形：在四个径向测点（TOH、TIH、TOV、T

9、IV）上的转速频率处均表现出了较大的振动,径向振动小,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不平衡案例1,诊断结论 ： 该涡轮机出现了不平衡故障,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中类型,类型： 偏移不对中 角向不对中 轴承不对中,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中特征,特征: 轴向的转速2倍频占主导地位 轴向的转速1倍频、2倍频、和3倍频读数大 径向的转速1倍频、2倍频、和3倍频读数大 高于4倍频转速的谐频较低 接手两端的相位读数有180度的相位差,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例1（WMH-PUMP,21.01.20

10、21,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例1,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例1,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例1,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例2（风机,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例2,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例2,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,不对中案例2,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械松动类型,结构松动： 机座松动 箱体分裂 轴承端盖松动 轴承支架松动,转动部分松动: 轮叶松动 风扇松动 轴承松动 联轴节松

11、动,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械松动特征,特征： 频域波形：大量谐波成分 ，特别是310RPM；偶尔会有次谐波 时域波形：杂乱，无规律,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械松动案例（泵,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械松动案例,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,机械松动案例,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,轴承故障特征,特征： 频域波形：对应轴承故障频率的谐波,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,轴承故障故障频率,特征故障频率是转速乘以下系数： FTF: 保持架 BSF: 滚珠 BPFO: 外圈 BPFI: 内圈 内圈产生的振动幅值最低,21.01.2021,上海星晟检测仪器有限公司,轴承故障故障频率,工作