研究生机械故障诊断学第4章振动诊断方法.ppt

第四章 振动诊断的主要方法 一、振动的基本知识 二、时域诊断法 三、频域诊断法 四、相关域诊断法 一、振动的基本知识 5.振动诊断机理 当零部件间隙（如磨损）、质量分布（如不平衡）、配合（如不对中、供油提前角）发生改变时，会使部件间的接触冲击发生变化，或产生附加的冲击，传递到机体表面，则表现为振动的增大（或减小）。 6.振动诊断指标的领域 按横坐标的量纲，分为以下几个域： 1）时域指标 2）频域指标 3）相关域 1.时域指标类型 三、频域诊断法 3.频谱的获得 4.FFT的变换步骤 四、时延域(相关)诊断法 自相关的结论： 只要信号中含有周期成份，其自相关函数在τ很大时都不衰减，并具有明显的周期性。 不包括周期成份的随机信号，当τ稍大时自相关函数就将趋近于零。 * * 机械故障诊断学 Mechanical Fault Diagnosis 2010年5月 研究生课程 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院 段礼祥 1.振动波形的表达 x(t)=A*sin(2πft+φ) A-振幅，大小 f-频率，快慢 2.振动的位移、速度、加速度指标 位移： x(t) 速度： v(t)=dx(t)/dt=fAcos(2πft+φ) 加速度：a(t)=dv(t)/dt=-f2Asin(2πft+φ) 三者间频率 f 不变，最大幅值呈 f 倍递增 位移xmax=A 速度 vmax=fA 加速度 amax=f2A 3. 位移、速度、加速度的选择原则 受传感器结构及频响特征影响，测量对象为： 低频振动：f100Hz，位移，电涡流传感器 中频振动：f500Hz，速度，动圈式传感器 高频振动：f20KHz，加速度，压电晶体传感器 4 .振动的分类 复杂周期振动 准周期振动 随机振动 1）峰值： 灵敏性好(反映点) 2）峰峰值: 3）绝对均值: 4）有效值: 稳定性好(反映面) 二、时域诊断法 5）方差值： 6）脉冲值: 峰值/绝对均值，诊断轴承等的冲击类故障，可在没有绝对标准的情况下进行相对诊断。 反映离散性 2 .时域诊断法的特点 1）简单、方便 2）当振源较为复杂时,只能定性诊断,即指出设备有无异常；而无法指出具体的故障部位。 3.时域指标的求解策略 1)分段（按周期或数据段）求解出峰值，再进行各段平均。 2）求解绝对均值或更高次矩时，注意累积变量不要溢出。 4、时域的波形诊断法 根据时域波形的形状，可对特定的故障进行诊断。 1）对机器启动时的波形分析（以空压机为例） 特征：围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。 (1)振幅恒定，可能是其它设备或地基引起振动；或流体压力脉动或阀门振动。 (2)振幅随开机过程而非线性增大，可能是转子动平衡不好；或轴承座和基础刚度小；或推力轴承损坏。 (3)在开机过程中振幅出现峰值，大多是共振引起的，包括箱体、支座、基础的共振。 (4)振幅某时刻突然增大，这可能是油膜振荡引起的，油膜支承转子达到某一转速后振动就可能突然增大，当转速再上升时，振幅也不下降，这就是油膜振荡；或间隙过小，当温度或离心力等引起的变形达到一定值时会引起碰撞，从而也使振幅突然增大。 2）对机械松动的波形分析 当转子由于安装过盈不足发生松动时，振幅将随时间呈不规则的变化。 3）发动机燃烧振动的波形分析 测试原理：振动传感器放在某缸缸盖；光电传感器放在各缸基准点，对准飞轮贴在该缸上止点处的反光片，同时进行测量。 振动波形前沿与转速脉冲前沿之间形成的角度，即为供油提前角。通过与标准供油角的比较，可判断供油提前、落后的情况。 发动机振动燃烧状况检测 正常 熄火 4）超门限报警 Pp-p 旅游索道钢缆检测 超门限报警 旅游索道钢缆检测 1）特征频率： 频谱图横坐标 f，Hz 2）特征频率幅值: 频谱图纵坐标 A, m/s2 2.频域诊断法特点 各个部件在运转时，都以一定的特征频率进行振动，特征频率所对应的幅值即代表了该部件的振动大小。通过特征频率，可将各个部件的振动分开，实现定位诊断。 1.频域指标 频域定位诊断原理图 1)Cooley-Tukey法 fft 平方 x(t)----- x(f) ------ S(f),功率谱 是求频谱的主要方法