一小时学会机器故障诊断

1、一小时学会机器故障诊断 一小时学会机器故障诊断 陶洛文 工学博士高级工程师 频谱分析法 频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法 每种故障有其对应的特征频率 根据特征频率及其变化确定机器的故障性质和严重程度 转动机械常见故障的频率特征 转子不平衡故障的频谱 波形为简谐波少毛刺 轴心轨迹为圆或椭圆 1x频率为主 轴向振动不大 振幅随转速升高而增大 过临界转速有共振峰 转子不平衡的类型 转子不对中的类型 正确对中 e 0 0 转子不对中故障的频谱 出现 2x 频率成分 轴心轨迹成香蕉形或8字形 轴向振动一般较大 本例中出现叶片通过频率 转子系统松动故障的频谱 波形出现许多毛刺 谱图中噪声水平高 出

2、现精确的倍频2x3x等成分 松动结合面两边振幅有明显差别 松动故障引起的间入谐量 未松动时的频谱 松动时的频谱 出现05x15x25x35x等频率成分 松动结合面两边振动差别大 齿轮故障的频谱 齿轮啮合频率gmf等于齿数乘以齿轮转速频率 齿轮啮合频率两边有边频间距为1x 随着齿轮故障发展边频越来越丰富幅值增加 可用倒频谱作进一步分析 带滑动轴承的机械的频谱特点 从油膜涡动发展到油膜振荡 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质量外轴承的安装及装配质量影响很大 滚动轴承的失效形式 疲劳点蚀 因受滚动压应

3、力 磨损 因受压力又有与内外座圈的相对滑动 腐蚀 润滑油中的水分几其它化学物质产生锈蚀 裂纹 由于磨削或淬火时作用而产生 磨粒磨损 由于磨屑作用而磨损 滚动轴承故障的特征频率 d 节圆直径 d 滚珠直径 接触角 z 滚珠数 r 轴的转速频率 滚动轴承故障的频谱 轴承每一种零件有其特殊的故障频率 随着故障发展它的幅值增加并有谐波谐波两边产生边频 还可用非频率域的诊断方法如共振解调 带滚动轴承的机械的频谱特点 倒频谱分析诊断法 倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构 倒频谱的定义和有关的术语 倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿轮的故障诊断 共振解调法 原理故障所引起的低频通常是数百hz以内冲击脉冲激起

4、了高频数十倍于冲击频率共振波形对它进行包络检波低通滤波即解调会获得一个对应于低频冲击的而又放大并展宽的共振解调波形 共振解调法的示意图 共振解调法的优点 剔除了低频振动干扰 对于共振解调波可作频谱分析 最简单是看hfa 包络波有效值 hfa 2 警惕 hfa 6 危险 相关产品- 909z系列轴承故障检测仪 三相感应电机的电气故障诊断 怎样识别电磁振动 观察断电前后振动幅值的变化 如断电后振动立即消失则是电磁振动 如果电机的输入电压是三相平衡的可以用电压表确认那么其三相电流也应该是平衡的 如果转子回路有缺陷如鼠笼断条端环开焊则转子回路的电气不平衡会通过电磁偶合对定子电流进行调制调制度的大小与转

5、子电流的不平衡程度及电机负载大小成正比 转子会感应出频率为sf的三相电流s为转差率f为电源频率 振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用 振动监测有哪些特征值 位移峰峰值正负两方向间的最大振动距离 速度有效值振动速度的均方根值直接反映振动的能量一台设备上不同位置测量的速度有效值中最大的一个称为该设备的振动烈度 加速度峰值常用于评价滚动轴承和齿轮的状态 高频加速度包络有效值滤掉了和转轴有关的各种低频分量后的高频加速度包络的能量它主要反映了滚动轴承和齿轮有损伤时发生的冲击能量 如何选择测量参数 传感器如何安装 怎样选择测量点 在状态监测工作中应尽量在三个方向上进行测量至少在工作的初期应该如此 低

6、频振动常常具有方向性如不平衡在水平方向上不同轴在轴向上松动在垂直方向上比较容易发生 测定点一经确定之后就要经常在同一点进行测定这要求在测定点上作出记号如使用油漆或用钢针打出定位孔尤其对于环境条件差的场合这一点更加重要在测高频振动时曾经出现过测定点偏移几毫米后测定值相差6倍的情况 振动多大算超标 设备状态的另一种振动评价标准 最新国际标准 iso-10816 是iso-2372的升级版 对振动速度准则作了更细致的规定 增加了用振动位移评价设备健康状态的新准则 2001年以中国国家标准gbt6075发布 遗憾的是自公布以来推广和应用的情况并不好除了宣传不够外缺乏方便的手段也是一个重要原因 iso

7、10816-3 设备类型1-4 速度标准 iso 10816-2 大型汽轮发电机组 速度标准 iso 10816-3 设备类型1-4 位移标准 标准10816-3 适用于功率大于15kw运行转速120rmin 1500rmin的机组例如 功率小于50mw的汽轮机 汽轮机组功率大于50mw转速低于1500rmin 或高于3600 rmin iso 10816-2以外的机组 旋转式压缩机 功率不大于3mw的工业燃气机轮 离心式混流式或轴流式泵 除水力发电机组或泵站以外的发电机 各种类型的电动机 鼓风机或风机 设备类型 1组额定功率大于300kw的大型机器轴高大于等于315mm的电机这类机器通常具有

8、滑动轴承运行或额定转速范围相对较宽从120rpm至15000rpm 2组中型机器其额定功率大于15kw小于或等于300kw轴高160mm h 315mm的电机这类机器通常具有滚动轴承并运行转速超过600rpm 3组额定功率大于15kw多叶片叶轮并与原动机分开连接的泵离心式混流式或轴流式这组机器通常具有滑动轴承或滚动轴承 4组额定功率大于15kw多叶片叶轮与原动机成一体共轴的泵离心式混流式或轴流式这组机器几乎都用滑动轴承或滚动轴承 关于刚性支承 和 柔性支承 支承条件取决于机器与基础柔度之间的相互关系如在测量方向上机器与支承系统组合的最低自振频率至少大于旋转频率的25则支承系统在该方向上可看作刚

9、性支承所有的其他支承系统都可看作柔性支承系统 作为典型的例子大中型电动机在低转速时通常具有刚性支承而功率大于10mw的汽轮机以及立式机器装置通常具有柔性支承 在某些情况下支承部件可能在某一测量方向上为刚性而在其他方向为柔性例如在垂直方向自振频率可能大于旋转频率而水平方向自振频率明显低于旋转频率这种系统在垂直面为刚性而在水平面为柔性在这种情况下振动可以按照对应于测量方向上的支承种类来评价 相关产品 - 909z-6机器状态综合检测仪 红外测温测振测轴承最新国际标准 红黄绿灯 显示检测结果 用iso-10816评价设备健康状态的好工具 内置iso10816-23标准可以选择6种设备类型 测量振动速

10、度和位移后用红黄绿灯显示4种结论 测量包络值后红黄灯显示滚动轴承和齿轮故障状态 env 2时黄灯亮表示有缺陷 6时红灯亮表示有严重缺陷 红外线非接触测量轴承表面温度快速准确 相对法确定振动限值 相对判断方法 在设备运行状态比较良好的时候新安装好或大修后能够确认工作状态良好时用测振仪连续对确定的测点进行多次测量最好能测20次以上每次测量最好能间隔一段时间传感器也应取下后再放上然后计算其平均值 常用的平均方法 先求出n次测量的算术平均值 vm v1 v2 vn n 报警限vt为算术平均值 vm的310倍即 vt k · vm k 310 另一种平均方法 计算n次测量的算术平均值vm和均方

11、根值vs vm v1 v2vn n vs v1-vm 2 v2-vm 2 vn-vm 2 n 需要说明的是每次测量时的工况如负载转速等应尽可能一致并在以后的监测中也尽可能在该工况下测量 类比判断方法 即与相同类型相同工况和使用环境的设备比较以哪些设备的正常振动值算出待测设备的报警限 树状结构管理被监测设备 兼容多种型号数采器 数采器振值数据的回收 数据回收 回收报告 测点百线频谱倍频数据和多条实测谱线比较 三维频谱分析 测点趋势分析可以有直线和二次曲线两种拟合方式 数据图形的打印 mcm3 提供了丰富的打印报告功能 频谱分析 波形浏览器 故障诊断专家系统 相关产品 - 906 带iso-108

12、16的振动分析诊断仪 单双面动平衡仪一目了然 把所有软件带到现场 缺少诊断经验吗 把专家也一起带到现场吧 带iso-10816的振动分析诊断仪 单双面动平衡仪一目了然 把所有软件带到现场 数采器配套软件介绍 有问题测点 设备简图 总厂分厂车间设备等多层管理 有问题数据 其他功能 回收数据时对下列数据比较2级报警限 4种参数avdh振值 百线频谱 巡检路径中的未测点报告 巡检路径外的额外测点报告 同一天数据重复回收的提示 各级监测设备数周期实施情况等的统计 监测分析报告 波形回收程序首先列出数采器中的波形目录波形默认存储在系统安装目录的wavefile子目录下 回收波形文件 倍频数据 倍频光标

13、多条实测 谱线比较 对重叠曲线有消隐功能 同一频率不同日期的曲线 可以按四种报警变量选择 可选择起始日期 打印到作图工具 建立和编辑 设备描述文件 建立和编辑齿轮描述文件 滚动轴承数据库 滚动轴承数据库参数编辑 滚动轴承数据库常用型号提取 滚动轴承数据库中外型号对照 可以编辑sdes生成的诊断报告 平板或笔记本电脑 超级dsp智能传感器 选择机器类型测量后直接用红黄绿灯显示结论 在频谱图中同时出现两个由2sf调制产生的谱峰其频率分别为f-2sf和f2sf 定子电流频谱中主峰与两个旁辨的幅值差 正常时 50db断条率 2 有断条 45db断条率 4 通常是用钳型电流表带信号输出以便连接仪器和数据

14、采集器定期对电机定子电流进行监测一旦上述幅值差小于50db或与正常时比较有较大幅度的下降就应引起高度注意 测量时要注意什么 1 三相电源电压应比较稳定和平衡 2 电机应接近满负载运行 如果发现三相定子电流有较大差别则应怀疑定子绕组有缺陷最好先排除定子异常然后再诊断鼠笼状态 皮带故障 皮带转动频率br d 皮带长度 皮带轮转频 皮带振动频率低于皮带轮转频 共同特点类似于不对中轴向振动较大 平行不对中 角度不对中 设置采集器 回收数据 建立参数库 数据分析 打印报告 现场测量 磁座使用方便而性能适中是最常用的方法 功率大于50mw额定工作转速范围为1500-1800rmin 3000-3600rm

15、in的陆地安装的大型汽轮发电机组 82 161 255 396 320 201 105 127 62 51 1 2 3 4 5 6 7 8 滚动轴承 齿 轮 旋转机械 滑动轴承 23 46 报警值 危险值 正常值 正常值 测量报警限 vt vm kvs k 25 k 根据设备的使用环境工况变化范围对设备 振动的要求严格程度设备的价格等来确定 强迫振动类故障 自激振动类故障 r 转动频率 透平 风机 to ti 齿轮箱 1x频率 水平 1x频率 水平 1x频率 铅垂 1x频率 铅垂 轴向很小 轴向很小 平行不对中 e 0 0 角度不对中 e 0 0 综合不对中 e 0 0 电机 水泵 po pi

16、 mo mi 1x 频率 2x 频率 叶片通 过频率 电机 水泵 po pi 转速的精确 倍频成分 本例中最高 出现16x成分 噪声水平高 50 35 38 15 10 12 18 40 25 5 8 松动 松动 不松动 不松动 ou bs is ol 齿轮箱 上辊 下辊 输入轴 啮合频率 gmf 上边频 下边频 2x 不对中 松动引起的谐波 不平衡 油膜涡动碰摩 0 2 4 6 8 10 12 14 16 frequency in order displacement in m pk to pk 125 100 75 50 25 0 涡动频率 cmin 转子转速 rmin 相关产品 - 振通

17、932高级分析仪 中文window菜单显示操作更方便 大尺寸彩色液晶屏幕清晰美观 12800线分辨率频谱频率范围25khz 基于dsp的全功能高速动态分析 双通道采集14位ad采样 usb 接口可配mcm23sdes等软件 高速记录起停车振值幅值相位频谱 标准数采器功能存储200测点32k波形 用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故障 转速测量噪声测量相位测量相位诊断 滚动轴承的振动 d d 外环故障频率 内环故障频率 滚珠故障频率 保持架碰外环 保持架碰内环 电机 离心泵 pi po 1x 2x 频率 故障基本 频率671x 基本频率的 四个谐波 不平衡 不对中 松动 滚动轴承故障频率 0 5 1

18、0 15 20 25 30 35 40 45 50×r frequency in order 35 30 25 20 15 10 05 0 velocity in mms pk 双参数振动检测 测量高频包络值 将低频率 不平衡不对中松动等振动滤除掉 专用于轴承齿轮监测 测量振动速度真有效值 用于和iso标准比较 诊断时振动传感器应尽可能径向安装在电机的外壳上 而不是象诊断机械故障时那样安装在轴承座上 振动传感器如何安装 电机 用平衡法诊断定子绕组故障的 原理是什么 怎样用谱分析法诊断转子绕组故障 在定子电流上会观察到调幅波其载波频率为电源频率f调制波频率为2sf 故障名称频率特征转动

19、特征故障名称频率特征转动特征不平衡1×r同步正进动油膜涡动 04049 ×r正进动永久弯曲1×r同步正进动油膜振荡等于低阶固有频率正进动不对中2×r正进动气隙振荡等于低阶固有频率正进动磁拉力不平衡2n×rn为磁极对数正进动内腔积液失稳前05×r失稳后为低阶固有频率正进动松 动1×r 2×r等也有15×r 25×r等转子内阻失稳前05×r失稳后为低阶固有频率正进动齿轮故障啮合频率等于齿数×r 边带频率径向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频率反进动滚动轴承外环故障内环

20、故障滚珠故障轴向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频率不平衡类型特 征消除措施质量不平衡低速晃动小平衡永久弯曲低速晃动大静态校直热弯曲振动随负荷增大但有滞后找出原因部件位移或脱落振动阶跃增加然后稳定停车检查部件结垢振动缓慢增加轴向振动和轴向推力增大机器效率降低清垢联轴器不平衡相邻轴承振动大相位相同平衡安装方法及可用频率范围 -3可分贝极限 优 点缺 点钢探杆11000hz铝探杆1700hz附着快速手持频率范围有限注意手持方法磁座12000hz附着快速手持频率范围有限机器上须有铁磁性表面该表面必须干净螺纹连接110000hz可用频率范围宽测量重现性最佳需有螺孔接头费时间sheet3sh

21、eet2sheet1设备状态的振动评价标准速度有效值与应用的机型新机器旧机器全速满负荷折旧期长折旧期短日常监测需大修vdb mms气体透平机蒸气透平机压缩机活塞高压低压冷冻机柴油发电机离心分离机油液分离机齿轮箱锅炉汽车发动机泵风扇电动机变压器不大于10hp大于5hp不超过5hp大于1kva小于或等于1kva 根据加拿大政府海军-cdamanvsh 107 100db 01mms判断每种机器质量的实例小型机器中型机器大型机器透平机器不合格d合格c良好b优秀a15kw15-75kw75kwiso2372振动质量评级标准大于5hp或小于1200rpm不超过5hp或大于1200rpm小于1800rpm

22、大于1800rpm大于10000hp10-10000hp大于2000hp6-20000hp不大于5000hp_ 不合格d 合格c 良好b 优秀a参考gb6075-85以及vdi2056适用于转速在600-12000转分的各种机器振动烈度 mms 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

23、000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

24、0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000sheet3sheet2sheet1设备状态的振动评价标准速度有效值与应用的机型新机器旧机器全速满负荷折旧期长折旧期短日常监测需大修vdb mms气体透平机蒸气透平机压缩机活塞高压低压冷冻机柴油发电机离心分离机油液分离机齿轮箱锅炉汽车发动

25、机泵风扇电动机变压器不大于10hp大于5hp不超过5hp大于1kva小于或等于1kva 根据加拿大政府海军-cdamanvsh 107 100db 01mms判断每种机器质量的实例小型机器中型机器大型机器透平机器不合格d合格c良好b优秀a15kw15-75kw75kwiso2372振动质量评级标准大于5hp或小于1200rpm不超过5hp或大于1200rpm小于1800rpm大于1800rpm大于10000hp10-10000hp大于2000hp6-20000hp不大于5000hp_ 不合格d 合格c 良好b 优秀a参考gb6075-85以及vdi2056适用于转速在600-12000转分的各

26、种机器振动烈度 mms iso2372振动质量评级标准振动烈度 mms 判断每种机器质量的实例小型机器中型机器大型机器透平机器000 不合格d不合格d不合格d不合格d000000合格c000合格c00合格c良好b00 合格c良好b00良好b优秀a00 良好b优秀a00优秀a00 优秀a000015kw75kw参考gb6075-85以及vdi2056适用于转速在600-12000转分的各种机器设备状态的振动评价标准速度有效值新机器旧机器全速满负荷与应用的机型折旧期长折旧期短日常监测需大修气体透平机大于2000hp0000000000000000000000000006-20000hp000000

27、00000000000000000000不大于5000hp0000000000000000000000000蒸气透平机大于2000hp0000000000000000000000000006-20000hp00000000000000000000000000不大于5000hp00000000000000000000000000压缩机活塞0000000000000000000000000000高压000000000000000000000000000低压00000000000000000000000000冷冻机00000000000000000000000000柴油发电机000000000000

28、000000000000000离心分离机油液分离机000000000000000000000000000齿轮箱大于10000hp00000000000000000000000000010-10000hp00000000000000000000000000不大于10hp00000000000000000000000000锅炉0000000000000000000000000汽车发动机0000000000000000000000000泵大于5hp00000000000000000000000000不超过5hp0000000000000000000000000风扇小于1800rpm000000000

29、0000000000000000大于1800rpm0000000000000000000000000电动机大于5hp或小于1200rpm000000000000000000000000不超过5hp或大于1200rpm000000000000000000000000变压器大于1kva000000000000000000小于或等于1kva000000000000000000 根据加拿大政府海军-cdamanvsh 107 100db 01mmssheet3sheet2sheet1设备状态的振动评价标准速度有效值与应用的机型新机器旧机器全速满负荷折旧期长折旧期短日常监测需大修vdb mms气体透平机

30、蒸气透平机压缩机活塞高压低压冷冻机柴油发电机离心分离机油液分离机齿轮箱锅炉汽车发动机泵风扇电动机变压器不大于10hp大于5hp不超过5hp大于1kva小于或等于1kva 根据加拿大政府海军-cdamanvsh 107 100db 01mms振动烈度判断每种机器质量的实例速度均方根小型机器中型机器大型机器透平机器值 mms不合格d合格c良好b优秀a15kw15-75kw75kw 参考国际gb6075-85以及vdi 2056 适用于转速在600-12000转分的各种机器iso2372振动质量评级标准大于5hp或小于1200rpm不超过5hp或大于1200rpm小于1800rpm大于1800rpm

31、大于10000hp10-10000hp大于2000hp6-20000hp不大于5000hp_ 不合格d 合格c 良好b 优秀aiso2372振动质量评级标准振动烈度判断每种机器质量的实例速度均方根小型机器中型机器大型机器透平机器值 mms000不合格d000不合格d000不合格d合格c000 不合格d合格c00合格c良好b00 合格c良好b00良好b00 良好b优秀a00优秀a00优秀a00 优秀a0015kw75kw 参考国际gb6075-85以及vdi 2056 适用于转速在600-12000转分的各种机器设备状态的振动评价标准速度有效值新机器旧机器全速满负荷与应用的机型折旧期长折旧期短日

32、常监测需大修气体透平机大于2000hp0000000000000000000000000006-20000hp00000000000000000000000000不大于5000hp0000000000000000000000000蒸气透平机大于2000hp0000000000000000000000000006-20000hp00000000000000000000000000不大于5000hp00000000000000000000000000压缩机活塞0000000000000000000000000000高压000000000000000000000000000低压00000000000

33、000000000000000冷冻机00000000000000000000000000柴油发电机000000000000000000000000000速度有效值新机器旧机器全速满负荷与应用的机型折旧期长折旧期短日常监测需大修离心分离机油液分离机000000000000000000000000000齿轮箱大于10000hp00000000000000000000000000010-10000hp00000000000000000000000000不大于10hp00000000000000000000000000锅炉0000000000000000000000000汽车发动机0000000000

34、000000000000000泵大于5hp00000000000000000000000000不超过5hp0000000000000000000000000风扇小于1800rpm0000000000000000000000000大于1800rpm0000000000000000000000000电动机大于5hp或小于1200rpm000000000000000000000000不超过5hp或大于1200rpm000000000000000000000000变压器大于1kva000000000000000000小于或等于1kva000000000000000000 根据加拿大政府海军-cdama

35、nvsh 107 100db 01mmssheet3sheet2sheet1设备状态的振动评价标准速度有效值与应用的机型新机器旧机器全速满负荷折旧期长折旧期短日常监测需大修vdb mms气体透平机蒸气透平机压缩机活塞高压低压冷冻机柴油发电机离心分离机油液分离机齿轮箱锅炉汽车发动机泵风扇电动机变压器不大于10hp大于5hp不超过5hp大于1kva小于或等于1kva 根据加拿大政府海军-cdamanvsh 107 100db 01mms振动烈度判断每种机器质量的实例速度均方根小型机器中型机器大型机器透平机器值 mms不合格d合格c良好b优秀a15kw15-75kw75kw 参考国际gb6075-8

36、5以及vdi 2056 适用于转速在600-12000转分的各种机器iso2372振动质量评级标准大于5hp或小于1200rpm不超过5hp或大于1200rpm小于1800rpm大于1800rpm大于10000hp10-10000hp大于2000hp6-20000hp不大于5000hp_ 不合格d 合格c 良好b 优秀aiso2372振动质量评级标准振动烈度判断每种机器质量的实例速度均方根小型机器中型机器大型机器透平机器值 mms000不合格d000不合格d000不合格d合格c000 不合格d合格c00合格c良好b00 合格c良好b00良好b00 良好b优秀a00优秀a00优秀a00 优秀a0015kw75kw 参考国际gb6075-85以及vdi 2056 适用于转速在600-12000转分的各种机器设备状态的振动评价标准速度有效值新机器旧机器全速满负荷与应用的机型折旧期长折旧期短日常监测需大修气体透平机大于2000hp0000000000000000000000000006-