旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析

1、一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)中包含著從低頻到高頻各種頻率成分的振動(dòng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也是同樣的。軸系異常（包括轉(zhuǎn)子部件）所產(chǎn)生的 振動(dòng)頻率特征如下：發(fā)生頻率主要異常現(xiàn)象振動(dòng)特征低頻不平衡1. 轉(zhuǎn)子軸心線周圍質(zhì)量分布不均勻.2. 振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致。不對中1 聯(lián)軸器連接的兩軸中心線偏移。2 .振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致或與旋轉(zhuǎn)頻率成倍松動(dòng)1 基礎(chǔ)螺絲松動(dòng)或軸承磨損引起的振動(dòng)。2.振動(dòng)頻率含有旋轉(zhuǎn)頻率的髙次成分。油膜振蕩1.常發(fā)生在定制給油的滑動(dòng)軸承上.2是因軸承的力學(xué)特征引起的振動(dòng)。3 .振動(dòng)頻率是軸的固有頻率.中頻壓力脈動(dòng)1. 在泵、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生壓力的結(jié)構(gòu)中，每次 渦輪通過渦殼部

2、位，流體、壓力變動(dòng)。2. 當(dāng)壓力機(jī)構(gòu)有異常時(shí)就產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。葉輪葉片通過振動(dòng)1. 軸流式或離心式壓縮機(jī)中，透平運(yùn)行時(shí)， 由于動(dòng)靜葉片間干涉。2. 葉輪和導(dǎo)葉間干涉，噴頭和葉輪間干涉 引起的振動(dòng)。高頻氣濁1流體機(jī)械中，由于局部壓力降低，產(chǎn)生氣 泡，氣泡壓力增高，破滅時(shí)即產(chǎn)生高頻振動(dòng) 并有音響。流體音振動(dòng)1 流體機(jī)械中，因壓力機(jī)構(gòu)異?；蛎芊鈾C(jī)構(gòu) 異常等產(chǎn)生的一種渦流，一般是隨機(jī)髙頻振 動(dòng)和音響。二. 對象設(shè)備的選擇從效率和效果方面來看，將工廠內(nèi)所有設(shè)備都作為簡易診斷對象 是不可取的。從技術(shù)方面看，有可以診斷的設(shè)備也有不可診斷的設(shè)備。 因此選擇對象設(shè)備時(shí)必須充分探討，選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：1) 與生產(chǎn)直接有

3、關(guān)的設(shè)備2) 雖然是附屬設(shè)備，但故障引起的破壞性大的設(shè)備3) 由于故障，有再次損壞可能性的設(shè)備4) 維修成本髙的設(shè)備三、檢測周期為使機(jī)械設(shè)備的異常在初期階段就能被發(fā)現(xiàn)，必須對設(shè)備進(jìn)行定 期檢測，檢測周期的長短要視異常程度大小而定。異常嚴(yán)重的必須縮 短檢測周期。這一點(diǎn)非常重要，但是，不看必要性，過分縮短檢測周 期是不經(jīng)濟(jì)的。決定檢測周期時(shí)必須注意：設(shè)備過去的異常履歷和發(fā)生異常的周期設(shè)備的劣化速度對過去有異常履歷的設(shè)備，檢測周期應(yīng)為發(fā)生周期的1/10以下。 而象磨損故障這一類劣化是慢慢進(jìn)行的設(shè)備，檢測周期即使長一點(diǎn)也 是足夠的。但是對于高速旋轉(zhuǎn)體，故障一旦產(chǎn)生立即會導(dǎo)致故障的設(shè) 備，希望每天檢測或

4、在線監(jiān)測。以下是各類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)檢測周期（是一個(gè)基本周期），如檢測數(shù) 據(jù)變化加劇或達(dá)到判定基準(zhǔn)的注意區(qū)域時(shí)，必須縮短檢測周期。高速炭轉(zhuǎn)機(jī)械：透平壓縮機(jī)（氣輪壓縮 機(jī)）煤氣透平機(jī)（燃?xì)廨啓C(jī)）蒸汽透平機(jī)每日一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī) 蒸汽透平機(jī)每周一般情況下，軸承劣化初期，劣化是慢慢進(jìn)展的，這時(shí)如不作適 當(dāng)處置，劣化就會激烈進(jìn)展，因此，對軸承來說，檢測周期應(yīng)比其它 設(shè)備或部件短，盡可能每天檢測較放心。另外，檢測周期不應(yīng)固定不 變。如果，檢測值同判定基準(zhǔn)對照處在很正常狀態(tài)時(shí)，則周期可固定 不變，但當(dāng)進(jìn)入注意區(qū)域時(shí)，檢測周期應(yīng)縮短，這一點(diǎn)很重要。四、檢測診斷點(diǎn)：檢測點(diǎn)最好是在軸承殼體部位，應(yīng)選擇探頭與

5、機(jī)械接觸良好。剛 性高的部位作為測點(diǎn)，測低頻振動(dòng)時(shí)，三個(gè)方向都測（軸向、水平、 垂直），一般軸向和水平向都在軸心同高度測。要求在三個(gè)方向測是 因?yàn)楦鞣N故障引起的振動(dòng)發(fā)生在不同的方向上。例如，不平衡一般是 水平方向振動(dòng)出現(xiàn)異常，不對中是軸向，松動(dòng)是上下方向。但測高頻 振動(dòng)時(shí)，只要選擇最容易測的一個(gè)方向即可（一般是垂直方向），這 是因?yàn)闈L動(dòng)軸承上產(chǎn)生的振動(dòng)是全方位各方向傳遞的。測量點(diǎn)選擇大多數(shù)情況從效率方面考慮，并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，目的要最容易測到所產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象。測點(diǎn)選好，檢測的方向也 限定了。確定測點(diǎn)后，每次在同一點(diǎn)檢測這一點(diǎn)非常重要，因?qū)Ω哳l圖1加速度玻形振動(dòng)而言，檢測點(diǎn)位置差數(shù)mm。振動(dòng)

6、顯 示值可相差6倍，另外，檢測面狀態(tài)影 響很大，必須除去檢測點(diǎn)的油漆和油污, 選盡可能平滑的面作為測點(diǎn)（沖孔作標(biāo) 記號不好，接觸不好）。五、簡易診斷原理如果滾動(dòng)軸承內(nèi)圈、外圈或滾動(dòng)體 有損傷，那么，在滾動(dòng)中，各部件相互接觸時(shí)會發(fā)生機(jī)械沖擊，從而 產(chǎn)生沖擊脈沖，隨著損傷程度的不同，沖擊脈沖值也不同。以振動(dòng)方式取得的沖擊脈沖如圖（1）所示的那種高頻衰減振動(dòng) 波形，因此，軸承損傷可根據(jù)這種振動(dòng)加速度來診斷（振幅越大，說 明損傷越嚴(yán)重）。（一）用圖2 （a）所示的沖擊波形峰值（p）或用圖2 （b）所示的沖擊波形絕對值處理后的平均 值（A）都能診斷異常，基本上是 一致的。一般情況下，考慮到顯示 值的穩(wěn)定

7、性，用平均值進(jìn)行診斷。但轉(zhuǎn)速低時(shí)（300rpm以下）平均值 變動(dòng)小、正常、異常難以判斷。因 此，用峰值進(jìn)行診斷較好。（二）另外?？捶逯?、平均值的大小關(guān)系（即P/A比值大小關(guān)系）,也可以大致判斷軸承異常。如圖3 （a ）所示，P/A值大時(shí)，軸承有損傷。圖3 （b ）所示，P/A值小時(shí)，往往是潤滑不良或者 有磨損異常。六. 判定標(biāo)準(zhǔn)判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備是否正常的標(biāo)準(zhǔn)一般有以下三種，對具體設(shè)備 選用哪種判定標(biāo)準(zhǔn)，必須充分探討。（一）絕對判定基準(zhǔn)同一部位的檢測值與絕對判定基準(zhǔn)比較，判定設(shè)備是良好/注意/ 不良狀態(tài)。絕對標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過大量振動(dòng)試驗(yàn)，現(xiàn)場振動(dòng)測試以及一定的理論研 究而總結(jié)出來的標(biāo)準(zhǔn)。（二）相對判定

8、基準(zhǔn)同一部位定期檢測，將正常時(shí)的振動(dòng)值作為初始值，看定期檢測 值是初始值的幾倍，以此來判斷設(shè)備狀態(tài)。一般振動(dòng)值為原始基準(zhǔn)2倍時(shí)，需加強(qiáng)監(jiān)測，低頻振動(dòng)增大到原 始基準(zhǔn)4倍時(shí)需檢修，高頻增動(dòng)增大到原始基值6倍時(shí)需檢修。（三）相互判定基準(zhǔn)同種設(shè)備有多臺時(shí)，可在同一條件（運(yùn)轉(zhuǎn)，基礎(chǔ)）下檢測，進(jìn)行 相互比較判斷。七、從長期維修的數(shù)據(jù)中得到經(jīng)驗(yàn)：（一）絕對判定基準(zhǔn)當(dāng)被診斷的設(shè)備設(shè)有本身的絕對判斷基準(zhǔn)時(shí)，先用如下的判斷基 準(zhǔn)診斷設(shè)備良好注意危險(xiǎn)10- 300KW （中型機(jī)）300 rpm以上M<11 <M<7M>7300KW以上（大型機(jī)）300 rpm以上M<22<M&l

9、t;11M>11M一一檢測值的平均值（單位mm/s）（三次測量值平均）注：1）如以上設(shè)備范圍內(nèi)此基準(zhǔn)不適用時(shí)，可用相對判定基準(zhǔn)或 相互判定基準(zhǔn)2）在軸承部位（V、H、A三向）各測三次振動(dòng)值。3）將每點(diǎn)所測的三次數(shù)據(jù)平均，求得M值，再判斷設(shè)備狀 態(tài)。根據(jù)高頻振動(dòng)診斷滾動(dòng)軸承損傷的絕對判定基準(zhǔn)。目前有幾個(gè)正 在使用，這些絕對值判定基準(zhǔn)都是根據(jù)次下事項(xiàng)制成的。異常時(shí)振動(dòng)現(xiàn)象的理論考察（特征頻率、公式等）根據(jù)測試，搞清振動(dòng)現(xiàn)象（波形圖、頻率圖等）檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評價(jià)（多次檢測取平均值）國內(nèi)外參考文獻(xiàn)，振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查（參考圖譜，參照標(biāo)準(zhǔn)等）（二）相對判定基準(zhǔn)當(dāng)絕對判定基準(zhǔn)不適用時(shí)，可用下述方法求得判

10、定基準(zhǔn)值來判 斷設(shè)備有無異常。1）相對判定基準(zhǔn)值確定程序如下：先確認(rèn)對象設(shè)備是在正常狀態(tài)然后確定檢測點(diǎn)在同一測點(diǎn)上測25次以上（每次重新接觸測定）每個(gè)測點(diǎn)，從測定值計(jì)算平均值（Mg）和標(biāo)準(zhǔn)差（o ）x：«x+X、平均值（Mg）=2(Xi Mg)+(xC+ (xCg)，N-l戎中：X: N個(gè)檢測值;N： 檢測次數(shù)用下式，可求得達(dá)到注意狀態(tài)的平均值（MC）以及達(dá)到危險(xiǎn)狀 態(tài)的平均值（Md）。注意域的平均值（Me ） =Mg+2 o危險(xiǎn)域的平均值（Md） =Mg+3o但是，也有可能剛超過MC時(shí)，就到了危險(xiǎn)狀態(tài)，這樣正常和危險(xiǎn) 就不明確了。所以劃出一個(gè)注意區(qū)域：檢測值在Me以下時(shí)判為正常；

11、在Me和Md之間即為正常和危險(xiǎn)不能確定的狀態(tài)（不明狀態(tài)或注意區(qū) 域）。2）利用上述基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備診斷時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在同一測點(diǎn)測三次，將三次平均值作為檢測值和相對判定基準(zhǔn)比 較、判定。檢測時(shí)在同一位置，按壓力大小和方向都不變。求Me和Md時(shí)，假定不明狀態(tài)和危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)檢測值分布的標(biāo)準(zhǔn)差同 正常狀態(tài)時(shí)是同樣的（。相同）-9-用Me作注意狀態(tài)基準(zhǔn)，Md作為危險(xiǎn) 狀態(tài)基準(zhǔn)時(shí)：a. 盡管設(shè)備處于正常狀態(tài)，但判定 為不明狀態(tài)的概率仍有2.3%,判 定為危險(xiǎn)狀態(tài)的概率仍有01%b. 當(dāng)對象設(shè)備處于不明狀態(tài)時(shí)， （檢測值等于Me時(shí)）判定正常或不明狀態(tài)的概率各為50%,判 定為危險(xiǎn)狀態(tài)的概率為15.9%c.

12、當(dāng)檢測值等于Md時(shí)，對象設(shè)備達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，這時(shí)，判定為正常狀態(tài)的概率仍有15.9%。為減少判斷誤差，應(yīng)遵守各項(xiàng)注意事項(xiàng)進(jìn)行檢測，這些注意事項(xiàng) 對任何一種檢測值的分散性都減小的（用標(biāo)準(zhǔn)差的平方表示檢測值的 分散程度）。特別是取三次讀數(shù)的平均值作為檢測值時(shí)，分散性就減 小到1/3,誤判概率就能降低。從正常狀態(tài)的振動(dòng)測定結(jié)果求得的Me和Md這些標(biāo)準(zhǔn)，還有待于根 據(jù)設(shè)備特征，過去的維修數(shù)據(jù)，今后的維修數(shù)據(jù)，實(shí)施維修的狀況, 再求得最佳的絕對判定基準(zhǔn)。（通過過去與現(xiàn)在的實(shí)際情況而定出）（三）相互判定基準(zhǔn)同一規(guī)格各設(shè)備在同條件下，有多臺運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在設(shè)備同一部位檢 測相互比較，由此掌握設(shè)備的異常程度。注：適用

13、于所有滾動(dòng)軸承的絕對判定標(biāo)準(zhǔn)是不存在的。因此，設(shè)備維護(hù)中絕對判定標(biāo)準(zhǔn)和相對判定標(biāo)準(zhǔn)都需要。從兩方面綜合進(jìn)行探討。（四）絕對判定基準(zhǔn)一例：1）直線連接轉(zhuǎn)速軸和軸徑交修正軸一點(diǎn)2）從此點(diǎn)引縱線交A、B線上兩點(diǎn)3）再引二橫線交a、b 二點(diǎn)，即為判定基準(zhǔn)：a值以下：正常 b值以上：危險(xiǎn)例:轉(zhuǎn)速600rpm,軸徑70mm時(shí),圖中判定值是:正常0. 18以下危險(xiǎn)0.56以上八、簡易診斷注意點(diǎn)（一）不同種類的滾動(dòng)軸承有異常時(shí)往往產(chǎn)生高頻振動(dòng)和低頻振 動(dòng)，因此診斷異常時(shí)要用速度檔測低頻振動(dòng)，用加速度檔檢測高 頻振動(dòng)，根據(jù)兩者結(jié)果進(jìn)行診斷很重要。（二）檢測點(diǎn)最好是軸承外殼部位，測振動(dòng)速度時(shí)，水平、垂直、 軸向三個(gè)方向都測，測振動(dòng)加速度時(shí)，選三個(gè)方向中的任意一個(gè)。（三）應(yīng)盡可能兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（絕對判定基準(zhǔn)、相對判定基準(zhǔn)）都參 考。滾動(dòng)軸承如本身無異常，只是潤滑不良，則振動(dòng)電平（尤 其是高頻振動(dòng)電平會增大）因此，只憑振動(dòng)大這一點(diǎn)不能馬上判 斷為異常。首先要確認(rèn)潤滑狀態(tài)。缺油時(shí)，給油后再測（給油后 數(shù)小時(shí)一一數(shù)天后檢測）。九、劣化傾向管理表該表目的是記錄和保存檢測值，以便根據(jù)過去的檢測記錄來制定 今后的維修計(jì)劃，這類