設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷程光友.ppt

1、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,程光友 ,幾個(gè)觀點(diǎn)與一個(gè)問題,1：?jiǎn)渭兊睦碚撌遣荒茏龊矛F(xiàn)場(chǎng)診斷 2：需要掌握那些理論做基礎(chǔ) 3：理論是方法與基礎(chǔ)，儀器是工具和手段 4：診斷就是現(xiàn)在和過去的比較 5：診斷關(guān)鍵點(diǎn)是看頻率結(jié)構(gòu)變化 6：機(jī)器由那幾個(gè)關(guān)鍵部件組成,一、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的基本概念,設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，是指用人工或?qū)Ｓ玫膬x器工具，按照規(guī)定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(設(shè)備及部位)進(jìn)行間斷或連續(xù)的(周期)監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備運(yùn)行所處于的狀態(tài)(狀態(tài)識(shí)別)，有壓力、流量、溫度、振動(dòng)與噪聲等等。所謂的設(shè)備診斷技術(shù)，是指在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸的情況下，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)，判斷故障的部位和原因，并預(yù)測(cè)設(shè)備今后的技術(shù)狀態(tài)變化。,設(shè)

2、備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是兩項(xiàng)既有區(qū)別又密切聯(lián)系的設(shè)備管理技術(shù)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是實(shí)施狀態(tài)維修、預(yù)知維修的重要基礎(chǔ)?？梢赃@么認(rèn)為，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)維修的初級(jí)階段，通俗的說，它描述、反應(yīng)的是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好與壞，而設(shè)備診斷技術(shù)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)后的識(shí)別和判斷階段，能夠確定設(shè)備“生病”的部位與原因。沒有大量歷史數(shù)據(jù)是不能保證診斷正確性,狀態(tài)與診斷之聯(lián)系區(qū)別,故障診斷的基本方法,機(jī)械故障診斷的基本方法可按不同的觀點(diǎn)來分類，目前流行的分類方法有兩種；一是按機(jī)械故障診斷方法的難易程度分類，可分為簡(jiǎn)易診斷法和精密診斷法；二是按機(jī)械故障診斷的測(cè)試手段來分類，主要分為直接觀察法、振動(dòng)噪聲測(cè)試法、無損檢測(cè)法、磨損物

3、測(cè)定法、機(jī)器性能參數(shù)測(cè)定法。,故障診斷的基本方法,1簡(jiǎn)易診斷法 簡(jiǎn)易診斷法指主要采用便攜式的簡(jiǎn)易診斷儀器，如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外點(diǎn)溫儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工巡回監(jiān)測(cè)，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或人的經(jīng)驗(yàn)分析，了解設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)異常，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步了解其發(fā)展的趨勢(shì)。因此，簡(jiǎn)易診斷法主要解決的是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和一般的趨勢(shì)預(yù)報(bào)問題,2精密診斷法 精密診斷法指對(duì)已產(chǎn)生異常狀態(tài)的原因采用精密診斷儀器和各種分析手段(包括計(jì)算機(jī)輔助分析方法、診斷專家系統(tǒng)等)進(jìn)行綜合分析，以期了解故障的類型、程度、部位和產(chǎn)生的原因及故障發(fā)展的趨勢(shì)等問題。精密診斷法主要解決的問題是分析故障部位、程度、原因和較準(zhǔn)確地確

4、定發(fā)展趨勢(shì)。,故障診斷的基本方法（6#）,3）直接觀察法 傳統(tǒng)的直接觀察法，如“聽、摸、看、聞”是早已存在的古老方法，并一直沿用到現(xiàn)在，在一些情況下仍然十分有效。但因其主要依靠人的感覺和經(jīng)驗(yàn)，故有較大的局限性。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，目前出現(xiàn)的便攜式測(cè)振儀、泄漏聽診儀、光纖內(nèi)窺鏡、紅外熱像儀、激光全息攝影等現(xiàn)代手段，大大延長(zhǎng)了人的感觀器官，使這種傳統(tǒng)方法又恢復(fù)了青春活力，成為一種有效的診斷方法。,4振動(dòng)噪聲測(cè)定法 機(jī)械設(shè)備在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下(包括正常和異常狀態(tài))都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。進(jìn)一步的研究還表明，振動(dòng)和噪聲的強(qiáng)弱及其包含的主要頻率成分和故障的類型、程度、部位和原因等有著密切的聯(lián)系。大多數(shù)機(jī)械設(shè)備是

5、定速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，各零部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定了它的振動(dòng)頻率。由于是定速運(yùn)轉(zhuǎn)，其振動(dòng)頻率即為該零件的特征頻率，觀測(cè)特征頻率的振動(dòng)幅值變化，可以了解該零部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和劣化程度。因此利用這種信息進(jìn)行故障診斷是比較有效的方法，也是目前發(fā)展比較成熟的方法。其中特別是振動(dòng)法，由于不受背景噪聲干擾的影響，使信號(hào)處理比較容易，因此應(yīng)用更加普遍。,故障診斷的基本方法,5無損檢驗(yàn) 無損檢驗(yàn)是一種從材料和產(chǎn)品的無損檢驗(yàn)技術(shù)中發(fā)展起來的方法，它是在不破壞材料表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下檢驗(yàn)機(jī)械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超聲、紅外、x射線、射線、聲發(fā)射、摻透染色等。這一套方法目前已發(fā)展成一個(gè)獨(dú)立的分支，在檢驗(yàn)由裂紋、砂眼、

6、縮孔等缺陷造成的設(shè)備故障時(shí)比較有效。其局限性主要是其某些方法如超聲、射線檢測(cè)等不便于在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行。,故障診斷的基本方法,6）磨損殘余物測(cè)定法 機(jī)器的潤(rùn)滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的循環(huán)油路中攜帶著大量的磨損殘余物(磨粒)。它們的數(shù)量、大小、幾何形狀及成分反映了機(jī)器的磨損部位、程度和性質(zhì)，根據(jù)這些信息可以有效地診斷設(shè)備的磨損狀態(tài)。目前磨損殘余物測(cè)定方法在工程機(jī)械及汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)方面已取得了良好的效果,故障診斷的基本方法,7）機(jī)器性能參數(shù)測(cè)定法 機(jī)器的性能參數(shù)主要包括顯示機(jī)器主要功能的一些數(shù)據(jù)，如泵的揚(yáng)程，機(jī)床的精度，壓縮機(jī)的壓力，流量，內(nèi)燃機(jī)的功率、耗油量，破碎機(jī)的粒度等。一般這些數(shù)據(jù)可以直接從機(jī)器的

7、儀表上讀出，由此可以判定機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)是否離開正常范圍。這種機(jī)器性能參數(shù)測(cè)定方法主要用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)或作為故障診斷的輔助手段,特別提示：JL,當(dāng)診斷一臺(tái)設(shè)備的故障部位和原因時(shí)，往往需要綜合的運(yùn)用多種檢測(cè)方法。在判定前，要列舉各種可能及該可能的特征參數(shù)值，再與檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，將對(duì)比不相符合的可能排除，剩下相符的可能，即為設(shè)備的故障部位和原因。這就是故障診斷中所普遍使用的排除法,二、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)前期工作,檢測(cè)對(duì)象的確定 檢測(cè)對(duì)象的技術(shù)參數(shù) 檢測(cè)對(duì)象的歷史信息 檢測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)部位的確定 檢測(cè)部位的方向 檢測(cè)工況的選擇 檢測(cè)儀器的選擇,1）檢測(cè)對(duì)象的確定,什么是重點(diǎn)設(shè)備我們認(rèn)為，凡是單機(jī)停機(jī)，處

8、理比較困難，備品備件難以準(zhǔn)備，影響整個(gè)生產(chǎn)過程的設(shè)備，以及影響產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備即為重點(diǎn)設(shè)備，我們應(yīng)該把握好這類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一般定義為： a、生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵性（A類）指大型、高速、檢修費(fèi)用昂貴，采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、連續(xù)檢測(cè)（投入費(fèi)用較大） b、重要性生產(chǎn)設(shè)備（B類）采用離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器，配置便攜式簡(jiǎn)易或精密檢測(cè)分析儀器（數(shù)采），定期采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，（投入費(fèi)用是可以接受的） c、一般性生產(chǎn)設(shè)備（C類）采用離線簡(jiǎn)易檢測(cè)儀器，定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評(píng)判，也是比較普遍采用的一種常規(guī)做法。投入費(fèi)用低，易掌握，便于普及。 通常企業(yè)采用的比較多的就是c和b,隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外已經(jīng)把設(shè)備管理上升到企業(yè)資

9、產(chǎn)管理范疇，不僅重要、關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行狀態(tài)管理，而且一般設(shè)備也采用在線監(jiān)測(cè)方式，從而保證設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確、及時(shí)得到監(jiān)控，提高設(shè)備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。,設(shè)備管理發(fā)展趨勢(shì),2）檢測(cè)對(duì)象的技術(shù)參數(shù),只有我們明確了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，才能夠合理的選擇傳感器的類型，采集器的功能與精度，從而保證不遺漏其特征信息，同時(shí)節(jié)約投資。 振動(dòng)參數(shù)常用的有A、V、D，三者經(jīng)積分、微分轉(zhuǎn)換。一般情況，對(duì)低頻振動(dòng)用D（小于10Hz）；高頻振動(dòng)用A（大于1KHz）；中頻振動(dòng)用V（101KHz）度量。 單位：D-mm、m；V-cm/s、mm/s；A-m/s2、1 g=9.8m/s2,3）檢測(cè)對(duì)象

10、的歷史信息,掌握檢測(cè)對(duì)象的歷史信息包括安裝精度要求，檢修及故障處理信息，條件允許的情況下，做診斷工作的人員應(yīng)該是自己去取得檢修及故障處理信息，這對(duì)故障診斷能夠起到事半功倍的效果，盲人摸象是得不到正確結(jié)論的。 做設(shè)備診斷的必要條件_輸入軸轉(zhuǎn)速、齒輪的齒數(shù)、軸承的型號(hào)（節(jié)徑、滾動(dòng)體個(gè)數(shù)、接觸角、滾動(dòng)體直徑）,4）檢測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)部位的確定,因?yàn)槲覀円呀?jīng)明確了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，掌握檢測(cè)對(duì)象的歷史信息，我們就順理成章地把檢測(cè)部位設(shè)置在如下位置： 1：故障發(fā)生部位 2：軸承定位部位 3：連接鋼性好的部位。 當(dāng)我們確定好檢測(cè)部位后，一定要做好標(biāo)記。,5）檢測(cè)部位的方向,對(duì)傳動(dòng)鏈不是非常復(fù)雜的設(shè)備，如風(fēng)機(jī)，我們應(yīng)該

11、盡量采集水平、垂直、軸向三個(gè)方向的數(shù)據(jù)，從而方便我們分析故障的類型，對(duì)采用滾動(dòng)軸承支撐的，非常有必要加上加速度參數(shù)的檢測(cè)，因?yàn)闈L動(dòng)軸承故障特征一般在高頻率區(qū)域。對(duì)傳動(dòng)鏈復(fù)雜，機(jī)構(gòu)特殊的設(shè)備，原則上要保證傳感器安置在設(shè)備易發(fā)故障的軸承定位部位，一般取軸向。,對(duì)于單純的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，每一個(gè)不同的檢測(cè)方向，對(duì)應(yīng)著不同的故障特征 水平方向工頻大，一般對(duì)應(yīng)不平衡故障；轉(zhuǎn)子自身隱患與故障 垂直方向工頻大，一般對(duì)應(yīng)松動(dòng)故障；基礎(chǔ)及部件松動(dòng)剛性不足 軸向振動(dòng)大，一般對(duì)應(yīng)不對(duì)中故障；安裝隱患 我們做設(shè)備故障診斷，不能單純用譜圖去對(duì)應(yīng)故障關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)故障會(huì)對(duì) 應(yīng)許多特征，他們不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們要綜合分析，用不同

12、的手段和方法去論證,檢測(cè)方向與故障關(guān)系,6）檢測(cè)工況的選擇,機(jī)器運(yùn)行有不同工況，如輕載與重載、快速與慢速、空載與負(fù)載、啟動(dòng)與制動(dòng)等。在不同的工況條件下機(jī)器的振動(dòng)是不一樣的，其振動(dòng)測(cè)量結(jié)果也會(huì)不同。通常在給機(jī)器作定期狀態(tài)監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)分析時(shí)，我們一般選擇機(jī)器的穩(wěn)態(tài)工況、即機(jī)器在正常運(yùn)行時(shí)的工況為振動(dòng)測(cè)量工況，若要給機(jī)器作故障診斷時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)的條件許可下，我們一般選擇能暴露機(jī)器故障的工況作為振動(dòng)測(cè)量工況，因?yàn)檫@時(shí)記錄下來包含有故障信息的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)以后的頻譜分析會(huì)有幫助。,經(jīng)驗(yàn)建議：,低速重載設(shè)備，建議在無載荷狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與保存，這樣能夠讓故障信息“自由釋放”出來，特別是時(shí)域無量綱分析時(shí)，信息更

13、加真實(shí)，對(duì)高速輕載設(shè)備，盡量保證分析數(shù)據(jù)是在工作狀態(tài)下采集，這個(gè)時(shí)候的高頻信息反映真實(shí)。針對(duì)可逆式軋機(jī)，我們應(yīng)該選擇無負(fù)荷，單方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)做數(shù)據(jù)采集。,7）：檢測(cè)儀器的選擇,工欲善其事 ，必先利其器，對(duì)于剛剛接觸設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作的人員來說，選擇適合自己企業(yè)、工作性質(zhì)和應(yīng)用環(huán)境的儀器，這臺(tái)儀器必須能為后續(xù)的工作提供正確的數(shù)據(jù)、正確的信息，然后才能提到正確的結(jié)論。這一步工作是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)牢固了，后續(xù)工作自然出色。,7）-1：檢測(cè)儀器的選擇,瞬態(tài)常指開/停車過程，也包括變負(fù)荷操作。一般來說，滿足開、停車過程數(shù)據(jù)采集是至關(guān)重要的。要具備等時(shí)間或者等轉(zhuǎn)速采樣功能，在現(xiàn)場(chǎng)，儀器要具備“

14、應(yīng)變”能力不管需要什么形式的數(shù)據(jù)，都能夠準(zhǔn)確采集，這個(gè)要求并不是每一個(gè)儀器廠家都能夠做到的，因此，許多商家 可以輕描淡寫地介紹自己的系統(tǒng)具有穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集的能力及其響應(yīng)的分析方法，而回避數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)方式和具體的指標(biāo)。,7）-1：檢測(cè)儀器的選擇,要儀器廠家提供詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)，特別是開、停車過程數(shù)據(jù)采集的密度（多少組），波特圖和極坐標(biāo)圖的分辨率（由多少點(diǎn)組成），1X矢量的獲取方式，穩(wěn)態(tài)下頻譜的分辨率（多少線），這些可以幫助我們了解產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，這也是滿足正確故障診斷的基本要求,7）-2：檢測(cè)儀器的選擇,關(guān)鍵性能指標(biāo) 譜線數(shù)-400、800、1600、3200、6400 采樣點(diǎn)數(shù)-1024、

15、2048、4096、8192 A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)12、16、18 頻率范圍是否能夠柔性設(shè)置 數(shù)據(jù)精度-傳感器的精度和儀器能力有關(guān)系 參數(shù)能夠自由設(shè)置，從而滿足各類設(shè)備數(shù)據(jù)采集與診斷的需要,7）-3：檢測(cè)儀器的選擇,檢測(cè)儀器配套的系統(tǒng)（軟件）必須具備數(shù)據(jù)兼容性與開放性 系統(tǒng)必須同時(shí)具備分析及管理功能 分析方法、手段實(shí)用，針對(duì)性、目的性強(qiáng) 具備方便接入ERP、EAM等系統(tǒng)的能力,采樣點(diǎn)數(shù)與頻率分辨率的關(guān)系,采樣點(diǎn)數(shù)的多少與要求多大的頻率分辨率有關(guān)。當(dāng)最高分析頻率已經(jīng)確定，要考慮診斷中頻譜的頻率分辨率是多少，然后由N采樣點(diǎn)數(shù)=2.56M 線數(shù)=2.56 fm分析頻率/f分辨率計(jì)算采樣點(diǎn)數(shù)，并將采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)

16、置為最接近計(jì)算值的2倍的n次冪。使用較多的有512、1024、2048、4096等。這樣f = fs / 2.56M =2.56 fm/ N （1/200、1/400、1/800、1/1600）fm。這就常說的200線、400線、800線等分辨率的意思。,實(shí)例,機(jī)器轉(zhuǎn)速R=3000r/min=50Hz,欲分析8倍頻以下振動(dòng)信號(hào)，要求頻率分辨率f=1Hz,則采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置如下： 最高分析頻率fm=8R=850Hz=400Hz; 采樣頻率fs=2.56fm=2.56400Hz=1024Hz; 采樣點(diǎn)數(shù)N=2.56fm/f=2.56400Hz/1Hz=1024, 譜線數(shù)M=N/2.56=10

17、24/2.56=400（條）。 為了取得比較高的頻率分辨率，在分析頻率一定的前提下，采樣點(diǎn)數(shù)和譜線數(shù)越高，頻率的分辨率就越高，這樣我們計(jì)算出來的理論轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速間的誤差越小。,頻率分辨率f 、譜線數(shù)為M、采樣點(diǎn)數(shù)N,頻率分辨率f與譜線數(shù)為M關(guān)系： 設(shè)最高分析頻率為fm f= fm ， （1） M 采樣點(diǎn)數(shù)N與譜線數(shù)M有以下關(guān)系： N=2.56M =2.56 fm/f （2） 或 f =2.56 fm/ N 又 fs=2.56fm f = fs/ N （3）,計(jì)算公式與關(guān)系,博士、教授大多數(shù)是學(xué)者，不是專家，專家和學(xué)者是兩個(gè)完全不同的概念，專家只能出自現(xiàn)場(chǎng)，職責(zé)是解決實(shí)際問題，是將理論實(shí)踐化；

18、學(xué)者出自實(shí)驗(yàn)室，任務(wù)是學(xué)術(shù)研究，進(jìn)行理論創(chuàng)新，將實(shí)踐理論化。專家要求對(duì)具體對(duì)象特性非常熟悉，特別是對(duì)象影響其正常運(yùn)行的特性，更是要求掌握特別詳細(xì)，學(xué)者要求將諸多特性歸納為共性，最后形成一套理論體系。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員整天和設(shè)備打交道，對(duì)設(shè)備最了解，因此解決問題的希望在于自己合理使用儀器/系統(tǒng)提供的信息，不能寄托在不了解設(shè)備的人身上。儀器/系統(tǒng)只能提供在常規(guī)條件下無法獲取的設(shè)備信息，而不能提供完整的解決方案，雖然目前有輔助診斷系統(tǒng)，但當(dāng)前要達(dá)到實(shí)用程度還有一定差距，如果過分夸大或者依賴儀器的能力，而忽視人的主觀能動(dòng)性，是不正確的故障診斷思路,專家和學(xué)者的關(guān)系、作用,三、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的實(shí)施,A：“定周期

19、” B： “定人” C： “定部位” D： “定參數(shù)” E：設(shè)備狀態(tài)評(píng)估,A：“定周期”,任何事物的變化過程都是由量變到質(zhì)變的，設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)，貴在堅(jiān)持，因此檢測(cè)“周期”必須保證。在狀態(tài)檢測(cè)前期，我們應(yīng)該適當(dāng)把檢測(cè)周期縮短，對(duì)比較關(guān)鍵、易發(fā)故障的設(shè)備，盡量保證一周2次，其監(jiān)測(cè)過程大約一年。數(shù)據(jù)采集器應(yīng)該采用帶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，頻譜記錄分析軟件的儀器。,B： “定人”,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，一般都采用離線數(shù)據(jù)采集器，因此數(shù)據(jù)的真實(shí)性，在很大程度上也取決于檢測(cè)人員的綜合素質(zhì)，從事該工作應(yīng)該有比較強(qiáng)的責(zé)任心，因?yàn)殡x線檢測(cè)儀器的傳感器與被檢測(cè)的設(shè)備是分離的，其位置發(fā)生改變，得到的數(shù)據(jù)會(huì)有很大區(qū)別，為了保證分

20、析結(jié)果的可信度，數(shù)據(jù)檢測(cè)應(yīng)該由“專人”負(fù)責(zé)，即“定人”。我們做過這樣的實(shí)驗(yàn)，在加速度測(cè)量的時(shí)候，傳感器位置改變5mm，其振動(dòng)能量會(huì)相差很大,C： “定部位”,現(xiàn)在做設(shè)備診斷工作的同志，往往認(rèn)為對(duì)一臺(tái)設(shè)備檢測(cè)部位越多越好，通過幾年工作的積累，我認(rèn)為在該工作剛剛起步階段，這個(gè)觀點(diǎn)是成立，但是當(dāng)數(shù)據(jù)積累到一定時(shí)候，我們就可以找出最能反應(yīng)該設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)與部位，從而合理的選擇檢測(cè)“部位”，能夠“定部位”。為什么現(xiàn)在很多同志對(duì)在線監(jiān)測(cè)失去信心，很大程度上是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)“部位”與監(jiān)測(cè)“參數(shù)”選擇不合理，造成分析可信度降低，投入了比較大的投資，沒有預(yù)期的效果。,D:定參數(shù),（參數(shù)）頻帶設(shè)置原則上是應(yīng)保證機(jī)器

21、振動(dòng)的所有特征頻率信號(hào)都能記錄下來，請(qǐng)注意二點(diǎn)： 1、 必須通過計(jì)算，了解被測(cè)設(shè)備的特征頻率，包括轉(zhuǎn)頻、倍 頻，以及發(fā)生故障時(shí)的特征頻率、葉頻、齒輪嚙合頻率、滾動(dòng)軸承固有頻率等。 2、合理選擇傳感器和檢測(cè)儀器，注意它們的頻響范圍是否與被測(cè)機(jī)器特征頻率相匹配。 如：有時(shí)一臺(tái)機(jī)器特征頻率在1KHz以下低頻段，但其滾動(dòng)軸承或齒輪的故障信號(hào)又在1KHz的高頻段。為了頻譜分析時(shí)的需要，對(duì)這些測(cè)點(diǎn)頻帶可分兩次設(shè)置。一次設(shè)在1KHz內(nèi)。另一次設(shè)在5KHz，這樣我們就可得到兩次測(cè)試結(jié)果的頻譜圖，可以分別看出它在不同頻帶上的特征頻率信號(hào)。,E：設(shè)備狀態(tài)評(píng)估,設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，是設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)。 我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行定

22、期、定人、定部位檢測(cè)，唯一的目的就是為了了解與掌握其運(yùn)行狀態(tài)正常、異常，有序的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)處理。在現(xiàn)階段，我們應(yīng)該通過簡(jiǎn)單的趨勢(shì)分析、瀑布圖等手段，大力推進(jìn)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估基礎(chǔ)工作。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)所用的儀器比較簡(jiǎn)單便宜，易于掌握，對(duì)人員素質(zhì)要求不高，適合車間基層一級(jí)來組織實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)全員性，從而帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)水平的提高。趨勢(shì)分析是量的變化，瀑布圖反應(yīng)的是譜圖結(jié)構(gòu)的變化，如果我們?nèi)粘９ぷ髂軌驕?zhǔn)確掌握，就能夠避免突發(fā)性事故。,四、故障診斷,故障診斷不僅要檢查設(shè)備是否正常還要對(duì)設(shè)備故障的原因，部位以及嚴(yán)重程度進(jìn)行深入分析做出判斷，故它又稱為精密診斷。,如何保證故障診斷準(zhǔn)確性,長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)診斷實(shí)踐表明，對(duì)機(jī)器

23、設(shè)備實(shí)施振動(dòng)診斷，必須遵循正確的診斷程序，才能使診斷工作有條不紊地進(jìn)行，并取得良好的效果。反之，如果方法步驟不合理，或因考慮不周而造成某些環(huán)節(jié)上的缺漏，則將影響診斷工作的順利進(jìn)行，甚至中途遇挫，無果而終。 通觀振動(dòng)診斷的全過程，診斷步驟可概括為3個(gè)環(huán)節(jié)，即：準(zhǔn)備工作、診斷實(shí)施、決策與驗(yàn)證。下面，我們圍繞這3個(gè)方面的內(nèi)容，歸納為6個(gè)步驟介紹。,1了解診斷對(duì)象,診斷的對(duì)象就是機(jī)器設(shè)備。在實(shí)施設(shè)備診斷之前，必須對(duì)它的各個(gè)方面有充分的認(rèn)識(shí)了解，就像醫(yī)生治病必須熟悉人體的構(gòu)造一樣。經(jīng)驗(yàn)表明，診斷人員如果對(duì)設(shè)備沒有足夠充分的了解，甚至茫然無知，那么，即使是信號(hào)分析專家也是無能為力的。所以了解診斷對(duì)象是開展

24、現(xiàn)場(chǎng)診斷的第一步。 了解設(shè)備的主要手段是開展設(shè)備調(diào)查。在調(diào)查前應(yīng)作出一張調(diào)查表，它由設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)子表、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)子表、設(shè)備狀況子表組成。 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)子表有下列項(xiàng)目： 清楚設(shè)備的基本組成部分及其聯(lián)接關(guān)系。 一臺(tái)完整的設(shè)備一般由三大部分組成，即：原動(dòng)機(jī)(大多數(shù)采用電動(dòng)機(jī)，也有用內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)的，一般稱輔機(jī))、工作機(jī)(也稱主機(jī))和傳動(dòng)系統(tǒng)。要分別查明它們的型號(hào)、規(guī)格、性能參數(shù)及聯(lián)接的形式，畫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖， 必須查明各主要零部件（特別是運(yùn)動(dòng)零件）的型號(hào)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及數(shù)量等，并在結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)明，或另予說明。這些零件包括：軸承型式、滾動(dòng)軸承型號(hào)、齒輪的齒數(shù)、葉輪的葉片數(shù)、帶輪直徑、聯(lián)軸器型式等

25、。,設(shè)備運(yùn)行參數(shù)子表包括以下內(nèi)容, 各主要零部件的運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)特性：平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)還是沖擊性運(yùn)動(dòng)； 轉(zhuǎn)子運(yùn)行速度：低速(6000rmin)；勻速還是變速； 機(jī)器平時(shí)正常運(yùn)行時(shí)及振動(dòng)測(cè)量時(shí)的工況參數(shù)值，如：排出壓力、流量、轉(zhuǎn)速、溫度、電流、電壓等。 載荷性質(zhì)：均載、變載還是沖擊負(fù)荷； 工作介質(zhì)：有無塵埃、顆粒性雜質(zhì)或腐蝕性氣(液)體。 周圍環(huán)境：有無嚴(yán)重的干擾(或污染)源存在，如強(qiáng)電磁場(chǎng)、振源、熱源、粉塵等。,設(shè)備狀況子表包括以下內(nèi)容, 設(shè)備基礎(chǔ)型式及狀況，搞清楚是剛性基礎(chǔ)還是彈性基礎(chǔ)。 有關(guān)設(shè)備的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和性能指標(biāo)，出廠檢驗(yàn)記錄，廠家 有關(guān)設(shè)備常見故

26、障分析處理的資料(一般以表格形式列出)，以及投產(chǎn)日期，運(yùn)行記錄，事故分析記錄，大修記錄等,（2）確定診斷方案,在對(duì)診斷對(duì)象全面了解的基礎(chǔ)上，接著就要確定具體的診斷方案。診斷方案正確與否，關(guān)系到能否獲得必要充分的診斷信息，必須慎重對(duì)待。一個(gè)比較完整的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)診斷方案應(yīng)包括下列內(nèi)容,. 選擇測(cè)點(diǎn) 預(yù)估頻率和振幅 確定測(cè)量參數(shù) 選擇診斷儀器 選擇與安裝傳感器 做好其他相關(guān)事項(xiàng)的準(zhǔn)備,3 進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)分析 4 實(shí)施狀態(tài)判別 5 作出診斷決策 6 檢查驗(yàn)證 設(shè)備診斷的全過程并不是到作出結(jié)論就算結(jié)束了，最后還有重要的一步，必須檢查驗(yàn)證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。診斷人員應(yīng)當(dāng)向用戶了解設(shè)備拆機(jī)檢修的詳細(xì)

27、情況及處理后的效果，如果有條件的話，最好親臨現(xiàn)場(chǎng)察看，檢查診斷結(jié)論與實(shí)際情況是否符合,在設(shè)備故障診斷中，應(yīng)用最多的技術(shù)是振動(dòng)分析方法。其原因主要是： 1在設(shè)備管理過程中，振動(dòng)是設(shè)備的一項(xiàng)主要性能指標(biāo)，振動(dòng)強(qiáng)弱直接和故障相關(guān)，大型機(jī)組尤其如此，機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)對(duì)安全生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益影響很大。 2在診斷技術(shù)上振動(dòng)監(jiān)測(cè)相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)，且振動(dòng)信息量大，檢測(cè)技術(shù)比較成熟、監(jiān)測(cè)手段比較多，易于得到故障診斷結(jié)論。 振動(dòng)信號(hào)作為一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理所得到的結(jié)論具有普遍適用的意義，其它許多與振動(dòng)不同的物理現(xiàn)象都可按同樣的方式加以描述和闡釋。由于振動(dòng)是一種普遍現(xiàn)象，振動(dòng)理論內(nèi)容十分豐富，因此受到人們普遍應(yīng)用

28、。,選擇振動(dòng)檢測(cè)的理由,振動(dòng)形式的描述,機(jī)械設(shè)備總是不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，除特殊需要，過大的振動(dòng)是有害的。為了說明振動(dòng)的特點(diǎn)，采用了多種描述方式。,振幅 (Amplitude) 偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動(dòng)的規(guī)模。 圓頻率 (Angular frequency) 描述振動(dòng)的快慢，記作 ,單位為弧度/秒。 頻率 f = /2 為每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。 周期 T = 1/f = 2/ 為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。 初相角 (Initial phase) 描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作。,簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素,時(shí)域描述：,有兩種表示方式，即振動(dòng)波形和軸心運(yùn)動(dòng)軌跡。其中時(shí)

29、域描述，可直觀地了解振動(dòng)隨時(shí)間的變化情況，而軸心運(yùn)動(dòng)軌跡則反映轉(zhuǎn)軸在軸承中的橫向運(yùn)動(dòng)情況，能粗略地估量振動(dòng)平穩(wěn)與否及對(duì)稱程度。大家注意，當(dāng)我們要做軸心軌跡的時(shí)候，一定是建立在時(shí)域采集的基礎(chǔ)上，后面我們講到倒譜及共振解調(diào)也必須有時(shí)域的數(shù)據(jù),xrms 有效值 xp 峰值 xav 平均絕對(duì)值 平均值,無量綱時(shí)域參數(shù),波形指標(biāo) (Shape factor) 波形與正弦波比較的偏移和歪斜。 峰值指標(biāo) (Peak factor) 波形是否有沖擊。 脈沖指標(biāo) (Crest factor) 波形高度的指標(biāo)。 歪度指標(biāo) (Skewness) 以平均值為中心，波形的對(duì)稱性。 峭度指標(biāo) (Kurtosis) 波形的

30、尖峭程度、有無沖擊。,振 動(dòng) 的 時(shí) 域 波 形,名 稱 波 形 名 稱 波 形,振動(dòng)的時(shí)域參數(shù),簡(jiǎn)諧振動(dòng)為例 x=Asin( t+/2) 峰值 xp=A; 峰峰值 xp-p=2A 平均絕對(duì)值 xav=0.637A 有效值 xrms=0.707A 平均值,頻域描述：,將振動(dòng)幅值、相位、能量情況按頻率排列，有利于分析故障原因。,幅值描述：,現(xiàn)場(chǎng)主要采用峰值、峰峰值、有效值等概念來反映振動(dòng)幅值的大小，其中又有位移、速度、加速度等不同振動(dòng)量之分。位移峰峰值主要用來考核設(shè)備間隙的安全性。速度有效值用以反映振動(dòng)能量的大小或破壞能力，是判斷振動(dòng)狀態(tài)的主要指標(biāo)。加速度峰值則和沖擊相關(guān)聯(lián)。,振型：,即按軸向位

31、置將同一方位的同頻振幅相連獲得的振型曲線，用以估算轉(zhuǎn)子與固定部件之間的內(nèi)部間隙并估算轉(zhuǎn)軸的“節(jié)點(diǎn)”位置。,瀑布圖：,將頻譜按采集時(shí)間的順序排列而成，用以觀測(cè)開停車振動(dòng)成分的變化情況。,極坐標(biāo)圖（奈魁斯特圖）及波德圖：,描述振幅相位隨轉(zhuǎn)速變化過程以極坐標(biāo)表示即極坐標(biāo)圖，以直角坐標(biāo)表示即波德圖。其作用和瀑布圖類似，主要用以確認(rèn)共振頻率。,波德圖和極坐標(biāo)圖,波德圖(Bode Plot)和極坐標(biāo)圖(Polar Plot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。,三維頻譜圖是頻譜的集合。 第三個(gè)坐標(biāo)可以是轉(zhuǎn)速、時(shí)間(日期)、其他工藝參數(shù)等。 本圖第三坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，機(jī)器升速過程中發(fā)

32、生了油膜渦動(dòng)和油膜振蕩。,三維頻譜圖 Cascade,全息譜圖：,即將在空間相距 90 度的二同頻率振動(dòng)合成的軌跡按頻率順序排列得到的圖形，用以全面了解設(shè)備振動(dòng)情況，對(duì)故障診斷能起到很好作用,要做好設(shè)備診斷工作，我們非常有必要對(duì) 頻譜結(jié)構(gòu)與故障特性之間的關(guān)系有一個(gè)明確的界定：,頻率譜圖與故障類型,滑雪坡狀譜線,特征: 波峰位于0 Hz附近,頻譜曲線逐漸衰減 如果在頻譜圖上低頻處出現(xiàn)高幅波峰，隨著頻率的增大其強(qiáng)度逐漸衰減，說明傳感器可能出現(xiàn)了問題，或者是傳感器在測(cè)量過程中受到了振動(dòng)或其他瞬態(tài)的外在干擾。這種瞬態(tài)的外在干擾可能是機(jī)械的（比如：傳感器遭到碰撞，或劇烈的振動(dòng)）、熱力的（傳感器被安放在一

33、個(gè)很熱或者相對(duì)較熱的表面上）或者電子干擾。,滑雪坡狀譜線,如果傳感器“飽和”，會(huì)在其頻譜上出現(xiàn)滑雪坡曲線和凸起的背景噪音。最典型的情況是存在高頻振動(dòng)源。,高強(qiáng)度的背景噪音,特征：頻譜的底部上升 如果出現(xiàn)背景噪音整體升高，很有可能是由于齒輪嚴(yán)重磨損所引起的。如果噪音偏向于高頻端，那么很可能是流動(dòng)噪音以及氣穴所致。 小的“峰丘”可能源于共振或間隔很小的邊頻帶。高分辨率的測(cè)量或許可以分辨出振源是邊頻帶還是共振。如果可以改變機(jī)器的轉(zhuǎn)速，會(huì)發(fā)現(xiàn)其共振頻率不變，而其它的波峰則會(huì)發(fā)生移動(dòng)。邊頻帶將在一個(gè)主峰（例如1X, 2X, 100/120 Hz等）的兩邊成對(duì)稱分布。,靜態(tài)不平衡,特征:徑向1X波峰（垂直

34、或水平方向上） 如果機(jī)器失去平衡我們將得到頻率等于轉(zhuǎn)速的正弦時(shí)域波形，在轉(zhuǎn)速頻率（1X）處有一個(gè)高峰。 最簡(jiǎn)單的不平衡模型是將轉(zhuǎn)動(dòng)軸的重心簡(jiǎn)化到一個(gè)點(diǎn)。這種不平衡稱為靜態(tài)不平衡，因?yàn)榧词故窃谛D(zhuǎn)體不旋轉(zhuǎn)的情況下也能夠表現(xiàn)出來，如果將其放在沒有摩擦的軸承中間，重心位置將自動(dòng)回轉(zhuǎn)到最低位置。 靜態(tài)不平衡將會(huì)在旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)承載軸承上產(chǎn)生一個(gè)1X頻率的作用力，作用于兩個(gè)軸承上的作用力的方向總是相同。從這兩個(gè)軸承上采集到的振動(dòng)信號(hào)同相。,轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷,波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。 軸心軌跡為圓或橢圓。 1X頻率為主。 軸向振動(dòng)不大。 振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。 過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。,偶不平衡,特征：徑向1

35、X波峰（垂直或水平方向上） 如果機(jī)器出現(xiàn)不平衡我們將得到頻率等于旋轉(zhuǎn)速度的正弦時(shí)域波形，頻譜上在轉(zhuǎn)速頻率（1X）處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高峰。 一個(gè)旋轉(zhuǎn)體如果存在偶不平衡，就有可能形成靜態(tài)平衡（放置在無摩擦的軸承上旋轉(zhuǎn)體看起來好象剛好平衡）。但當(dāng)旋轉(zhuǎn)體發(fā)生旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，就會(huì)在它的兩個(gè)承載軸承上產(chǎn)生離心作用力，并且它們的相位相反。,不平衡: 懸吊式機(jī)器,特性：軸向和徑向上高強(qiáng)度1X波峰（垂直或水平方向上） 在外懸或懸臂式機(jī)器中，可以檢測(cè)到在水平、垂直和軸向上的高幅1X振動(dòng)。 我們能夠檢測(cè)到高幅1X振動(dòng)是因?yàn)椴黄胶馐馆S發(fā)生彎曲，使得軸承座在軸向發(fā)生移動(dòng)。常見的懸吊式旋轉(zhuǎn)體有短聯(lián)軸器泵、軸向排風(fēng)的風(fēng)扇和小型渦輪機(jī)

36、。,不平衡：垂直安裝的機(jī)器,特征：徑向1X波峰（水平方向上） 當(dāng)在徑向（水平或切線方向）測(cè)量時(shí)，頻譜又將顯示出強(qiáng)一倍頻（1X）波峰。 為了從泵的不平衡中分離出馬達(dá)不平衡，可能需要將兩者拆解開來，單獨(dú)使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)其1X頻譜。如果1X處的振幅依然很高，那么故障就出在馬達(dá)上，否則故障就出在泵上面,偏心轉(zhuǎn)子或齒輪,特征：徑向1X波峰（水平和垂直方向上） 偏心發(fā)生在旋轉(zhuǎn)體（齒輪、軸承、轉(zhuǎn)子等）旋轉(zhuǎn)中心和幾何中心線相分離的情況下。 偏心的轉(zhuǎn)子/軸承將產(chǎn)生高強(qiáng)度的徑向1X分量，特別是在平行于轉(zhuǎn)子/齒輪的方向上。這種現(xiàn)象非常常見，類似于不平衡的情況。,偏心槽輪,特征：徑向1X波峰（垂直和水平方向上） 偏心

37、發(fā)生在皮帶輪（包括槽輪和滑輪）的旋轉(zhuǎn)中心和它的幾何中心線相分離的情況下。 偏心槽輪將在徑向上產(chǎn)生高強(qiáng)度的1X分量，特別是在平行于皮帶的方向上。這種現(xiàn)象非常常見，類似于不平衡的情況。 在皮帶傳動(dòng)的機(jī)器上，在兩個(gè)組件（如馬達(dá)和風(fēng)扇）上會(huì)有高強(qiáng)度的1X振動(dòng)，但是由于轉(zhuǎn)速的變化，兩個(gè)振動(dòng)會(huì)在不同的頻率處。 檢測(cè)帶傳動(dòng)機(jī)器是否偏心的方法是將皮帶取掉后重新檢查電動(dòng)機(jī)的1X波峰。,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的診斷,出現(xiàn)2X頻率成分。 軸心軌跡成香蕉形或8字形。 振動(dòng)有方向性。 軸向振動(dòng)一般較大。 本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。,不對(duì)中,頻率：軸向1X波峰，徑向2X波峰（垂直或水平方向上） 簡(jiǎn)而言之，不對(duì)中指的就是聯(lián)接軸的中

38、心線不重合。 如果不對(duì)中軸的中心線平行但不重合，就叫做平行不對(duì)中（或相離不對(duì)中）。 如果兩條中心線相交于一點(diǎn)，就叫做軸線角度不對(duì)中。 大多數(shù)不對(duì)中是平行不對(duì)中和軸線角度不對(duì)中的組合。在一般情況下，其診斷方法是：頻譜上顯示二倍轉(zhuǎn)速頻率（2X）處的振動(dòng)為主導(dǎo)，并且1X處的振動(dòng)水平在軸向以及垂直或水平方向上增大,軸線角度不對(duì)中,特征：軸向1X波峰，軸向2X低幅波峰，徑向1X低幅波峰 如果不對(duì)中的兩個(gè)軸相交于一點(diǎn)但相互不平行，這樣的不對(duì)中稱為軸線角度不對(duì)中。 軸線角度不對(duì)中會(huì)在軸上產(chǎn)生一個(gè)彎曲作用，在頻譜上顯示為高強(qiáng)度的1X振動(dòng)和在兩端的軸承上的少量軸向2X振動(dòng)。 還會(huì)有相當(dāng)強(qiáng)的徑向（水平和垂直方向上

39、）1X和2X振動(dòng)，但是這些振動(dòng)都是同相的。 振動(dòng)在軸向上相位差為180度，而徑向上同相。,平行不對(duì)中,特征：徑向2X波峰，徑向1X低幅波峰（垂直或水平方向上） 如果不對(duì)中軸的中心線平行但不共線，這樣的不對(duì)中稱為平行不對(duì)中（或相離不對(duì)中）。 平行不對(duì)中在各個(gè)軸的聯(lián)結(jié)端產(chǎn)生剪切應(yīng)力和彎曲變形。 聯(lián)軸器兩端的軸承，會(huì)在徑向（垂直和水平方向上）上產(chǎn)生高強(qiáng)度的1X和2X振動(dòng)。在多數(shù)情況下，2X處的幅度要高于1X。 對(duì)于單純的平行不對(duì)中，軸向上1X和2X處的振幅都很小。 沿聯(lián)軸器檢測(cè)到的振動(dòng)在軸向和徑向上異相，并且軸向上的相位差為180度。,彎曲軸,特征：軸向1X波峰 軸的彎曲會(huì)引起軸向高強(qiáng)度1X振動(dòng)。如

40、果在軸的中心附近出現(xiàn)彎曲，其主導(dǎo)波峰通常出現(xiàn)在1X處，如果是在靠近聯(lián)軸器的地方則還會(huì)出現(xiàn)2X波峰。 軸向垂直和水平方向的測(cè)量通常也能得到1X和2X波峰，這兒最關(guān)鍵的就是軸向測(cè)量。 相位測(cè)量對(duì)于診斷軸的彎曲故障是非常有用的。在軸向上測(cè)得的兩端在1X處的相位，其相位差為180度。,偏翹軸承,特征：軸向1X、2X和3X波峰 軸承偏翹，屬于是不對(duì)中的一種，會(huì)產(chǎn)生明顯的軸向振動(dòng)。波峰通常位于1X、2X和3X處。 對(duì)懸吊式的泵或風(fēng)扇進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，如果出現(xiàn)了很強(qiáng)的軸向振動(dòng)，就很可能會(huì)與不對(duì)中或不平衡相混淆。但是在2X和3X處的波峰則說明軸承發(fā)生偏翹的可能性要高于不平穩(wěn)。,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的診斷,波形出現(xiàn)許

41、多毛刺。 譜圖中噪聲水平高。 出現(xiàn)精確2X，3X等成分，最高可達(dá)16X。 松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。,松動(dòng),特征： 旋轉(zhuǎn)松動(dòng)：1X諧波 結(jié)構(gòu)松動(dòng)：水平方向上的1X波峰 軸承座松動(dòng)：垂直方向上的1X、2X和3X波峰 旋轉(zhuǎn)松動(dòng)是由于旋轉(zhuǎn)體（如軸承）的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件間隙過大所引起的，而非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)是介于兩個(gè)靜止部件間的松動(dòng)，比如支撐和基礎(chǔ)之間，或軸承座和機(jī)器之間。 結(jié)構(gòu)松動(dòng)或機(jī)器與基礎(chǔ)之間連接松動(dòng)將會(huì)增大剛性最小處的1X振動(dòng)。這通常發(fā)生在水平方向上，同時(shí)還取決于機(jī)器的具體情況。,旋轉(zhuǎn)松動(dòng),特征：徑向1X諧波（嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)0.5X諧波） 軸頸（軸套）和滾動(dòng)軸承（軸承松動(dòng)）間如果出現(xiàn)過量余隙，則會(huì)

42、產(chǎn)生1X諧波，有時(shí)甚至能擴(kuò)展到10X。 過大的滑動(dòng)軸承游隙可能會(huì)產(chǎn)生后面所示的0.5X諧波。它們通常被稱為半階分量或次諧波。產(chǎn)生的主要原因是摩擦或嚴(yán)重的沖擊作用，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生1/3階的諧波。,結(jié)構(gòu)松動(dòng),特征：結(jié)構(gòu)松動(dòng)：水平方向上1X波峰 機(jī)器和它的基礎(chǔ)之間出現(xiàn)松動(dòng)，在剛性比較弱的地方就會(huì)出現(xiàn)1X振動(dòng)，這通常發(fā)生在水平方向上，但有時(shí)也要根據(jù)實(shí)際情況確定。 如果松動(dòng)嚴(yán)重，往往會(huì)產(chǎn)生低階1X諧波。很難分辨是不平衡、基礎(chǔ)松動(dòng)或者是柔性化，特別是在垂直安裝的機(jī)器上。 如果水平方向1X振動(dòng)比垂直方向上的1X振動(dòng)振幅大的多，很可能就是松動(dòng)所致。如果水平方向1X振動(dòng)比垂直方向上的1X振動(dòng)振幅小或相等，那么其

43、出現(xiàn)不平衡的可能性就比較大?；A(chǔ)松動(dòng)或基礎(chǔ)柔性化是緊固連接件的螺栓松動(dòng)、腐蝕或裂紋所致。注意：如果機(jī)器安裝基礎(chǔ)的彈性比較強(qiáng)，其水平軸向的振動(dòng)要強(qiáng)的多。 在這種情況下，相位可以作為輔助識(shí)別的手段，機(jī)器和基礎(chǔ)在垂直方向的振動(dòng)相位差為180度。,軸承座松動(dòng),特征：徑向1X、2X和3X波峰 頻譜有上顯示1X，2X和3X處有振動(dòng)分量，但通常沒有其它諧波，在嚴(yán)重的情況下還會(huì)有0.5X的的波峰。 相位也被用來輔助識(shí)別這種故障。軸承和基礎(chǔ)間有180度的相位差。,轉(zhuǎn)子摩擦,特征：徑向1X諧波（嚴(yán)重時(shí)有0.5X諧波） 摩擦表現(xiàn)出和旋轉(zhuǎn)松動(dòng)相似的特征：1X諧波和0.5X諧波。摩擦還會(huì)引起一個(gè)或多個(gè)共振（在這里所舉的

44、例子中出現(xiàn)在4X處）。,滑動(dòng)軸承游隙,特征：1X諧波 當(dāng)滑動(dòng)軸承存在游隙問題的時(shí)候，頻譜圖特征和旋轉(zhuǎn)松動(dòng)很相似。在1X處將出現(xiàn)強(qiáng)的諧波，多數(shù)情況下，垂直軸向上的振動(dòng)要高于水平方向。 在更嚴(yán)重的情況下，頻譜中還會(huì)出現(xiàn)半階甚至1/3階的諧波。,油膜渦動(dòng),特征：徑向0.380.48X波峰 發(fā)生油膜渦動(dòng)時(shí)，會(huì)在0.38X0.48X之間出現(xiàn)高強(qiáng)度振動(dòng)。波峰從來不在剛好0.5X處出現(xiàn)，而是在稍低的頻率出現(xiàn)。 渦動(dòng)是由于過大的間隙和輕微的徑向載荷，使得形成油膜，使軸頸在軸承內(nèi)做低于0.5倍轉(zhuǎn)速的振動(dòng)。,共振,特征：頻譜中通常只在一個(gè)方向有“峰丘”出現(xiàn) 共振是激振頻率達(dá)到機(jī)器的固有頻率時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。固有頻

45、率是指一個(gè)結(jié)構(gòu)在外部驅(qū)動(dòng)力作用下發(fā)生振動(dòng)的頻率。 在單個(gè)軸方向上，在“峰丘”上存在一個(gè)高幅的波峰。例如，泵的葉片通過頻率在6X的波峰，只在水平方向上出現(xiàn)振動(dòng)加劇。 如果增加（或者減少）激振頻率使共振現(xiàn)象不再發(fā)生，振幅會(huì)明顯減小。,滾動(dòng)軸承,特征：在次同步頻率出現(xiàn)波峰（帶有諧波） 滾動(dòng)軸承故障遵循典型模式，軸承會(huì)發(fā)出高頻的尖叫聲?，F(xiàn)在主要的診斷工具有HFD、峰值能量、SEE等。解調(diào)（包絡(luò)線檢測(cè)）和“峰值”也可以用來診斷軸承故障。 隨著故障的發(fā)展，在頻譜上的顯示也會(huì)隨之發(fā)生變化。在不同步頻率（如3.9X、6.45X等）處將出現(xiàn)波峰，并通常伴有諧波以及1X或保持架頻率的邊頻帶。 有四個(gè)重要的激振頻率

46、：球過內(nèi)圈頻率（BPI），球過外圈頻率（BPO），保持架頻率（FT）和球旋轉(zhuǎn)頻率（BS）。 激振頻率的四個(gè)參數(shù)：球直徑、球數(shù)、節(jié)徑和接觸角,泵/風(fēng)扇 葉片通過頻率,特征：葉片通過頻率處的波峰 所有的泵、風(fēng)扇和壓縮機(jī)通常在其葉片通過頻率處都有波峰出現(xiàn)。葉片通過頻率等于葉片數(shù)乘以軸的轉(zhuǎn)速。 如果葉片間的間隙和固定式擴(kuò)散器沒有保持相等，其波峰也會(huì)增大。它也可能是由于流道阻塞引起。 泵葉片通過頻率=葉片數(shù)x RPM 風(fēng)扇葉片通過頻率=葉片數(shù)x RPM,紊流,特征：502000 CPM的隨機(jī)振動(dòng) 紊流是由于通過風(fēng)扇/送風(fēng)機(jī)的空氣速度或壓力變化引起的。 這種情況下會(huì)產(chǎn)生低頻的隨機(jī)振動(dòng)，其頻率范圍通常是在5

47、02000 CPM之間。,氣穴現(xiàn)象,特征：高頻“噪音” 氣穴通常產(chǎn)生隨機(jī)的高頻振動(dòng)或 “噪音”。通常可以在頻譜上觀察到 “峰丘”出現(xiàn)。 氣穴現(xiàn)象通常是由于抽吸壓力不足（如吸入口壓力過低）引起的。它的聲音聽起來就好像是泵里面有砂礫一樣。,齒輪嚙合,特征：徑向100/120 Hz處的波峰 通常會(huì)在軸的轉(zhuǎn)速頻率和齒輪嚙合頻率處出現(xiàn)波峰，但是幅值不高?？赡軙?huì)出現(xiàn)2X波峰，并且在齒輪嚙合頻率附近有軸轉(zhuǎn)速頻率的邊頻帶。 對(duì)于直齒輪主要的振動(dòng)是在徑向，斜齒輪主要的振動(dòng)是在軸向。 嚙合頻率=齒數(shù)x軸的轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速=輸入轉(zhuǎn)速x主動(dòng)輪齒數(shù)/被動(dòng)輪齒數(shù),齒輪嚙合,時(shí)域波形分析對(duì)于變速箱時(shí)是很有用的，因?yàn)樵跁r(shí)域波形

48、中你可以看到每個(gè)齒嚙合對(duì)應(yīng)的脈沖。通常你可以通過研究時(shí)域波形得到齒數(shù)。根據(jù)故障的特征，齒輪每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就可以看到一個(gè)脈沖，而脈沖的幅值有大有小。,齒輪齒磨損,特征：齒輪嚙合頻率附近的1X邊頻帶 當(dāng)齒輪的齒開始發(fā)生磨損的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩件事情，第一件是齒輪嚙合頻率處邊頻帶的幅值升高，而邊頻帶的振幅決定于齒輪的轉(zhuǎn)速。 第二件事情是將出現(xiàn)齒輪固有頻率的振動(dòng)，固有頻率振動(dòng)也會(huì)有邊頻帶產(chǎn)生，并且它有很寬的基頻。 齒輪嚙合頻率=齒數(shù)x軸的轉(zhuǎn)速 輸出速度=輸入速度x主動(dòng)輪齒數(shù)/被動(dòng)輪齒數(shù),齒輪齒負(fù)載,特征：齒輪嚙合頻率處高強(qiáng)度波峰 齒輪嚙合頻率處振幅的大小決定于帶動(dòng)這個(gè)齒輪的軸的對(duì)中程度和齒輪上的載荷。齒輪嚙合

49、頻率處的有波峰并不一定意味著存在故障。,齒輪嚙合側(cè)隙,特征：嚙合頻率附近的1X邊頻帶 齒輪嚙合側(cè)隙會(huì)在嚙合頻率附近產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)速頻率邊頻帶，當(dāng)存在這個(gè)問題的時(shí)候，齒輪嚙合側(cè)隙波峰和齒輪的固有頻率波峰將隨著載荷的增加而減弱。 齒輪反抗頻率=齒數(shù)x軸的轉(zhuǎn)速 輸出速度=輸入速度x主動(dòng)輪齒數(shù)/被動(dòng)輪齒數(shù),輪齒破裂或折斷,特征： 徑向高強(qiáng)度的1X波峰 齒輪固有頻率 嚙合頻率處的1X邊頻帶 輪齒發(fā)生破裂或折斷會(huì)在齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率處將產(chǎn)生高強(qiáng)度振動(dòng)，導(dǎo)致齒輪共振。在齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率處會(huì)產(chǎn)生邊頻帶。 然而，最好的方法是觀察破裂或折斷的輪齒的時(shí)域波形，如果齒輪有12個(gè)齒，那其中一個(gè)齒的波形就會(huì)和其他不同。脈沖的時(shí)間間隔

50、等于齒輪的旋轉(zhuǎn)周期（齒上一固定點(diǎn)重復(fù)嚙合的時(shí)間差）。,輪齒破裂或折斷,聯(lián)軸器故障,特征：1X和2X波峰 如果聯(lián)軸器沒有準(zhǔn)確對(duì)中，例如法蘭盤端面不平行，在振動(dòng)頻譜上顯示出與軸線角度不對(duì)中類似的顯示。聯(lián)軸器故障是很常見的問題，通常在徑向上產(chǎn)生1X和2X的高強(qiáng)度波峰。,聯(lián)軸器磨損會(huì)產(chǎn)生不對(duì)中和松動(dòng)的所有特征。,皮帶共振,特征：徑向高強(qiáng)度的1X波峰 如果皮帶的固有頻率和主動(dòng)槽輪或被動(dòng)槽輪的轉(zhuǎn)速吻合，帶的共振會(huì)引起很高的振幅。皮帶的固有頻率可以通過改變皮帶的長(zhǎng)度或皮帶的張緊力來進(jìn)行調(diào)整。,帶滑動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn),帶滾動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn),滾動(dòng)軸承故障的診斷,1：軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。

51、2：隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。 3：還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調(diào),齒輪故障的診斷,1：齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。 2：齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。 3：隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。 4：可用倒頻譜作進(jìn)一步分析。,齒輪頻譜特點(diǎn),精密診斷的方法,頻譜分析法 每種故障有其對(duì)應(yīng)的特征頻率。據(jù)此確定機(jī)器的故障性質(zhì)和嚴(yán)重程度。 趨勢(shì)分析法、頻譜趨勢(shì)分析法 振動(dòng)的通頻幅值或特征頻率幅值，隨故障的發(fā)展而增大。據(jù)此判定機(jī)器的健康狀態(tài)，并推測(cè)其壽命。,強(qiáng)迫振動(dòng)類故障,自激振動(dòng)類故障,轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械常見故障的頻率特征,使用說明：A：優(yōu) B：良

52、 C：警戒 D：危險(xiǎn) 級(jí)：小型機(jī)械（如15KW以下電機(jī)） 級(jí)：中型機(jī)械（如1575KW電機(jī)和300KW以下機(jī)械） 級(jí)：大型機(jī)械（安裝在剛性基礎(chǔ)上） 級(jí)：大型機(jī)械（安裝在柔性基礎(chǔ)上）,設(shè)備評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),診斷實(shí)例,B30#檢測(cè)報(bào)告（一）,測(cè)點(diǎn)信息 測(cè)點(diǎn)路徑：大型廠設(shè)備部機(jī)械專檢站302500326 (B線精軋機(jī))22600101630#輥箱 采樣時(shí)間：2003-05-19 13:32:21 運(yùn)行轉(zhuǎn)速：5600轉(zhuǎn) / 分 采樣頻率：12800赫茲,時(shí)域波形,幅值譜,瀑布圖,從譜圖結(jié)構(gòu)上可以看到156.3Hz調(diào)制信號(hào)，故障特征就是存在該頻率的零部件，可以判斷是軸承故障！望及時(shí)處理！,B30#檢測(cè)報(bào)告 （二）,測(cè)量信息 所屬部門：設(shè)備部機(jī)械專檢站 設(shè)備編號(hào)：302500326(B線精軋機(jī)) 測(cè)點(diǎn)編號(hào)：22600101630#輥箱 采樣時(shí)間：2003-05-22 13:18:48 測(cè)量值：217.90 m/s2,幅值譜圖,包絡(luò)