電廠轉(zhuǎn)動設(shè)備振動案例講解與分析課件

1、探討課題：電廠轉(zhuǎn)動設(shè)備振動案例講解與分析培訓(xùn)部門：培 訓(xùn) 人：培訓(xùn)日期：1、專業(yè)術(shù)語解釋2、振動的測量方法3、振動的分類4、常見引起振動故障的原因5、案例講解1、機械振動 物體相對于平衡位置所作的往復(fù)運動稱為機械振動。簡稱振動。 例如，機器箱體的顫動、管線的抖動、葉片的擺動等都屬于機械振動。 振動用基本參數(shù)、即所謂“振動三要素” 振幅、頻率、相位加以描述。u振幅：振幅是物體動態(tài)運動或振動的幅度。振幅是振動強度振動強度和能量水平能量水平的標(biāo)志，是評判機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)u峰峰值、單峰值、有效值1.振幅的量值可以表示為峰峰值（pp）、單峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。2.峰峰值

2、是整個振動歷程的最大值，即正峰與負(fù)峰之間的差值；3.單峰值是正峰或負(fù)峰的最大值；有效值即均方根值。 只有在純正弦波(如簡諧振動)的情況下，單峰值等于峰峰值的1/2，4.有效值等于單峰值的0.707倍，平均值等于單峰值的0.637倍；平均值在振動測量中很少使用。5.它們之間的換算關(guān)系是：峰峰值2單峰值20.707有效值。此換算關(guān)系并無多大的實用價值，只是說明振幅在表示為峰峰值、峰值、有效值時，數(shù)值不同、相差很大。u振動烈度是振動標(biāo)準(zhǔn)中的通用術(shù)語，是描述一臺機器振動狀態(tài)的特征量。在我國及國際振動標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都規(guī)定振動烈度的度量值為振動速度的有效值。u在對一般轉(zhuǎn)動設(shè)備進行振動監(jiān)測時，應(yīng)測量振動速度的

3、有效值（并要求在靠近軸承位置處的水平、垂直、軸向三個方向上進行測量，取最大值），因為只有振動烈度才有振動標(biāo)準(zhǔn)可以參照u頻率、周期u頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲 Hz。 頻率是振動特性的標(biāo)志，是分析振動原因的重要依據(jù)。u周期T是物體完成一個振動過程所需要的時間，單位是秒 s 。u例如一個單擺，它的周期就是重錘從左運動到右，再從右運動回左邊起點所需要的時間。 頻率與周期互為倒數(shù)，f1/T。 對旋轉(zhuǎn)機械來說，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程，為一個周期，或者說振動循環(huán)變化了一次。因此轉(zhuǎn)速n、角速度都可以看作頻率，稱為旋轉(zhuǎn)頻率、轉(zhuǎn)速頻率、圓頻率，或n、f不分，都直接簡稱為頻率，它

4、們之間的換算關(guān)系為：f = n/60，2f2n/600.1n，其中轉(zhuǎn)速n的單位為轉(zhuǎn)/分鐘r/min，角速度的單位為弧度/秒rad/su倍頻、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻、工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻u倍頻就是用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來表示的振動頻率。u一倍頻，即實際運行轉(zhuǎn)速頻率又稱為工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻u例如，某機器的實際運行轉(zhuǎn)速n為6000 r/min，那么，轉(zhuǎn)速頻率n/606000/60100Hz，其工頻為100Hz，二倍頻為200Hz，半頻為50Hz。u通頻振動、選頻振動u通頻振動是原始的、未經(jīng)傅里葉變換分解處理的、由各頻率振動分量相互迭加后的總振動。其振動波形是復(fù)雜的波形。u選頻振動是從通頻振動中所分解出來的、

5、振動波形是單一正弦波的、某一選定頻率的振動（如工頻、0.5倍頻、二倍頻、）相位角由轉(zhuǎn)角wt與初相位角 兩部分組成， 即 = wt + 。相位表示振動質(zhì)點的相對位置。不同振源產(chǎn)生的信號都有各自的相位。相位相同會引起合拍共振產(chǎn)生嚴(yán)重后果。相位相反，會產(chǎn)生互相抵消的作用，起到減振的效果。u振動的測量主要可以根據(jù)以下3中方式表示：u振動位移、振動速度、振動加速度。u振幅分別用振動位移、振動速度、振動加速度值加以描述、度量，三者相互之間可以通過微分或積分進行換算。在振動測量中，除特別注明外，習(xí)慣上，振動振動位移的量值為峰峰值位移的量值為峰峰值，單位是微米m或密耳mil；振動速度的量值為有效值振動速度的量

6、值為有效值，單位是毫米/秒mm/s或英寸/秒ips；振動加速度的量值是單峰值振動加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度g或米/秒平方m/s2，1g = 9.81m/s2u在低頻范圍內(nèi)，振動強度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動強度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動強度與加速度成正比。u因為頻率低意味著振動體在單位時間內(nèi)振動的次數(shù)少、過程時間長，速度、加速度的數(shù)值相對較小且變化量更小，因此振動位移能夠更清晰地反映出振動強度的大??；而頻率高，意味著振動次數(shù)多、過程短，速度、尤其是加速度的數(shù)值及變化量大，因此振動強度與振動加速度成正比u同時也可以這樣理解：振動位移具體地反映了間隙的大小，振動速度反映了能

7、量的大小，振動加速度反映了沖擊力的大小u實際應(yīng)用時，大型旋轉(zhuǎn)機械的振動用振動位移的峰峰值m表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來測量轉(zhuǎn)子軸頸的振動；一般轉(zhuǎn)動設(shè)備的振動用振動速度的有效值mm/s表示，用手持式或裝在設(shè)備殼體上靠近軸承處的磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器（如今主要是加速度傳感器）來測量；齒輪和滾動軸承的振動用振動加速度的單峰值g表示，用加速度傳感器來測量按照ISO2372可以把對應(yīng)設(shè)備按照以下分類：u小型轉(zhuǎn)機，如15 kW以下的電機；u 安裝在剛性基礎(chǔ)上的中型轉(zhuǎn)機，功率在300 kW以下；u大型轉(zhuǎn)機，機器支承系統(tǒng)為剛性支承狀態(tài)；u 大型轉(zhuǎn)機，機器支承系統(tǒng)為撓性支承狀態(tài)按

8、照ISO3945可以把對應(yīng)設(shè)備按照以下分類：u當(dāng)支座的固有頻率大于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，為剛性支承狀態(tài)；u當(dāng)支座的固有頻率小于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，為撓性支承狀態(tài)uISO32373和DIN45665 電動機振動標(biāo)準(zhǔn)1電動機按其中心高度(H)分為三個類型，中心高度越大，振動閾值越大2電動機狀態(tài)判別分為三個等級：正常、良好、特佳。3本標(biāo)準(zhǔn)是指電動機在空轉(zhuǎn)（不帶負(fù)荷）條件下的閾值。4診斷參數(shù)為速度有效值(Vrms)。u水電部汽輪發(fā)電機組振動標(biāo)準(zhǔn)（軸承雙振幅允許值）1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測點位置在軸承處的垂直和水平方向。2閾值的大小取決于汽輪機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速愈大，振動位移允許值愈小。3狀態(tài)評判分為三個等級

9、：“優(yōu)”、“良”、“合格”。4診斷參數(shù)為位移峰峰值(即雙振幅)。u離心鼓風(fēng)機和壓縮機技術(shù)振動標(biāo)準(zhǔn)注：1本標(biāo)準(zhǔn)按轉(zhuǎn)速將離心鼓風(fēng)機和壓縮機分為4個類型，轉(zhuǎn)速越高，允許振動值越小。2測點部位分兩種型式：主軸軸承和齒輪箱軸承，后者振動值允差略高予前者。3診斷參數(shù)為振動位移峰峰值(雙幅)。按對系統(tǒng)輸入不同的分類u自由振動：系統(tǒng)初始干擾或原有的外激振力取消后產(chǎn)生的振動，即當(dāng)系統(tǒng)的平衡被破壞后，沒有外力作用而只靠其彈性恢復(fù)力來維持的振動。u強迫振動：系統(tǒng)在外力作用下被迫產(chǎn)生的振動。u自激振動：由于系統(tǒng)具有非振蕩性能源和反饋特性，并有能源補充，而產(chǎn)生的一種穩(wěn)定的周期性振蕩u按照系統(tǒng)的輸出特性分類u簡諧振動：振

10、動量的時間歷程為單一正弦或余弦函數(shù)的振動。u非簡諧周期振動：振動量為時間的周期函數(shù)，而又不是簡諧振動的振動。即簡諧振動之外的周期振動。u瞬態(tài)振動：振動量為時間的非周期函數(shù)，且通常只在一定的時間段內(nèi)發(fā)生的振動。u準(zhǔn)周期振動：u隨機振動：振動量不是時間的確定性函數(shù)按振動頻率分類按振動頻率分類按照振動頻率的高低，通常把振動分為三類按照振動頻率的高低，通常把振動分為三類u低頻振動：低頻振動： f 10Hz1000Hz1000Hz1.各種不同類型的故障所引起的振動都有各自的特征頻率。u轉(zhuǎn)子不平衡的振動頻率是工頻u齒式聯(lián)軸器（帶中間齒套）不對中的振動頻率是二倍頻u油膜渦動的振動頻率是0.5倍頻(實際上要小

11、一點)2.由各頻率成分的幅值大小和分布情況，從中查找出發(fā)生了異常變化的頻率，再聯(lián)系故障特征頻率探索構(gòu)成振動激振力的來源，是判別振動故障類型通常采用的診斷方法。3.但是反過來，某種振動頻率又和多種類型的故障有關(guān)聯(lián)。例如，動不平衡的特征頻率是工頻，但不能說工頻高就是發(fā)生了動不平衡，因為某些軸承及不對中等故障的振動頻率也是工頻。因此，頻率和振動故障的對應(yīng)關(guān)系并不是唯一的。為了得到正確的診斷結(jié)論，需要對各種振動信息進行綜合分析u工頻成分在所有情況下都存在，工頻幅值幾乎總是最大，應(yīng)該在其發(fā)生異常增大的情況下才視為故障特征頻率。 工頻所對應(yīng)的故障類型相對較多。u多數(shù)（60以上）為不平衡故障，如轉(zhuǎn)子發(fā)生機械

12、損傷脫落（斷葉片、葉輪破裂等）、結(jié)垢、初始不平衡，以及軸彎曲等；u相當(dāng)數(shù)量（接近40）為軸承偏心類故障，如間隙過大、軸承合金磨損、軸頸與軸承偏心、軸承座剛度差異過大等；此外，還有剛性聯(lián)軸器的角度（端面）不對中；支座、殼體、基礎(chǔ)的松動、變形、裂縫等支承剛度異常引起的振動或共振；運行轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速；發(fā)電機及電動機轉(zhuǎn)子偏心等。u二倍頻成分在所有情況下也都存在，幅值往往低于工頻的一半，常伴有呈遞減狀的三倍頻、四倍頻，也應(yīng)該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。u 二倍頻所對應(yīng)的故障類型較為集中。絕大多數(shù)為不對中（含聯(lián)軸器）故障XX 廠#42 凝結(jié)泵振動處理1 振動概況#42 凝泵電機小修前振動正常，小

13、修時更換了泵與電機的連接短軸，并對電機進行了檢查。小修后電機振動超標(biāo)，動平衡加重后振動在 100um 左右，偏大。2 振動分析及處理u#42 凝泵投入運行后，電機振動數(shù)值較動平衡后有所增加，且隨著運行時間的增加，振動有不斷上漲的趨勢。被迫切換到 41 凝泵運行。在 41 凝泵運行的情況下，對 42 凝泵電機振動進行了測量。測量結(jié)果表明，電機上軸承南北方向振動很不穩(wěn)定，在 90180m 之間波動；東西方向相對穩(wěn)定，基本保持在 150160m。對其進行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)南北方向工頻成分只有 70m 左右，但卻存在著大量的低頻成分，這也是該方向振動不穩(wěn)定的主要原因；而東西方向以工頻成分為主，低頻成分很少

14、。分析認(rèn)為，42 凝泵電機振動超標(biāo)首先有 41 凝泵對它的影響，這可以從 42凝泵電機即使在停運的情況下其南北方向的振動就達到了30110m得到證實；其次，從其自身來講，南北方向（凝泵出水方向）剛度差也是不爭的事實。針對這種情況，決定在凝泵南北方向加支撐來提高其剛度。加支撐后，南北方向振動有所好轉(zhuǎn)，但東西方向無大的改善。隨后，上海電機廠來人對該泵電機又進行了一次動平衡，處理后振動無改善。以上現(xiàn)象表明該電機目前的振動不是單純的平衡問題，有可能是凝泵-電機系統(tǒng)修后出現(xiàn)了 結(jié)構(gòu)共振。要想解決該問題，必須從根本上改變凝泵-電機整個系統(tǒng)的振動特性。經(jīng)研究決定，更換備用電機是最為便捷的辦法。更換電機后，東

15、西、南北方向振動仍很大，超過 200um，但以工頻成分為主。通過動平衡加重 700 克后，42 凝泵電機的振動：東西方向為 40m 左右，南北方向亦不超過 50m，振動達到了優(yōu)良。3 結(jié)論及評述（1）該凝泵電機由于立式安裝，系統(tǒng)阻尼小，對外界擾動較敏感，易于發(fā)生結(jié)構(gòu)共振；在實際檢修中，要提高檢修質(zhì)量、嚴(yán)格控制工藝標(biāo)準(zhǔn)，盡量減小來自外部的擾動力。（2）發(fā)生共振后，首先可以采用精確動平衡將不平衡激振力降到最低，在動平衡時， 由于兩臺泵并列運行時相互影響很大， 盡量在單臺運行時進行。 另外，還可采取增加系統(tǒng)剛性消除薄弱環(huán)節(jié)、避開共振方向等措施。uXX 廠 廠 3 機 機 2 號立式凝結(jié)水泵振動診斷及

16、處理1 振動概況 該泵是 600MW 機組立式凝結(jié)水泵，泵出安裝地面到電機頂高約 5 米。該泵原工作轉(zhuǎn)速是 1490RPM，電機頂部振動 50 微米。變頻改造后在 750rpm 時電機上部水平振動 185-220，下部 78-95。過了 750RPM 后，隨轉(zhuǎn)速升高，振動逐漸下降。u振動測試分析及處理 現(xiàn)場測試表明在 760-780rpm， 電機振動能達到 300-400 左右。 隨轉(zhuǎn)速上升，振動逐漸下降，到 1494rpm 振動降到：電機上部 45，電機下部 13。升降速過程重復(fù)性很好。在各轉(zhuǎn)速下振動頻譜是一倍頻。以上現(xiàn)象表明泵電機系統(tǒng)在760-780rpm 存在共振， 其共振頻率是13Hz

17、。分析認(rèn)為制造廠在設(shè)計時，是按 1490RPM 定速設(shè)計，1490RPM 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開了共振轉(zhuǎn)速 760-780rpm，而改變頻后，在 760-780rpm 區(qū)間距共振轉(zhuǎn)速太近，所以導(dǎo)致在 750rpm 下運行越振越大。在現(xiàn)場做軸系高速動平衡，以降低 750rpm 下的振動為主要目的，同時對890rpm、1043 rpm、 1194rpm 、1346 rpm、 1494 rpm 下的振動綜合考慮。在電機上部加重輪盤上加重 260 克，使各轉(zhuǎn)速下振動都降到 60 以下。u結(jié)論及評述 該凝泵電機變頻改造后由于工作轉(zhuǎn)速區(qū)間的擴大，導(dǎo)致其中包含了系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速區(qū)間的擴大，導(dǎo)致其中包含了系統(tǒng)的共振

18、轉(zhuǎn)速， 在不改變系統(tǒng)特性的情況下， 可通過軸系平衡降低殘余激振力來解決問題。現(xiàn)場動平衡也表明加重靈敏度敏度很高，屬于共振。uXX 廠#11 一次風(fēng)機電機振動故障診斷u1 振動概況 該一次風(fēng)機電機運行中聲音異常，針對這種情況2009 年 3 月兩次到現(xiàn)場對該風(fēng)機電機軸承進行了故障診斷，時隔半個月。為了比較，同時測了同一臺爐的11、12 一次風(fēng)機電機軸承振動。u 振動分析及處理u從現(xiàn)場兩次測得的振動數(shù)值看，11 一次風(fēng)機兩端軸承各方向振動幅值均在 10 以內(nèi)；但振速卻達到了 23.4mm/s，加速度達到了 15.318.4 m/s,明顯偏大。與同時測量的12 一次風(fēng)機電機軸承比較，12 一次風(fēng)機電

19、機振動幅值與11 相當(dāng)，亦在 10 以內(nèi)；但振速、加速度要小得多。11 振速是12 的 58倍，加速度是12 的 10 余倍。另外軸承溫度、噪聲方面11 也要比12 明顯。高一些。而且比較兩次振動測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，12 風(fēng)機的振動基本保持穩(wěn)定，而11 風(fēng)機的振動有增加的趨勢，說明11 風(fēng)機的確存在故障。對11 一次風(fēng)機電機做頻譜分析，頻譜很豐富，高低頻均大量存在，數(shù)值與工頻相當(dāng)甚至更甚。判斷軸承保持架及內(nèi)、外環(huán)損壞的可能性大。鑒于當(dāng)時11 電機的整體振動水平還不算大，建議觀察運行，并加強監(jiān)測，特別是重點關(guān)注振速和加速度的變化趨勢及軸承溫度等， 如發(fā)現(xiàn)有明顯的、 進一步增加的趨勢振速和加速度的變

20、化趨勢及軸承溫度等， 如發(fā)現(xiàn)有明顯的、 進一步增加的趨勢就要采取措施； 如沒有進一步的變化， 堅持到 4 月份的小修中再對該風(fēng)機電機軸承進行全面檢查處理。在 5 月份檢修中解體檢查軸承損壞，更換軸承后正常。u結(jié)論及評述 通過兩臺風(fēng)機振動位移、振速、振動加速度比較和振動頻譜分析，對11一次風(fēng)機電機的 軸承故障可以進行正確的判斷。uXX 廠 2 號爐 A 引風(fēng)機振動診斷及處理u1 振動概況 該引風(fēng)機是軸流式單風(fēng)輪靜葉可調(diào)，風(fēng)機轉(zhuǎn)子支撐軸承在風(fēng)機缸內(nèi)。電機與風(fēng)機轉(zhuǎn)子通過加長軸和兩個彈性聯(lián)軸器連接。本次大修前該風(fēng)機振動很小，本次檢修為了查軸承，要解體軸承箱，必須要把風(fēng)輪拆下來。 拆風(fēng)輪后發(fā)現(xiàn)風(fēng)輪與軸配合的圓孔橢圓了， 左右各有 30 絲間隙，同時發(fā)現(xiàn)軸細(xì)。對軸進行了噴涂、車削，裝風(fēng)輪時軸粗了，修風(fēng)輪孔，把基準(zhǔn)修掉了，回裝后振動很大。廠經(jīng)兩次解體檢修仍然振動很大