过程故障诊断总复习.ppt

齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 [实例] 高炉风机齿轮减速箱的振动诊断。 国外一台大型高炉风机，由电动机通过一台齿轮减速箱传动，齿轮箱中发出一种不寻常的低频声音。己知该齿轮箱输出轴转速n2=1140r/min (19Hz)，输入轴转速n1=1475r/min(24.6Hz）。低速齿轮的齿数z2=62，高速齿轮的齿数z1=48。经振动测试分析后的频谱图和时域内的波形图示于图5-15，现在将如何分析其中的故障． 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 啮合频率： fm=1475*48/60=1180Hz 输入轴频率 f1=1475/60=24.6Hz 输出轴频率 f2=1140/60=19Hz 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 （5）齿轮故障信号的频域特征 在频域上的故障特征大致可作如下归类： ① 均匀性磨损、齿轮径向间隙过大、不适当的齿轮游隙以及齿轮负荷过大等原因，将增加啮合频率和它的谐波成分幅值，而不产生边频。 ② 不均匀的分布故障（例如齿轮偏心、齿距周期性变化及载荷波动等）将产生幅值调制和频率调制，从而在啮合频率及其谐波两侧形成幅值较高的边频带，边带的间隔频率是齿轮转速频率，该间隔频率是与有缺陷的齿轮相对应的。 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 ③ 齿面剥落、裂纹以及齿的断裂等局部性故障，将产生周期性冲击脉冲，啮合频率为脉冲频率所调制，在啮合频率及其谐波两侧形成一系列边带，其特点是边带的阶数多而分散。 ④ 齿的断裂或裂纹，每当轮齿进入啮合时就产生一个冲击信号，这种冲击可激起齿轮系统的一阶或几阶自振频率。 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 [实例] 齿轮减速装置的断齿诊断 美国孟山都石油化工公司的一台齿轮减速箱，用来拖动一台关键设备。减速箱的输入轴与输出轴呈直角布置。如图5-21所示，输入轴转速为 1200r/min，输出轴转速为52.7r/min，中间经二级减速。减速箱已运行了18个月，在输入高速轴一端产生很高幅度的振动。对振动信号进行频谱分析，得到如图5-22所示的时域和频域图。 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 啮合频率： fm=1200*17/60=340Hz 输入轴频率 f1=1200/60=20Hz 输出轴频率 f2=52.7/60=0.878Hz 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 (a)为强烈振动前的原始频谱。其上主要是输入轴小齿轮的啮合频率及其倍频成分； （b）为故障状态的频谱，其上除了啮合频率及其倍频成分之外，还有大量边频。 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 取100~200Hz频段内的数据进行细化： 显示为间隔为20Hz（1200r/min）的边频 齐 鲁 工 业 大 学 第 5.2章 齿轮故障振动的诊断 结论：啮合频率为输入轴转速频率所调制。从（d）图看小齿轮发生了断齿。 齐 鲁 工 业 大 学 课堂练习 1. 故障诊断包括哪几个方面的内容？ 第一，利用各种传感器和监测仪器获取设备运行状态的信息，即信号采集； 第二，发现设备故障，识别能反应故障状态的特征参数和信号，诊断出病因； 第三，根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施的决策，即诊断决策。 三部分： 齐 鲁 工 业 大 学 课堂练习 2. 开展故障诊断的意义？ 理论意义：推动这一领域更多理论方法的研究； 经济意义：提高设备水平，保证产品质量，避免重大事故，获得经济和社会效益。 对已经产生的故障能够正确分析和诊断，把握它的发展趋势，及早预防，避免事故，减少停机损失。 齐 鲁 工 业 大 学 课堂练习 3. 设备故障的特性包括那些？ 多样性，层次性，多因素和相关性，延时性，不确定性。 4. 什么是信号的时域分析和频域分析？ 时域分析：在时间域内对时域信号进行定量和定性的描述； 频域分析：将信号的时域描述通过数学处理方法变换为频域描述，然后进行信号分析。 齐 鲁 工 业 大 学 课堂练习 5. 轴心轨迹图通常用于什么场合？如何绘制轴心轨迹图？ 通常用于旋转机械的故障诊断，还可以用来确定转子系统的临界转速，空间振型和某些故障类型，把某一刻X,Y方向上的位移信号描绘在X,Y坐标轴上，这一点就是