機械設(shè)備故障診斷的現(xiàn)場開展

1、機械設(shè)備故障診斷現(xiàn)場開展機械設(shè)備故障診斷的關(guān)鍵點（4個w）振動機械的脈搏振動參數(shù)的選擇振動幅值的表示方法振動測點的布置振動測試工況及測試周期頻帶設(shè)置測試前的準備機械設(shè)備故障診斷的目的：機械設(shè)備故障診斷的目的：when？why？what？where？故障在出現(xiàn)哪里？故障在出現(xiàn)哪里？是什么樣的故障？是什么樣的故障？故障產(chǎn)生的原因？故障產(chǎn)生的原因？故障什么時候發(fā)生？故障什么時候發(fā)生？ 圖1 設(shè)備的浴盆曲線振動機械的脈搏當機器工作時，會產(chǎn)生振動；當機器內(nèi)部發(fā)生異常時，會隨之出現(xiàn)振動加大和工作性能的變化，根據(jù)對機械振動信號的測量和分析，不用停機和解體方式，就可對機器的劣化程度和故障性質(zhì)有所了解，這就是振

2、動測量技術(shù)。也就是說給機器“搭脈”。據(jù)統(tǒng)計，5070%的機械故障通過振動形式表現(xiàn)出來?！爱斀窆I(yè)領(lǐng)域，在不停機情況下測試獲得的參數(shù)中，包含信息量最豐富的是振動信號?！?- art crawford（美國振動學之父）振動機械的脈搏振動分析是設(shè)備管理中實現(xiàn)預測維修的基本手段：頻域分析，使用快速傅立葉變換（fft）將x(t)變換 成頻率f 的函數(shù)x(f)。時域分析，將振動作為時間t的函數(shù)x(t)來觀測。如何選擇振動參數(shù) 加速度 速度 位移 acceleration velocity displacement 1000hz 美國國家標準ansi s2 18-1980 m, mm, um m/s, mm

3、/s m/s2, g=9.81m/s2 常用單位 振動幅值的表示方法峰值（單峰值p，峰峰值pp）均方根值（有效值 rms）平均值（av）振動測點的布置振動測點選擇原則： 。振動測點的布置一般情況下，都要用三個方向的振動來評定，因為象低頻振動(對于高頻振動，一般無方向性，通常只從一個方向來測量)在一個測點上，由于載荷的影響或故障的變化，造成這個測點在三個方向上的振動的變化是不一樣的，總有一個或兩個方向上會有敏感的反應。例如：不平衡在水平方向上表現(xiàn)突出，不同軸則反應在軸向上，而機器松動在垂直方向上容易發(fā)生。制定測點布置的方案是關(guān)系到測量結(jié)果的一件十分重要的工作。此前應做好兩項準備。第一，查閱有關(guān)機

4、械設(shè)備的技術(shù)文件和圖紙資料，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、機械運動動力學、故障機理等要有一個透徹的了解。第二，要到現(xiàn)場實地考察，主要察看傳感器的安裝位置是否安全可靠，測點布置的方案一旦形成，要繪制測點布置圖，并給每一個測點編號，以備考。測量工況及測量周期： ： ： 測量工況及測量周期 測試周期必須和機器設(shè)備的技術(shù)狀況同步。 對于一般轉(zhuǎn)速的、劣化過程發(fā)展緩慢的機器設(shè)備，可采用周期性的測試方法，也稱為離線監(jiān)測；而對于高速旋轉(zhuǎn)的、其劣化異變是瞬時發(fā)生的機器設(shè)備，則需要進行現(xiàn)場跟蹤實時測量，也稱為在線監(jiān)測。 必須對機器的劣化速度進行充分的研究。 振動測量周期頻帶設(shè)置選擇 設(shè)備轉(zhuǎn)速（n rpm）、轉(zhuǎn)頻（order）

5、、設(shè)備結(jié)構(gòu)、故障類型 故障類型 測量類型 頻帶設(shè)置不對中、不平衡松動、共振，皮帶速度頻譜圖加速度時域圖 500hz 滾動軸承故障加速度時域圖加速度頻譜圖 70rpm齒輪故障速度時域圖頻譜圖 3.5gmf測試前的準備 fftwaveformspectrumtransduceroverall energyamplitudeamplitudetimefrequencydata collector/analyzer信號獲取tim eamplitudetim eamplitudefrequencyamplitudefft 信號處理 每種設(shè)備故障產(chǎn)生特定的振動模式設(shè)備故障診斷振動測試可以提供整個設(shè)備運行的

6、信息 振動頻率是由設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和運行速度確定的案例分析1，不平衡2，不對中 3，機械松動 4，滾動軸承不平衡原因原因 部件裝配不當 風機葉片或葉輪上雜質(zhì)堆積 旋轉(zhuǎn)元件的磨損 部件斷裂或失落 新進來的設(shè)備沒有關(guān)于平衡的規(guī)格書,或規(guī)格書不正確不平衡特征特征 在轉(zhuǎn)速的1倍頻上有高的徑向峰值 在轉(zhuǎn)速的1倍頻上軸向振動較低 轉(zhuǎn)速的倍頻較低 在時域波形中，有明顯的1倍轉(zhuǎn)速的正弦形式 將導致發(fā)生其它故障類型，特別是松動不平衡案例1（渦輪機 ）不平衡案例1不平衡案例2不平衡案例1不平衡案例1分析 ： 時域波形顯示出了正弦特性 頻域波形：在四個徑向測點（toh、tih、tov、tiv）上的轉(zhuǎn)速頻率處均表現(xiàn)出了較

7、大的振動,徑向振動小 不平衡案例1診斷結(jié)論 ： 該渦輪機出現(xiàn)了不平衡故障 不對中類型類型： 偏移不對中 角向不對中 軸承不對中 不對中特征 特征: 軸向的轉(zhuǎn)速2倍頻占主導地位 軸向的轉(zhuǎn)速1倍頻、2倍頻、和3倍頻讀數(shù)大 徑向的轉(zhuǎn)速1倍頻、2倍頻、和3倍頻讀數(shù)大 高于4倍頻轉(zhuǎn)速的諧頻較低 接手兩端的相位讀數(shù)有180度的相位差不對中案例1（wmh-pump ）不對中案例1s3 - wmh pump,1631-0200001 - multiple pointstime in msecsvelocity in mm/sec020406080100120140 1.81 -2.1702-01-27 20:

8、26 001 -mov 1.89 -2.0202-01-27 20:26 001 -moh 2.13 -1.6602-01-27 20:26 001 -miv 2.48 -2.6000-07-28 17:19 001 -mih不對中案例1s3 - wmh pump,1631-0200001 -mov motor outside verticalroute waveform 02-01-27 20:26:28 pk = 1.26 load = 100.0 rpm = 2974. (49.57 hz) pk(+) = 1.81 pk(-) = 2.17 crestf= 2.44 020406080

9、100120140-3-2-10123time in msecsvelocity in mm/sec不對中案例1不對中案例2（風機）不對中案例2不對中案例2fan - ex,fan for sm room,1050670-203-02-mov motor outside verticaltime in msecsvelocity in mm/sec0100200300400500600 2.27 -2.2502-01-03 12:35 2.80 -3.2002-01-28 13:03 4.28 -2.8302-03-03 09:48 2.49 -2.2102-04-06 14:51 3.47

10、-3.6802-09-28 13:05 8.88 -7.7602-12-16 21:12 不對中案例2fan - ex,fan for sm room,1050670-203-02-mov motor outside verticalroute waveform 02-12-16 21:12:45 pk = 5.23 load = 100.0 rpm = 729. (12.15 hz) pk(+) = 8.88 pk(-) = 7.76 crestf= 2.40 0100200300400500600-10-50510time in msecsvelocity in mm/sec機械松動類型結(jié)

11、構(gòu)松動： 機座松動 箱體分裂 軸承端蓋松動 軸承支架松動 轉(zhuǎn)動部分松動: 輪葉松動 風扇松動 軸承松動 聯(lián)軸節(jié)松動 機械松動特征特征： 頻域波形：大量諧波成分 ，特別是310rpm；偶爾會有次諧波 時域波形：雜亂，無規(guī)律 機械松動案例（泵）機械松動案例p1 - sk metering pump 1617-0150104-02 -mov motor outboard verticalroute spectrum 02-05-17 20:16:25 overall= 3.44 v-dg pk = 3.44 load = 100.0 rpm = 1496. (24.93 hz) 0300600900

12、120015000 0.20.40.60.81.01.21.4frequency in hzpk velocity in mm/sec機械松動案例p1 - sk metering pump 1617-0150104-02 -mov motor outboard verticalroute waveform 02-05-17 20:16:25 pk = 3.40 load = 100.0 rpm = 1496. (24.93 hz) pk(+) = 9.64 pk(-) = 9.19 crestf= 4.01 050100150200250300-12-9-6-3036912time in msecsvelocity in mm/sec軸承故障特征特征： 頻域波形：對應軸承故障頻率的諧波 outer race(bpfo)inner race(bpfi)ball spin(bsf)cage or train ftf軸承故障故障頻率特征故障頻率是轉(zhuǎn)速乘以下系數(shù)：軸承故障故障頻率工作方式1軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈固定 )cos1 (2pdbdsftf)cos1 (2p