第四讲状态监测与诊断基本知识2选读.ppt

第四讲：监测与诊断技术基础 故障诊断的常用图谱 监测与诊断技术基础 振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息 ，振动诊断的任务从某种意义上讲，就是读谱图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系，给每条频谱以物理解释。 状态监测常用图谱 1．波德图 波德图是反映机器振动幅值、相位随转速变化的关系曲线，见图 图形的横坐标是转速，纵坐标有两个，一个是振幅的峰－峰值，另一个是相位。 从波德图上我们可以得到以下信息： 转子系统在各种转速下的振幅和相位； 转子系统的临界转速； 转子系统的共振放大系数(Q=Amax／ε)；一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；超过上述数值，很可能是不安全的； 转子的振型； 系统的阻尼大小； 转子上机械偏差和电气偏差的大小； 转子是否发生了热弯曲。 由这些数据可以获得有关转子的动平衡状况和振动体的刚度、阻尼特性等动态数据 2．极坐标图 极坐标图是把振幅和相位随转速变化的关系用极坐标的形式表示出来，见图2。 图中用一旋转矢量的点代表转子的轴心，该点在各个转速下所处位置的极半径就代表了轴的径向振幅，该点在极坐标上的角度就是此时振动的相位角。这种极坐标表示方法在作用上与波德图相同，但它比波德图更为直观 3．频谱瀑布图 用某一测点在启停机（或正常运行中）时连续测得的一组频谱图按时间顺序组成的三维谱图就是频谱瀑布图，见图3。图中Z轴是时间轴相同阶次频率的谱线集和Z轴是平行的。从图中可以清楚地看出各种频率的振幅随时间是如何变化的。 4．极联图 极联图是在启停机转速连续变化时，不同转速下得到的频谱图依次组成的三维谱图。它的Z轴是转速，工频和各个倍频及分频的轴线在图中是都以0点为原点相外发射的倾斜的直线。在分析振动与转速有关的故障时是很直观的。该图常用来了解各转速下振动频谱变化情况，可以确定转子临界转速及其振动幅值、半速涡动或油膜振荡的发生和发展过程等。 5．轴心位置图 轴心位置图用来显示轴颈中心相对于轴承中心位置。这种图形提供了转子在轴承中稳态位置变化的观测方法，用以判别轴颈是否处于正常位置。 当轴心位置超出一定范围时，说明轴承处于不正常的工作状态，从中可以判断转子的对中好坏、轴承的标高是否正常，轴瓦是否磨损或变形等等。如果轴心位置上移，则预示着转子不稳定的开始。通过对轴颈中心位置变化的监测和分析，可以预测到某些故障的来临，为故障的防治提供早期预报。 一般来说轴心位置的偏位角应该在20°～50°之间。 6．轴心轨迹图 轴心轨迹一般是指转子上的轴心一点相对于轴承座在其与轴线垂直的平面内的运动轨迹。通常，转子振动信号中除了包含由不平衡引起的基频振动分量之外，还存在由于油膜涡动、油膜振荡、气体激振、摩擦、不对中、啮合等等原因引起的分数谐波振动、亚异步振动、高次谐波振动等等各种复杂的振动分量，使得轴心轨迹的形状表现出各种不同的特征，其形状变得十分复杂，有时甚至是非常地混乱。 7．振动趋势图 在机组运行时，可利用趋势图来显示、记录机器的通频振动、各频率分量的振动、相位或其它过程参数是如何随时间变化的。 这种图形以不同长度的时间为横坐标，以振幅、相位或其它参数为纵坐标。在分析机组振动随时间、负荷、轴位移或其它工艺参数的变化时，这种图给出的曲线十分直观，对于运行管理人员来说，用它来监视机组的运行状况是非常有用的。 8．波形频谱图 我们知道，对于一个复杂的非谐和的周期性的振动信号，可以用傅立叶级数展开的方法得到一系列的频率成分。对振动波形进行FFT处理则得到振动的频谱分布，即频谱图，该图反映了振动的频率结构。 故障诊断的常用图谱 5.1 常规图谱（又称稳态图，不含开停车信息） 5.1.1 机组总貌图 显示机组总貌，查看探头的位置及位号。 5.1.2 单值棒图 单值棒图是以棒图的形式显示选定监测分站选定机组键相的振动通道的实时 振动幅值 显示实时振动值，并可知低报、高报警值及转速。 5.1.3 多值棒图 多值棒图是将选定监测分站选定机组键相的各个振动通道的总振值和各倍频 幅值以及残余量都用棒图的形式表示出来。显示实时通频值及各主要振动分量的振动值，可大致了解机组运行是否正常。 ①通频值——通频值即总振动值，为各频率下振动分量相互迭加后的总和。 ②一倍频——又称基频、工频，为转子实际工作转速的频率， f = n /60? [Hz]；转子动不平衡、轴承工作不良、热态对中不良等均会引起一倍频增大，发生概率依次降低。 ③二倍频——二倍工频，转子热态对中不良、裂纹、松动等都会引起二倍频增大，主要是对中不良。 ④0.5倍频——0.5倍工频，油膜失稳会引起该频率段增大，轴承工作不良（如间隙、紧力、接触、摇摆、油档等）也会引起该段频率增大；旋转失速（喘振的先兆）的频率为(0.4~0.8)倍工频，也