設備振動標準及其應用ppt課件

1、 機械振動規(guī)范及運用機械振動規(guī)范及運用 第一講第一講 機械設備振動監(jiān)測診斷根底實際機械設備振動監(jiān)測診斷根底實際 第二講第二講 機械振動測試分析簡介機械振動測試分析簡介 第三講第三講 機械振動規(guī)范及運用機械振動規(guī)范及運用第一講第一講 機械振動監(jiān)測診斷根底實際機械振動監(jiān)測診斷根底實際一振動的根底實際一振動的根底實際二常用監(jiān)測診斷分析方法二常用監(jiān)測診斷分析方法三、振動分析的過程三、振動分析的過程一一 振動的根底實際振動的根底實際機械振動是指物體圍繞其平衡位置作往復交替的運動。機械振動是指物體圍繞其平衡位置作往復交替的運動。m xc xk xft() 慣性力 阻尼力 彈性力 干擾力機械振動的來源機械振

2、動的來源* *機器零件的制造公差機器零件的制造公差* *組裝時的間隙組裝時的間隙* *零件間的摩擦零件間的摩擦* *旋轉不平衡等旋轉不平衡等但有時也利用振動的特性來協(xié)助我們任務但有時也利用振動的特性來協(xié)助我們任務A A 機械振動的分類機械振動的分類B B 周期振動與簡諧振動周期振動與簡諧振動周期振動普通可看作是多個簡諧振動的疊加。周期振動普通可看作是多個簡諧振動的疊加。 簡諧振動是機械振動中最根本、最簡單的一種方式，其簡諧振動是機械振動中最根本、最簡單的一種方式，其軌跡可以看作是一個作勻速圓周運動的質點在坐標軸上的軌跡可以看作是一個作勻速圓周運動的質點在坐標軸上的投影，可用后面的數(shù)學式表示。投

3、影，可用后面的數(shù)學式表示。X= Xmsin(2t/T+)X= Xmsin(2t/T+) = Xmsin(2ft+) = Xmsin(2ft+) = Xmsin(t+) = Xmsin(t+) X- X-質點位移質點位移 Xm- Xm-位移最大值，振幅位移最大值，振幅(A)(A) T- T-周期，質點反復同一運轉所需最短時間周期，質點反復同一運轉所需最短時間 f- f-頻率，單位時間同一形狀出現(xiàn)次數(shù)，頻率，單位時間同一形狀出現(xiàn)次數(shù)，1/T1/T - - 圓頻率，圓頻率，2f2f - -初始相位角初始相位角 - -園頻率園頻率rad/s) ,f-rad/s) ,f-頻率頻率Hz) ,T-Hz) ,

4、T-周期周期s)s)振動的三個要素：振動的三個要素：幅值、頻率周期、相位幅值、頻率周期、相位 )sin(tXXm)2()2(t fSinXTtSinXXmm 其中：其中：2f f1/T振動位移、速度和加速度振動位移、速度和加速度振動位移對時間求一次、二次導數(shù)得到速度、加速度信號。振動位移對時間求一次、二次導數(shù)得到速度、加速度信號。)2sin(coscostVtVtxdtdxVmmm)sin(sinsin222tatatxdtxddtdvammmmmmmmXVXVa2n位移、速度、加速度nv = Xmsin(t+ /2)n a = 2 Xmsin(t+ )n振動速度信號比位移超前90，幅值是位移

5、信號倍；振動加速度信號比振動速度超前90，幅值是速度信號倍。常用單位常用單位n位移位移 峰峰值峰峰值 微米微米 n速度速度 有效值均方根值有效值均方根值 毫米秒毫米秒n加速度加速度 峰值峰值 米秒米秒2 2 振動波形的峰值、峰峰值、有效值和平均值振動波形的峰值、峰峰值、有效值和平均值 峰值：峰值： Xpeak= Xm Xpeak= Xm 峰峰值：峰峰值：Xp-p Xp-p 2Xm2XmTdttxTx0)(1TrmsdttxTx02)(1222prmsxxx 平均值算術平均值：有效值均方根值有效值均方根值：正弦波形的有效值：正弦波形的有效值：速度有效值均方根值速度有效值均方根值測試參數(shù)的選擇原那

6、么測試參數(shù)的選擇原那么 缺點診斷為突出缺點頻率成分，對低頻缺點引薦采用位移信號分析，對高頻缺點引薦采用速度、加速度信號。 測試參數(shù)的選擇原那么測試參數(shù)的選擇原那么 位移位移X X 與頻率與頻率f f 無關，特別適宜低頻振無關，特別適宜低頻振動選用。動選用。 速度速度 V V X X 與頻率與頻率f f成正比，通常引成正比，通常引薦選用。薦選用。 加速度加速度 A A VVX2 X2 頻率頻率f2 f2 成正比，特別適宜高頻振動選成正比，特別適宜高頻振動選用。用。 2f2f二二. .形狀監(jiān)測常用分析方法簡介形狀監(jiān)測常用分析方法簡介幅值分析振動總值、列度、變化趨幅值分析振動總值、列度、變化趨勢勢波

7、形分析：峰值變化、周期性特點波形分析：峰值變化、周期性特點頻譜分析：振動能量的頻率分布分析頻譜分析：振動能量的頻率分布分析倒頻譜分析倒頻譜分析波特圖波特圖三維譜圖三維譜圖 n沖擊頻響：測物體自振頻率沖擊頻響：測物體自振頻率n傳送函數(shù)：反響系統(tǒng)輸入、輸出信號傳送函數(shù)：反響系統(tǒng)輸入、輸出信號之間的幅頻系和相頻關系。之間的幅頻系和相頻關系。 n相關分析：用來確定輸出信號有那些相關分析：用來確定輸出信號有那些頻率成分、多大程度來自輸入信號。頻率成分、多大程度來自輸入信號。 n相位分析：設備各測點振動相位的比相位分析：設備各測點振動相位的比較。較。常見振動圖形根本概念n不同的振動形狀表示方式具有不同的特

8、點，有些缺點在某些圖形上反映不明顯，但在另外一些圖形上卻表現(xiàn)得比較突出。n常用圖形有：波形圖、頻譜圖、瀑布圖、級聯(lián)圖、趨勢圖、軸心軌跡圖、軸中心位置圖、奈奎斯特圖等。振動波形n振動信號的時間歷程表示出來。丈量到振動幅值、頻率、相位和波形變化。n振動信號能否平穩(wěn)、有沒有毛刺、削波、調頻、調幅、動搖、不穩(wěn)定等異常景象。在頻譜圖表現(xiàn)的不是很明顯。摩擦缺點時，很多毛刺或削波等，不平衡缺點為規(guī)范正弦波。幅值分析幅值分析n振動總值、振動總值、 列度的分析判別列度的分析判別n 與規(guī)范允許值比較與規(guī)范允許值比較n 與歷史統(tǒng)計值比較與歷史統(tǒng)計值比較n 與同類機組振動值比較與同類機組振動值比較n振動值變化趨勢的分

9、析判別振動值變化趨勢的分析判別n 總量值的趨勢總量值的趨勢n 頻段值的趨勢頻段值的趨勢振動頻譜n通常情況振動信號包含很多簡諧振動成分，當頻率成分較多時，從振動波形中很難直接看出波形中包含的頻率成分。作傅里葉變換求出頻率。頻譜圖將這些頻率成分和大小表示出來。n不同振動缺點所包含的振動頻率成分并不一樣。不平衡缺點主要為與轉速同頻的工頻成分；油膜振蕩缺點為與轉子系統(tǒng)固有頻率相對應的低頻成分等。與轉速相等頻率成分定義為基頻或工頻，如1x、2x、3x、1/2x。頻譜分析頻譜分析 頻譜分析是機械缺點頻譜分析是機械缺點診斷中運用得最廣泛的信號處診斷中運用得最廣泛的信號處置方法之一，大多數(shù)旋轉機械置方法之一，

10、大多數(shù)旋轉機械普通都產生帶有周期的振動信普通都產生帶有周期的振動信號，并不是都只含有單一頻率號，并不是都只含有單一頻率成分的簡諧運動，而是包含有成分的簡諧運動，而是包含有多種的頻率成分，這些頻率成多種的頻率成分，這些頻率成分往往直接與機器中各零部件分往往直接與機器中各零部件的機械物理特性聯(lián)絡在一同。的機械物理特性聯(lián)絡在一同。頻域分析的根底是頻率分析方頻域分析的根底是頻率分析方法，利用傅里葉變換，將復雜法，利用傅里葉變換，將復雜的信號分解為簡單信號的疊加。的信號分解為簡單信號的疊加。傅里葉變換：傅里葉變換： Nkkktkbtkaatx1000sincos2頻譜分析表示頻譜分析表示 0.5x 1x

11、 2x 3x 4x 5x 升、降速波德圖n以轉速為橫坐標，升降速過程中振幅和相位變化作為縱坐標得到的反映變速過程中振動變化情況的圖形。n轉子系統(tǒng)在各種轉速下的振幅和相位；轉子系統(tǒng)的臨界轉速；轉子系統(tǒng)的共振放大系數(shù)A臨/A工=38 ；轉子振型；系統(tǒng)的阻尼大小。由這些數(shù)據(jù)可以獲得有關轉子的平衡情況和振動體剛度阻尼特性等動態(tài)參數(shù)。n最大功能：判別系統(tǒng)臨界轉速，過臨界時振幅最大，相位變化最明顯受系統(tǒng)阻尼影響，不同機組過臨界相位變化幅度不同。n多次啟停過程中振動變化有沒有異常。正常情況下，升、降速過程振動根本吻合。動靜摩擦、轉子熱彎曲時，快速停機過臨界振動比開機要大。波特圖波特圖 ：轉速與振幅、相位之間

12、：轉速與振幅、相位之間的關系。的關系。 振型圖n軸系上各點振動分布情況，指點動平衡任務。選取加重平面、確定加重方式。計算得出，研討實測方法。瀑布圖n將不同時辰的頻譜圖疊加在一同，以時間作為坐標得到的三維圖形。x軸振動頻率，y軸時間，z軸振幅。n根據(jù)瀑布圖可以直觀看到不同時辰的振動頻譜，了解異常振動缺點發(fā)生時頻譜及幅值變化情況。n可以判別機器臨界轉速、振動緣由以及系統(tǒng)的阻尼等情況。n由頻譜分析儀或信號處置安裝直接顯示出來。短期趨勢圖短期趨勢圖n將振動幅值和相位隨時間變化情況表示出來?？梢詫σ欢螘r間內的振動變化情況進展分析，判別機組能否穩(wěn)定、有沒有周期性等。長期趨勢圖長期趨勢圖例如例如三、振動分析

13、的過程：三、振動分析的過程： 問診問診 監(jiān)測監(jiān)測 診斷診斷 措施措施 問診：了解設備背景，運轉環(huán)境、問診：了解設備背景，運轉環(huán)境、能夠引起振動的緣由能夠引起振動的緣由 設備構造傳動鏈參數(shù)，如齒輪齒設備構造傳動鏈參數(shù)，如齒輪齒數(shù)、軸承型號、皮帶輪直徑數(shù)、軸承型號、皮帶輪直徑 等、等、設備的動態(tài)特性等信息設備的動態(tài)特性等信息;設備運轉工況，過程參數(shù)：溫度、設備運轉工況，過程參數(shù)：溫度、壓力、轉速、負荷壓力、轉速、負荷設備維修檔案設備維修檔案監(jiān)測監(jiān)測: : 確定振動測試分析方案確定振動測試分析方案 測試轉速、負荷；測試轉速、負荷；測點位置；測試參數(shù)振動位移、速度、加速度；測點位置；測試參數(shù)振動位移、

14、速度、加速度；絕對振動、相對振動絕對振動、相對振動測試振動的方向測試振動的方向H/V/AH/V/A數(shù)據(jù)類型幅值、頻譜、波形、相位數(shù)據(jù)類型幅值、頻譜、波形、相位信號檢測類型：峰值、峰峰值、有效值信號檢測類型：峰值、峰峰值、有效值診斷：引起振動的緣由和部位診斷：引起振動的緣由和部位 振動幅值趨勢分析振動幅值趨勢分析 振動波形識別振動波形識別頻譜分析、峰值能量譜分析頻譜分析、峰值能量譜分析 頻響特性與相關分析頻響特性與相關分析瞬時頻率變化與相位分析瞬時頻率變化與相位分析措施：給出結論措施：給出結論 繼續(xù)運轉；還能運轉多久繼續(xù)運轉；還能運轉多久? ?維修、檢查；部位維修、檢查；部位? ?第二講第二講

15、機械振動測試機械振動測試一一振動傳感器種類和選擇振動傳感器種類和選擇二、振動傳感器丈量位置選擇二、振動傳感器丈量位置選擇一、振動傳感器種類和選擇n電渦流型、速度型、加速度型、電容型、電感型五類。后兩者受周圍介質影響較大，很少運用。前三種傳感器優(yōu)缺陷。n電渦流傳感器-頭部有扁平的感應線圈，高頻電纜輸出。感應線圈通上高頻電流12MHz時，線圈周圍產生高頻電磁場。周圍金屬導體外表產生感應電流，即電渦流，根據(jù)楞次定律，電渦流產生的電磁場與感應線圈電磁場方向相反，這兩個磁場疊加，改動了感應線圈的阻抗，感應線圈內阻抗變化可表示為：nZ = f,r,I,。n - 導磁系數(shù)n - 電導率n r - 線圈尺寸因

16、子n - 感應線圈與導體之間的間隔n I - 勵磁電流n - 勵磁電流圓頻率。n當金屬導體構造均勻、各向同性且,r,I,一定時，感應線圈阻抗變化是感應線圈與金屬導體之間間隔的單值函數(shù)。n, I,一定時，增大線圈尺寸r，磁場分布范圍將增大，但磁場感應強度的變化幅度減少，反之那么相反。這種傳感器的線性范圍隨感應線圈直徑增大而添加，而傳感器靈敏度單位間隙的阻抗變化值隨感應線圈直徑增大而減少。n信號經放大、檢波、濾波后，可得到一個與值成正比的輸出電壓。輸出電壓直流分量正比于感應線圈與金屬導體的靜態(tài)間隙。假設線圈與金屬板之間存在相對振動，那么有交流電壓輸出，它正比于線圈與金屬板之間的相對位移。n前置器到

17、電渦流傳感器的高頻電纜是由制造廠精心調配好的，不同型號或不同系列的傳感器不能互換，而且不能延伸或截短，最長達10米。電渦流傳感器安裝n任務溫度-最高允許溫度180，國產傳感器大部分120 以下。實踐任務溫度超越70 ，靈敏度顯著降低，還會損壞。必需安裝在軸瓦內，特制高溫傳感器允許安裝在汽封附近。n防止交叉感應-兩個傳感器不能考得太近，交叉感應，傳感器輸出靈敏度降低，要求大于2540mm。n防止側隙過小-頭部兩側存在導體，側隙較小，也使傳感器輸出靈敏度顯著降低，不僅思索冷態(tài)，而且還要思索汽缸和轉子受熱后膨脹。側隙d，頭部外露高度2d。n防止支架共振和松動-支架自振頻率高于23倍任務頻率，支架采用

18、68mm厚扁鋼，懸臂長度不超越100mm。傳感器與支架的銜接采用支架上攻絲再用鎖母拼緊。n傳感器頂部與被測物體之間的靜態(tài)間隙有要求，思索任務轉速下軸頸位置的變化。速度傳感器n目前較常見的一種振動傳感器，任務原理實踐上是一個往復式永磁小發(fā)電機。目前較常見的一種振動傳感器，任務原理實踐上是一個往復式永磁小發(fā)電機。支承不同，有相對式和絕對式兩種。支承不同，有相對式和絕對式兩種。n絕對式傳感器外殼固定在振動物體上時，整個傳感器跟著振動物體一同振動，絕對式傳感器外殼固定在振動物體上時，整個傳感器跟著振動物體一同振動，而處在空氣間隙內的動線圈是用很軟的簧片固定在外殼上的，其自振頻率很低。而處在空氣間隙內的

19、動線圈是用很軟的簧片固定在外殼上的，其自振頻率很低。當振動體頻率大于自振頻率當振動體頻率大于自振頻率1515倍時，動線圈處在相對傳感器外殼靜止形狀，倍時，動線圈處在相對傳感器外殼靜止形狀，線圈與磁鋼之間發(fā)生相對運動，線圈切割磁力線產生感應電勢：線圈與磁鋼之間發(fā)生相對運動，線圈切割磁力線產生感應電勢：nE = BLvE = BLvn B B 磁場強度磁場強度n L L 感應線圈導線長度感應線圈導線長度n v v 相對運動速度相對運動速度nB B、L L一定時，輸出電一定時，輸出電n 勢勢E E正比于振動速度正比于振動速度v v，n 一切稱它為速度傳感器，一切稱它為速度傳感器，n 或絕對式傳感器，

20、或地或絕對式傳感器，或地n 震式傳感器。震式傳感器。n相對式彈簧較硬，很少采用。相對式彈簧較硬，很少采用。n假設要獲得與振動位移成正比假設要獲得與振動位移成正比n的振動信號，傳感器輸出的的振動信號，傳感器輸出的n信號必需經積分回路。普通信號必需經積分回路。普通n在儀表內，也有單獨分別出來，在儀表內，也有單獨分別出來，n稱為速度稱為速度/ /位移轉換器位移轉換器VDCVDCn 速度傳感器安裝n方式-手扶、橡皮泥粘接、永磁吸盤固定、螺絲固定。n任務溫度-120以下，過高損壞絕緣和退磁，靈敏度降低。n防止傳感器固定不穩(wěn)和共振。n測點位置前后一致。n傳感器的互換性。n傳感器安裝方向與丈量方向一致。加速

21、度傳感器n它利用石英、陶瓷等資料壓電特性，當外力作用在這些資料上時產生電荷。這種安裝固定在振動物體上，由于物體振動產生加速度。a=2A=42f2A單幅值。n根據(jù)牛頓定律F=ma，施加在n 壓電晶體片上的作用力與重n 質量和振動加速度成正比。n 而壓電晶體片輸出電荷與作n 用在晶體片上的力成正比。n 當m一定時，傳感器輸出電荷n 與振動加速度成正比。n它不能作靜態(tài)丈量，只能動態(tài)丈量。只需在遭到延續(xù)交變力作用下，壓電晶體才干延續(xù)不斷產生電荷，在電路中構成電流、電壓。n輸出信號經過較長導線輸?shù)秸駝觾x，即使輸入阻抗很高，也會顯著降低傳感器的靈敏度，必需先送到前置放大器。n經過一次、二次積分獲得振動速度

22、、振動位移，但振動信號衰減98%以上，靈敏度缺乏，受外界干擾影響大，在汽輪發(fā)電機組上沒有廣泛運用。n對于具有滾動軸承或齒輪部件的旋轉機械來講，由于需求獲得缺點振動加速度信號，加速度得到廣泛運用。放放 大大 器器 慣慣 性性 質質 量量壓壓 電電 晶晶 體體絕絕 緣緣 體體 導導 電電 平平 面面 絕絕 緣緣 體體 預預 載載 螺螺 釘釘加速度傳感器表示圖加速度傳感器表示圖 二、振動傳感器丈量位置選擇二、振動傳感器丈量位置選擇第三講第三講 機械振動規(guī)范及運用機械振動規(guī)范及運用一、 規(guī)范的作用與制定二、 軸承振動和軸振動規(guī)范三、 規(guī)范的運用和維護值的設定四、 機械振動規(guī)范運用三例如一一 、規(guī)范的作用與制定、規(guī)范的作用與制定 1. 1. 振動規(guī)范的作用：振動規(guī)范的作用：檢查考核機器的設計程度、制造質量、安裝質檢查考核機器的設計程度、制造質量、安裝質量、檢修質量量、檢修質量保證機器平安運轉，防止發(fā)生振動事故保證機器平安運轉，防止發(fā)生振動事故 2. 2. 制定振動規(guī)范的根底：制定振動規(guī)范的根底：平安性平安性經濟性經濟性規(guī)范制定主要靠閱歷和統(tǒng)計規(guī)律規(guī)范制定主要靠閱歷和統(tǒng)計規(guī)律振動規(guī)范分類 目前最常采用的是通頻振幅來衡量機械運轉形狀目前最常采用的是通頻振幅來衡量機械運轉形狀的，根據(jù)所運用傳感器