机械故障的振动析和诊断.ppt

振动的基本概念 有阻尼的强迫振动及其特性 振动信号的采集与处理 用振动分析方法监测设备状态 分析方法 幅值分析：振动总值（振动水平、列度）、变化趋势、机械动态特性 频谱分析：引起设备振动原因的具体分析 相位分析：设备振动原因的进一步确认、共振（相频特性）、动平衡分析 波形分析：振动总值（峰值、峰峰值…）、周期、拍节 峰值能量谱分析：轴承、齿轮… 振动分析的过程：问诊→ 监测→ 诊断→ 措施 问诊：了解设备背景，列出可能引起振动的原因 设备结构（传动链参数，如齿轮齿数、轴承型号、皮带轮直径 等）、设备的动态特性等信息; 设备运行工况，过程参数：温度、压力、转速、负荷 设备维修档案 监测: 确定振动监测和分析方案 测试的工况（转速、负荷）；测点位置；测试参数（振动位移、速度、加速度）；绝对振动、相对振动 测试振动的方向（H/V/A） 数据类型（幅值、频谱、波形、相位） 信号检测类型：峰值、峰峰值、有效值 振动分析的过程：问诊→ 监测→ 诊断→ 措施 诊断：引起振动的原因和部位 振动幅值趋势分析 振动波形识别 频谱分析、峰值能量谱分析 频响特性与相干分析 瞬时频率变化与相位分析 措施：给出结论 继续运行；还能运行多久? 维修、检查；部位? 不同设备故障的振动特点 常 见 的 设 备 故 障 质 量 不 平 衡A 质 量 不 平 衡B 同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方增大。需进行双平面动平衡。 偶不平衡在机器两端支承处均产生振动，有时一侧比另一侧大 较大的偶不平衡有时可产生较大的轴向振动。 两支承径向同方向振动相位相差180。 质 量 不 平 衡C 质 量 不 平 衡Ｄ 偏 心 转 子 轴 弯 曲 不 对 中 有资料表明现有企业在役设备30％－50％存在不同程度的不对中，严重的不对中会造成设备部件的过早损坏，同时会造成能源的浪费。 不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动；既会造成临近联轴节处支承的振动，也会造成远离联轴节的自由端的振动。不对中易产生2X振动，严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动。 相位是判断不对中的最好判据。 不对中A 不对中 B 平行不对中的振动特性类似角不对中，但径向振动较大。 频谱中2X较大，常常超过1X，这与联轴节结构类型有关。 角不对中和平行不对中严重时，会产生较多谐波的高谐次（4X~8X）振动。 联轴节两侧相位相差也是180度。 不对中 C 不对中 D 对 中 不 良 设 备 的 轴 心 轨 迹 机 械 松 动 A. 结 构 框 架/ 底 座 松 动 振动特征: 类似不平衡或不对中，频谱主要以1X为主。 振动具有局部性，只表现在松动的转子上。 同轴承径向振动垂直，水平方向相位差0或180度。 底板连接处相邻结合面的振动相位相差180度。 如果轴承紧固是在轴向，也会引起类似不对中的轴向振动。 B. 由于结构/ 轴承座晃动或开裂引起的松动 振动特征: 主要以2X为特征(主要是径向2X超过1X的50%) 幅值有时不稳定 振动只有伴随其它故障如不平衡或不对中时才有表现，此时要消除平衡或对中将很困难。 在间隙达到出现碰撞前，振动主要是1X和2X；出现碰撞后，振动将出现大量谐频。 C. 轴承在轴承座内松动或部件配合松动 振动特征: 常常出现大量的高次谐频，有时10X，甚至20X，松动严重时还会出现半频及谐频 (0.5X, 1.5X..) 成分。 半频及谐频往往随不平衡或不对中等故障出现。 振动具有方向性和局部性。 振动幅值变化较大，相位有时也不稳定。 转 子 摩 擦 转子在转动过程中与定子的摩擦会造成严重的设备故障 在摩擦过程中, 转子刚度发生改变从而改变转子系统的固有频率, 可能造成系统共振。 往往会激起亚谐波振动(1/2X, 1/3X.), 严重时出现大量的谐频(1/2X, 1.5X, 2.5X...)，并伴随有噪音。 润 滑 油 不 足 引 起 的 频 谱 第一阶段： 轴承故障出现在超声段20～ 60KHz, 它们可用gSE、高频(HFD)g来测量、评定。例如：某轴承在第一阶段的尖峰能量值为0.25gSE(实测数值与测试位置和机械转速有关)。 第二阶段： 轻微的轴承故障开始“敲击”出轴承元件的固有频率段，一般在500～2KHz范围内；本阶段后期表现为，在固有频率附近出现边频（例：0.25gSE ～0.5gSE ） 第三阶段： 轴承出现磨损故障频率和谐波出现； 磨损发展时出现更多故障频率谐波，并且边带数目增多，振动尖峰能量值继续增大。 第四阶段： 这一阶段甚至影响1X分量，并引起其它倍频分量2X、3X等的增大。轴承故障频率和固有频率开始“消失”