振動測試分析技術(shù)

目前在診斷技術(shù)上應(yīng)用最多的是機械的振動信號，其原因是由振動引起的機械故障比重很高，據(jù)統(tǒng)計，因振動產(chǎn)生的機械故障率高達60%，其次是因為振動信號中含有豐富的信息，很多機械故障都能以振動狀態(tài)的異常反應(yīng)出來。

振動信號測試是利用各類傳感器把機械的振動響應(yīng)，如位移、速度或加速度等參數(shù)以電量的方式檢測出來，經(jīng)過測振放大器放大后送入相應(yīng)的分析處理儀器。

第3章

振動測試分析技術(shù)2021/10/10星期日1ppt課件第3章

振動測試分析技術(shù)2021/10/10星期日2ppt課件精品資料2021/10/10星期日3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”2021/10/10星期日4

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

機械振動：機械振動是指表示機械設(shè)備在運動狀態(tài)下，機械設(shè)備或結(jié)構(gòu)上某觀測點的位移量圍繞相對基準隨時間不斷變化的過程。2021/10/10星期日5ppt課件簡諧振動位移速度加速度

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

2021/10/10星期日6ppt課件

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動振動系統(tǒng)的阻尼比，

振動系統(tǒng)的固有頻率，。2021/10/10星期日7ppt課件

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

2021/10/10星期日8ppt課件

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

基礎(chǔ)運動產(chǎn)生的受迫振動2021/10/10星期日9ppt課件

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

2021/10/10星期日10ppt課件振動測試的基本參數(shù)：幅值、頻率和相位

幅值幅值是振動強度大小的標志，它可以用不同的方法表示，如單峰值、有效值、峰—峰值等；頻率為周期的倒數(shù)。通過頻譜分析可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而可以尋找振源，采取措施；相位利用振動信號的相位信息可以確定共振點、振型測量、旋轉(zhuǎn)件動平衡、有源振動控制、降噪等。

§3.1振動的基礎(chǔ)知識

2021/10/10星期日11ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備1．傳感器2．前置放大器

a．將壓電傳感器的電荷轉(zhuǎn)換成電壓；b．電壓放大；c．將傳感器高輸出阻抗轉(zhuǎn)變成低阻抗。3．信號多路采集、傳輸、解調(diào)、濾波和微積分等設(shè)備4．信號讀數(shù)、波形顯示、繪圖、打印等設(shè)備5．信號記錄儀6．信號分析儀

7．激振設(shè)備2021/10/10星期日12ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備1．傳感器

按測振參數(shù)分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器；按參考坐標分：相對式傳感器、絕對式傳感器；按工作原理分：磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、光學式；按傳感器與被測物關(guān)系分：接觸式傳感器、非接觸式傳感器2021/10/10星期日13ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備1．傳感器

電渦流(位移)傳感器

渦流傳感器示意圖

渦流傳感器已成系列，測量范圍從±0.5mm至±10mm以上，靈敏閾約為測量范圍的0.1%。常用的外徑8mm的傳感器與工件的安裝間隙約1mm，在±0.5mm范圍內(nèi)有良好的線性，靈敏度為7.87mv/mm，頻響范圍為0～12000Hz。2021/10/10星期日14ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備1．傳感器

電渦流位移傳感器測量軸振動的示意圖

（1）電渦流(位移)傳感器2021/10/10星期日15ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備加速度計力傳感器2021/10/10星期日16ppt課件2021/10/10星期日17ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇直接測量參數(shù)的選擇位移（0-100Hz）低頻振動，電渦流；速度（10-1000Hz）機組振動；加速度（＞1000Hz）沖擊振動，齒輪，軸承等。振動位移、振動速度和振動加速度三者的幅值之間的關(guān)系與頻率有關(guān)，所以，在低頻振動場合，加速度的幅值不大；在高頻振動場合，加速度幅值較大?？紤]到三類傳感器及其后續(xù)儀器的特性，并根據(jù)振動頻率范圍而推薦選用振動量測量的范圍。

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§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇靈敏度傳感器的靈敏度越高，可以感知越小的變化量，即被測量稍有微小變化時，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測量信號無關(guān)的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會被放大。因此，靈敏度高的傳感器往往要求有較大的信噪比。過高的靈敏度會影響其適用的測量范圍。

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§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇線性范圍傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系。線性范圍愈寬，表明傳感器的工作量程愈大。為了保證測量的精確度，傳感器必須在線性區(qū)域內(nèi)工作。選用時必須考慮被測物理量的變化范圍、令其非線性誤差在允許范圍以內(nèi)。2021/10/10星期日20ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇傳感器的響應(yīng)特性傳感器的響應(yīng)特性必須在所測頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。但實際傳感器的響應(yīng)總有一遲延，但遲延時間越短越好。傳感器的響應(yīng)特性對測試結(jié)果有直接影響，在選用時，應(yīng)充分考慮到被測物理量的變化特點(如穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機等)。2021/10/10星期日21ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇傳感器的穩(wěn)定性傳感器的穩(wěn)定性是經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間與環(huán)境。為了保證穩(wěn)定性，在選用傳感器之前，應(yīng)對使用環(huán)境進行調(diào)查，以選擇合適的傳感器類型。2021/10/10星期日22ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇傳感器的精確度傳感器精確度表示傳感器輸出與被測量的對應(yīng)程度。傳感器能否真實地反映被測量，對整個測試系統(tǒng)具有直接影響。然而，傳感器的精確度也并非愈高愈好，還要考慮到經(jīng)濟性。傳感器精確度愈高，價格越昂貴。應(yīng)從實際出發(fā)來選擇。2021/10/10星期日23ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的合理選擇傳感器其它選用原則傳感器在實際測試條件下的工作方式，也是選用傳感器時應(yīng)考慮的重要因素。因為測量條件不同對傳感器要求也不同。2021/10/10星期日24ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的安裝

傳感器選型以后，就要選擇最好的方法合理的安裝。在進行測試時，對傳感器的安裝要求是十分嚴格的，尤其是對位移和加速度傳感器，一般應(yīng)按照傳感器制造廠家介紹的方法進行安裝。值得注意的是，傳感器不能在薄金屬蓋（殼）上安裝，因為這樣安裝會產(chǎn)生共振。2021/10/10星期日25ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的安裝

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§3.2振動測試的儀器設(shè)備傳感器的安裝

表3-1測量典型設(shè)備時振動傳感器的安裝法2021/10/10星期日27ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀2021/10/10星期日28ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀2021/10/10星期日29ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀2021/10/10星期日30ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀2021/10/10星期日31ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀圖3-9數(shù)據(jù)采集器的工作過程2021/10/10星期日32ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀功能參數(shù)：①通道（信號數(shù)）:單、雙、多②采樣精度:8位12位16位③頻率范圍:0-**Hz⑤譜線數(shù):6412825651210244096⑥存儲方式:磁帶記錄儀；軟盤；存儲卡；機內(nèi)存儲等⑦顯示：LCD液晶；CRT掃描顯示器④動態(tài)范圍(dB):60-80dB2021/10/10星期日33ppt課件

§3.2振動測試的儀器設(shè)備2數(shù)據(jù)采集器頻譜分析儀⑧接口；數(shù)據(jù)傳輸方式：并口——打印機，USB

串口——RS232IEEE488功能參數(shù)：⑨電源：內(nèi)置（電池）外置⑩分析功能：頻譜、功率譜、時序波形、倍頻、分頻、細化譜、三維譜、相關(guān)、相干、傳遞函數(shù)等，小波分析等。2021/10/10星期日34ppt課件

§3.3振動測試方案重要，關(guān)鍵設(shè)備、維修難、價格高、單機、易發(fā)生故障。

1測試對象：2測試參數(shù)：主要參數(shù)：

位移（0-100Hz）低頻振動，軸——電渦流；速度（10-1000Hz）機組振動；加速度（＞1000Hz）沖擊振動，齒輪，軸承等。相關(guān)參數(shù)：轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)特性參數(shù)等2021/10/10星期日35ppt課件

§3.3振動測試方案原則：全面描述反應(yīng)機械狀態(tài)的敏感點、關(guān)鍵點；國家標準規(guī)定位置。形式：絕對、相對定位:標記環(huán)境：溫度、濕度、方向等3測試位置（監(jiān)測點）2021/10/10星期日36ppt課件

§3.3振動測試方案

電渦流位移傳感器測量軸振動的示意圖

3測試位置（監(jiān)測點）2021/10/10星期日37ppt課件

§3.3振動測試方案3測試位置（監(jiān)測點）2021/10/10星期日38ppt課件

§3.3振動測試方案3測試位置（監(jiān)測點）2021/10/10星期日39ppt課件

§3.3振動測試方案3測試位置（監(jiān)測點）2021/10/10星期日40ppt課件

§3.3振動測試方案3測試位置（監(jiān)測點）相對軸位移2021/10/10星期日41ppt課件

§3.3振動測試方案3測試位置（監(jiān)測點）相對軸膨脹2021/10/10星期日42ppt課件

§3.3振動測試方案定期、隨機、巡檢、在線監(jiān)測，企業(yè)的要求，國家的規(guī)定，分析的需要等。4測試周期：2021/10/10星期日43ppt課件絕對法根據(jù)相應(yīng)的國際標準、國家標準、行業(yè)標準等，如：ISO，GB，API等。相對法以機器正常狀態(tài)的振動值作為基數(shù)，自己和自己比。類比法與同類機器的振動值作比較。5振動評定標準：

§3.3振動測試方案2021/10/10星期日44ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

表3-2水電部汽輪機發(fā)電機組振動標準(軸承振幅允許值)（1）以軸承振動位移峰峰值作評定標準：轉(zhuǎn)速/rpm

標準/mm優(yōu)良合格150030507030002030505振動評定標準：2021/10/10星期日45ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（1）以軸承振動位移峰峰值作評定標準：表3-3機電部離心風機和壓縮機振動標準標準轉(zhuǎn)速/mm≤3000≤6500≤10000>10000-16000主軸軸承50≤40≤30≤20齒輪軸承

≤40≤40≤30用振動位移值來評定機組振動時按照轉(zhuǎn)速高低來規(guī)定允許的振動值，轉(zhuǎn)速低，允許的振動值大；轉(zhuǎn)速高，允許的振動值小。這是因為同樣的振動值，對高速機組將會帶來較大的危害。5振動評定標準：2021/10/10星期日46ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（1）以軸承振動位移峰峰值作評定標準：標準轉(zhuǎn)速/mm≤1000150030003600≥6000軸承上7550252112軸上(靠近軸承)1501005044203－4IEC汽輪機振動標準5振動評定標準：2021/10/10星期日47ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

在制定上述振動標準時，假設(shè)：

機組振動為單一頻率的正弦波振動；

軸承振動和轉(zhuǎn)子振動基本上有一固定的比值，因此可利用軸承振動代表轉(zhuǎn)子振動；

軸承座在垂直、水平方向上的剛度基本上相等，即認為是各向同性的。5振動評定標準：2021/10/10星期日48ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

實際證明上述假設(shè)與事實不盡相符，所測得的振動多數(shù)是由數(shù)種頻率的振動合成的；軸承組水平剛度明顯低于垂直剛度；轉(zhuǎn)子振動和軸承座振動的比值，可以是2－50倍，它和軸承型式，間隙、軸承座剛度、油膜特性等有關(guān)，且同類機組亦不盡相同，因此，為了較全面的反映機組的振動情況，必須制定其它的振動標準。

5振動評定標準：2021/10/10星期日49ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（2）以軸承振動烈度（均方根值）作評定標準：國際標準化組織ISO-3945標準中規(guī)定了以振動烈度（即振動速度的均方根值或有效值）來評定軸承振動。振動烈度（振動速度的有效值）與振動位移的關(guān)系振動烈度5振動評定標準：2021/10/10星期日50ppt課件測量頻率范圍10～1000HzI級：小型機械例15kW以下電機II級：中型機械例15～75kW以下電機和300kW以下機械III級：大型機械，剛性基礎(chǔ)600～12000r/minIV級：大型機械，柔性基礎(chǔ)600～12000r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845表3-6ISO3495振動標準

§3.2振動測試方案5振動評定標準：2021/10/10星期日51ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（2）以軸承振動烈度（均方根值）作評定標準：2021/10/10星期日52ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（2）以軸承振動烈度（均方根值）作評定標準：表3-6ISO2372振動標準A——機械運行優(yōu)級水平（好）；B——良好運行應(yīng)有的水平（滿意）；C——表示機組運行已產(chǎn)生了故障，應(yīng)予檢查和修復(fù)（不滿意）；D——機組應(yīng)立即停止運行（不允許）。ISO2372振動標準：適用于大于300kW，轉(zhuǎn)速為600～12000r/min的大型原動機和其它具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的大型機器，例如電動機和發(fā)電機、蒸汽輪機和燃氣輪機、渦輪壓縮機、渦輪泵和風機等

5振動評定標準：2021/10/10星期日53ppt課件

§3.2振動測試方案絕對法

（3）以軸振動的位移峰峰值作評定標準：美國石油學會給出了功率不超過1000kW的中小型渦輪機械軸振動的振動標準API617，其振動許可值為：

式中A振動許可值（雙振幅），單位：

m;n

機器轉(zhuǎn)速，單位為r/min。5振動評定標準：2021/10/10星期日54ppt課件VDI－德國工程師協(xié)會IEC－國際電工協(xié)會API－

美國石油協(xié)會

振動評定標準：2021/10/10星期日55ppt課件振動評定標準：2021/10/10星期日56ppt課件5振動評定標準：2021/1