熱電廠振動(dòng)培訓(xùn)講義

1、 戴鳳濤戴鳳濤2014.02 n 第一章第一章 振動(dòng)基礎(chǔ)振動(dòng)基礎(chǔ)n 第二章第二章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型振動(dòng)故障特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型振動(dòng)故障特征識(shí)別識(shí)別 物體相對(duì)于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)。簡(jiǎn)稱振動(dòng)。 例如，機(jī)器箱體的顫動(dòng)、管線的抖動(dòng)、葉片的擺動(dòng)等都屬于機(jī)械振動(dòng)。 振動(dòng)用基本參數(shù)、即所謂“振動(dòng)三要素” 振幅、頻率、相位加以描述。 一一 振動(dòng)的基本概念振動(dòng)的基本概念xn振幅振幅 A (Amplitude) 偏離平衡位置的數(shù)值。描述振動(dòng)的規(guī)模。n頻率頻率 f (Frequency) 描述振動(dòng)的快慢。單位為次/秒(Hz) 或次/分(c/min) 。 周期周期 T = 1/f 為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位

2、為秒。 圓頻率圓頻率 = 2 f 為每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的角度，單位為弧度/秒n初相角初相角 (Initial phase) 描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)。 一一 振動(dòng)的基本概念振動(dòng)的基本概念 一一 振幅振幅 振幅是物體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的幅度。 振幅是振動(dòng)強(qiáng)度和能量水平的標(biāo)志，是評(píng)判機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。 n瞬時(shí)值瞬時(shí)值 (Instant value) 振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。n峰值峰值 (Peak value) 振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。n平均絕對(duì)值平均絕對(duì)值 (Average absolute value)n均值均值 (Mean value)n 有效值有效值 (Root mean square val

3、ue) 振動(dòng)的均方根值 TtxTx0avd 1TtxTx0d 1TtxTx02rmsd 1xpx = x(t) 1 振幅的量值振幅的量值 正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系n峰值峰值 xp=A; 峰峰值峰峰值 xp-p=2An平均絕對(duì)值平均絕對(duì)值 xav=0.637An有效值有效值 xrms=0.707An平均值平均值簡(jiǎn)諧振動(dòng)的幅值參數(shù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的幅值參數(shù)0 x復(fù)雜振動(dòng)的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時(shí)間變化，彼此間無(wú)明確定關(guān)系正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms 一一 振幅振幅 n振幅分別用振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度值加振幅分別用振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度值加以描述

4、、度量，三者相互之間可以通過(guò)微分或積分以描述、度量，三者相互之間可以通過(guò)微分或積分進(jìn)行換算。進(jìn)行換算。n在振動(dòng)測(cè)量中，振動(dòng)位移的量值為峰峰值，單位是在振動(dòng)測(cè)量中，振動(dòng)位移的量值為峰峰值，單位是微米微米m或密耳或密耳mil；n振動(dòng)速度的量值為有效值，單位是毫米振動(dòng)速度的量值為有效值，單位是毫米/秒秒mm/s或或英寸英寸/秒秒ips；n振動(dòng)加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度振動(dòng)加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度g或米或米/秒平方秒平方m/s2，1g = 9.81m/s2。2 振幅的描述振幅的描述 2 振幅的描述振幅的描述 位移振幅位移振幅 位移描述了質(zhì)點(diǎn)偏移平衡位置的程度，反映了位移與質(zhì)點(diǎn)

5、位移描述了質(zhì)點(diǎn)偏移平衡位置的程度，反映了位移與質(zhì)點(diǎn) 的位能關(guān)系。位移大，質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能就大，因此，位移可監(jiān)測(cè)位能對(duì)部的位能關(guān)系。位移大，質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能就大，因此，位移可監(jiān)測(cè)位能對(duì)部 件的破壞作用；件的破壞作用； 位移幅值對(duì)低頻振動(dòng)信號(hào)非常敏感，異常間隙故障、磨損位移幅值對(duì)低頻振動(dòng)信號(hào)非常敏感，異常間隙故障、磨損 故障、非線性摩擦及松動(dòng)等故障，都會(huì)激勵(lì)起很大的位移響應(yīng)。故障、非線性摩擦及松動(dòng)等故障，都會(huì)激勵(lì)起很大的位移響應(yīng)。 1500rpm1500rpm以下的低速設(shè)備，以下的低速設(shè)備，一定要關(guān)注位移振幅！一定要關(guān)注位移振幅！Ad 速度振幅速度振幅 物理意義物理意義 速度是位移對(duì)時(shí)間的變化率，描述了質(zhì)點(diǎn)的

6、運(yùn)動(dòng)速率，速度是位移對(duì)時(shí)間的變化率，描述了質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率， 速度越快，動(dòng)能越大，即速度反映了質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能。速度越快，動(dòng)能越大，即速度反映了質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能。 工程意義工程意義 速度反映了分析頻段內(nèi)時(shí)間歷程信號(hào)的振動(dòng)能量，即機(jī)速度反映了分析頻段內(nèi)時(shí)間歷程信號(hào)的振動(dòng)能量，即機(jī) 器的振動(dòng)烈度，因此，速度的表征參數(shù)用有效值器的振動(dòng)烈度，因此，速度的表征參數(shù)用有效值(mm/s)(mm/s)表示。不表示。不 論是低速設(shè)備，還是高速設(shè)備，都要關(guān)注對(duì)振動(dòng)速度的測(cè)量分析。論是低速設(shè)備，還是高速設(shè)備，都要關(guān)注對(duì)振動(dòng)速度的測(cè)量分析。mAD1滾動(dòng)軸承出現(xiàn)磨損故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)速度增大滾動(dòng)軸承出現(xiàn)磨損故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)速度增大

7、 2 振幅的描述振幅的描述 加加速度振幅速度振幅 加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率（加速度是速度對(duì)時(shí)間的變化率（v/t ），是描述物體，是描述物體 速度改變快慢的物理量。速度變化量為速度改變快慢的物理量。速度變化量為0 0 ，是勻速運(yùn)動(dòng)，加速度也，是勻速運(yùn)動(dòng)，加速度也 必然為必然為“0 0”， 所以，加速度值與速度的大小沒(méi)有必然聯(lián)系。只有所以，加速度值與速度的大小沒(méi)有必然聯(lián)系。只有 在外力作用下速度發(fā)生改變時(shí)，才會(huì)使加速度增大。在外力作用下速度發(fā)生改變時(shí)，才會(huì)使加速度增大。 牛頓第二定律（牛頓第二定律（a=F/m a=F/m ）說(shuō)明，加速度幅值反映了單位質(zhì)量所）說(shuō)明，加速度幅值反映了單位質(zhì)量所 受合

8、外力的狀況，受到的合外力越大，瞬間產(chǎn)生的加速度就越大。由此推受合外力的狀況，受到的合外力越大，瞬間產(chǎn)生的加速度就越大。由此推 斷，如果振動(dòng)加速度增大，振動(dòng)系統(tǒng)必然是受到了斷，如果振動(dòng)加速度增大，振動(dòng)系統(tǒng)必然是受到了外力干擾外力干擾，因此，通過(guò)，因此，通過(guò) 監(jiān)測(cè)加速度幅值的變化，可以分析系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)加速度幅值的變化，可以分析系統(tǒng)中有沖擊力特征有沖擊力特征的振動(dòng)故障。的振動(dòng)故障。DVa2 2 振幅的描述振幅的描述振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系 )2sin(ddtAtxv)sin(dd222tAtxatAx sinl位移、速度、加速度都是同頻率的簡(jiǎn)諧波。l三者的幅值相應(yīng)為A、A、A 2。l相位關(guān)系：

9、加速度領(lǐng)先速度90; 速度領(lǐng)先位移90。xvaxva加速度加速度 (Acceleration)速度速度 (Velocity)振動(dòng)位移振動(dòng)位移 (Displacement)什么時(shí)候使用位移、速度或加速度？ 在低頻范圍內(nèi)在低頻范圍內(nèi)(10Hz)，振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動(dòng)，振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比。因?yàn)轭l率低強(qiáng)度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比。因?yàn)轭l率低意味著振動(dòng)體在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)少、過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，速度、加速度的數(shù)意味著振動(dòng)體在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)少、過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，速度、加速度的數(shù)值相對(duì)較小且

10、變化量更小，因此振動(dòng)位移能夠更清晰地反映出振動(dòng)強(qiáng)度的大值相對(duì)較小且變化量更小，因此振動(dòng)位移能夠更清晰地反映出振動(dòng)強(qiáng)度的大?。欢l率高，意味著振動(dòng)次數(shù)多、過(guò)程短，速度、尤其是加速度的數(shù)值及??；而頻率高，意味著振動(dòng)次數(shù)多、過(guò)程短，速度、尤其是加速度的數(shù)值及變化量大，因此振動(dòng)強(qiáng)度與振動(dòng)加速度成正比。變化量大，因此振動(dòng)強(qiáng)度與振動(dòng)加速度成正比。 也可以認(rèn)為，振動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的也可以認(rèn)為，振動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。 在實(shí)際應(yīng)用中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)用振動(dòng)位移的峰峰值在實(shí)際應(yīng)用

11、中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)用振動(dòng)位移的峰峰值m表示，用裝表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的振動(dòng)；一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的振動(dòng)；一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)用振動(dòng)速度的有效值備的振動(dòng)用振動(dòng)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(lái)測(cè)量；齒輪和滾動(dòng)軸承的振動(dòng)用振動(dòng)加速度的單峰值器）來(lái)測(cè)量；齒輪和滾動(dòng)軸承的振動(dòng)用振動(dòng)加速度的單峰值g表示，用加速表示，用加速度傳感器來(lái)測(cè)量。

12、度傳感器來(lái)測(cè)量。 頻率頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲是物體每秒鐘內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲 Hz。頻率是振動(dòng)特性的標(biāo)志，是分析振動(dòng)原因的重要依據(jù)。頻率是振動(dòng)特性的標(biāo)志，是分析振動(dòng)原因的重要依據(jù)。機(jī)器振動(dòng)故障的發(fā)生、發(fā)展，都會(huì)引起信號(hào)頻率結(jié)構(gòu)的變化，并且不同故機(jī)器振動(dòng)故障的發(fā)生、發(fā)展，都會(huì)引起信號(hào)頻率結(jié)構(gòu)的變化，并且不同故障所生成的頻率成分之間，交叉疊加。因此，振動(dòng)信號(hào)的幅值分析，尚不障所生成的頻率成分之間，交叉疊加。因此，振動(dòng)信號(hào)的幅值分析，尚不能對(duì)其振動(dòng)性質(zhì)、內(nèi)在變化、動(dòng)態(tài)行為、故障原因等根本問(wèn)題作出確定性能對(duì)其振動(dòng)性質(zhì)、內(nèi)在變化、動(dòng)態(tài)行為、故障原因等根本問(wèn)題作出確定性結(jié)論

13、，這些問(wèn)題的最終解決，都需要把復(fù)雜的時(shí)間歷程信號(hào)，由時(shí)域分析結(jié)論，這些問(wèn)題的最終解決，都需要把復(fù)雜的時(shí)間歷程信號(hào)，由時(shí)域分析轉(zhuǎn)換到頻域分析轉(zhuǎn)換到頻域分析頻譜分析技術(shù)。頻譜分析技術(shù)。頻譜分析是機(jī)械故障診斷中最常用的信號(hào)處理技術(shù)之一，主要解決四項(xiàng)問(wèn)題：頻譜分析是機(jī)械故障診斷中最常用的信號(hào)處理技術(shù)之一，主要解決四項(xiàng)問(wèn)題： 觀察振動(dòng)信號(hào)中的頻率成分和分布范圍；觀察振動(dòng)信號(hào)中的頻率成分和分布范圍； 計(jì)算頻率幅值（或能量）的大小；計(jì)算頻率幅值（或能量）的大?。?確定影響設(shè)備狀態(tài)的主要激振頻率；確定影響設(shè)備狀態(tài)的主要激振頻率； 識(shí)別振動(dòng)信號(hào)的相位信息（相位譜）。識(shí)別振動(dòng)信號(hào)的相位信息（相位譜）。 二二 頻率

14、頻率 tx(t) t50HzX(t1)t75HzX(t2)t100HzX(t3)通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，把復(fù)雜的時(shí)間歷程信號(hào)分解成一系列相對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)諧信號(hào)，再?gòu)念l域觀察、分析各諧波信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)和幅值。 fX(f)5075100振幅反映了設(shè)備的振動(dòng)狀況，頻譜揭示了設(shè)備振動(dòng)的頻率結(jié)構(gòu)和可能的故障原因振幅反映了設(shè)備的振動(dòng)狀況，頻譜揭示了設(shè)備振動(dòng)的頻率結(jié)構(gòu)和可能的故障原因 t+psp+st+pp通過(guò)或傳感器方法測(cè)量，有4種標(biāo)注方式 +p 正峰點(diǎn)相位； p 負(fù)峰點(diǎn)相位； +S 正零點(diǎn)相位； SS 負(fù)零點(diǎn)相位1- -91827 一一 設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法43主變流機(jī)組基本結(jié)構(gòu)與振動(dòng)測(cè)點(diǎn)示意圖 勵(lì)磁

15、機(jī) 交流機(jī) 220KW 直流機(jī) 220KW234615 5U190-4J02-H-81/L3 55Kw/3000r/min主滑油泵結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1234 一一 設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法 一一 設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià) 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)國(guó)家振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)解析重點(diǎn)國(guó)家振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)解析重點(diǎn)A AB BC CD D定義：定義： 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)國(guó)家振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)解析重點(diǎn)國(guó)家振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)解析重點(diǎn) 報(bào)警限值報(bào)警限值 振動(dòng)值振動(dòng)值B/C B/C 區(qū)邊界值區(qū)邊界值25%25% 停機(jī)限值停機(jī)限值 振動(dòng)值振動(dòng)值C/D C/D 區(qū)

16、邊界值區(qū)邊界值25% 25% 停機(jī)值！停機(jī)值！A AB BC CD D 報(bào)警值25% 停機(jī)值25% 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)A AB BC CD D1.41.422222.82.845454.54.5（7.17.1）717137372.32.371714.54.51131137.17.1（11.211.2）V V mm/sV V mm/sD D mD D m剛性支承柔性支承1515300KW300KW 160mm160mmH H 315mm315mm 中型機(jī)機(jī)器振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) A AB BC CD D2.32.329294.54.557577.17.1（11.211.2）909

17、045453.53.590907.17.11401401111（1818）V V mm/sV V mm/sD D mD D m剛性支承柔性支承300KW300KW50Mw50Mw HH315mm315mm 大型機(jī)機(jī)器振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)2 2 設(shè)備狀況的有效評(píng)價(jià)設(shè)備狀況的有效評(píng)價(jià)有效評(píng)價(jià)機(jī)器的運(yùn)行質(zhì)量，必須建立符合實(shí)際工況條件的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，這需要有兩個(gè)支持條件，一是對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備、部件有較詳細(xì)的了解；二是在工作中不斷地的積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。有些好經(jīng)驗(yàn)是可以借鑒的： 與經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)比較與經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)比較 經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)是從大量的實(shí)踐案例中提煉出來(lái)的，有較高的可信性，可 參照性?？?/p>

18、以針對(duì)不同的設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境，用成熟的標(biāo)準(zhǔn)直接進(jìn)行 評(píng)價(jià)但不能完全生搬硬套，要在應(yīng)用中比較，在比較中理解，在理 解中升華。因此熟讀、比較不同標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作。 與同類設(shè)備數(shù)據(jù)作橫向比較與同類設(shè)備數(shù)據(jù)作橫向比較 根據(jù)條件的相似性，同類設(shè)備具有相同的基礎(chǔ)條件、運(yùn)行環(huán)境，其 振動(dòng)響應(yīng)有一致性，把數(shù)據(jù)作橫向比較，能科學(xué)判斷設(shè)備異常情況 二二 設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià) 與歷史數(shù)據(jù)作縱向比較與歷史數(shù)據(jù)作縱向比較 把實(shí)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)，與自己過(guò)去的歷史數(shù)據(jù)作縱向比較，能清晰地反映 出設(shè)備自身的變化情況和運(yùn)行軌跡，即可對(duì)設(shè)備質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。 建立建全設(shè)備運(yùn)行記錄，可以對(duì)設(shè)備的健康狀況作出趨勢(shì)分析，同時(shí)

19、， 能對(duì)建立規(guī)范性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)積累大量的數(shù)據(jù)信息。15 30 5015 30 50A A m/s2HA HA m/s2V V mm/s2D D mdBdBn ndBdBdBc cdBB BA AC CD D2.5 4.5 7.12.5 4.5 7.13030808050507.0 15 207.0 15 2020 20 3030 405.0 15 205.0 15 20振動(dòng)狀況綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模型振動(dòng)狀況綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模型 振動(dòng)位移振動(dòng)位移 振動(dòng)速度振動(dòng)速度 振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度 高頻加速度高頻加速度 軸承沖擊值軸承沖擊值 軸承地毯值軸承地毯值 第二章第二章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型振動(dòng)故障特征識(shí)別旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型振動(dòng)

20、故障特征識(shí)別 n機(jī)械設(shè)備最常見(jiàn)的振動(dòng)故障形式機(jī)械設(shè)備最常見(jiàn)的振動(dòng)故障形式n軸系質(zhì)量不平衡故障軸系質(zhì)量不平衡故障n軸系對(duì)中不良故障軸系對(duì)中不良故障n軸系松動(dòng)磨損故障軸系松動(dòng)磨損故障n軸承故障軸承故障60%13%12%10%根據(jù)設(shè)備歷史振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合近幾年來(lái)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作綜合分析，根據(jù)設(shè)備歷史振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合近幾年來(lái)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作綜合分析， 機(jī)械設(shè)備存在的主要振動(dòng)故障有五種類型機(jī)械設(shè)備存在的主要振動(dòng)故障有五種類型：n其它故障其它故障 5% 第一節(jié)第一節(jié) 不平衡故障不平衡故障 2 2 軸系質(zhì)量不平衡故障產(chǎn)生的影響軸系質(zhì)量不平衡故障產(chǎn)生的影響 設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)、噪音增大；設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)、噪音增大；

21、 破壞軸系的對(duì)中聯(lián)結(jié)破壞軸系的對(duì)中聯(lián)結(jié)； 破壞軸系密封破壞軸系密封； 加速軸承損壞加速軸承損壞； 使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損； 使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)紊亂使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)紊亂；F=Me2=mr2一一 不平衡振動(dòng)故障的危害性不平衡振動(dòng)故障的危害性O(shè)LAB二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析1 1 不平衡振動(dòng)的故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)的故障機(jī)理分析 M Fe eerm m Fr通俗的講，不平衡振動(dòng)的根本原因就是旋轉(zhuǎn)體上存在者多余的質(zhì)量。因此，轉(zhuǎn)子質(zhì)量通俗的講，不平衡振動(dòng)的根本原因就是旋轉(zhuǎn)體上存在者多余的質(zhì)量。因此，轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心和旋轉(zhuǎn)中心線之間有一定的偏心距存在，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成周期性

22、的離心力干中心和旋轉(zhuǎn)中心線之間有一定的偏心距存在，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成周期性的離心力干擾，并通過(guò)擾，并通過(guò)“轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承”系統(tǒng)，在支承上產(chǎn)生動(dòng)載荷（動(dòng)反力），從而使機(jī)器產(chǎn)生系統(tǒng)，在支承上產(chǎn)生動(dòng)載荷（動(dòng)反力），從而使機(jī)器產(chǎn)生左右搖擺左右搖擺“不平衡不平衡”振動(dòng)。振動(dòng)。消除不平衡振動(dòng)的條件：消除不平衡振動(dòng)的條件：F=FrMe e2 2=mr=mr2 2 Me = mr=Ue = mr=U不平衡量不平衡量e =mrMUM =2 2 不平衡的不平衡的3 3種基本類型種基本類型 靜不平衡靜不平衡 ( (力不平衡）力不平衡）yxemUeFz2/FFA2/FFBxm旋轉(zhuǎn)軸線主慣性軸線ACB 主慣性軸線與回

23、轉(zhuǎn)軸線平行；主慣性軸線與回轉(zhuǎn)軸線平行； 轉(zhuǎn)子只存在離心慣性力，即靜不平衡力，而不平衡離心力偶為零；轉(zhuǎn)子只存在離心慣性力，即靜不平衡力，而不平衡離心力偶為零； 靜不平衡在兩軸承上存在著大小相等的對(duì)稱作用力；靜不平衡在兩軸承上存在著大小相等的對(duì)稱作用力； 靜不平衡在靜止?fàn)顟B(tài)下可以觀察到，并在重心平面內(nèi)與不平衡量的反方向施加單個(gè)靜不平衡在靜止?fàn)顟B(tài)下可以觀察到，并在重心平面內(nèi)與不平衡量的反方向施加單個(gè) 配重后可進(jìn)行校正。配重后可進(jìn)行校正。 因轉(zhuǎn)子重心線平行偏于軸線一側(cè)，軸線渦動(dòng)的軌跡呈現(xiàn)出圓柱形，這種振動(dòng)稱為圓因轉(zhuǎn)子重心線平行偏于軸線一側(cè)，軸線渦動(dòng)的軌跡呈現(xiàn)出圓柱形，這種振動(dòng)稱為圓 柱形振動(dòng)柱形振動(dòng)

24、二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析 偶不平衡偶不平衡 zx2mFB=F2*a/LF2 2ACB1mF1 1FA=F1*a/LaLyxACB轉(zhuǎn)子偶不平衡力學(xué)模型。 二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析 動(dòng)動(dòng)不平衡不平衡 z2m1maF F2 2F F1 1yxF FACBCBA二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析3 3 轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征n波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。n軸心軌跡為圓或橢圓。n1X頻率為主。n軸向振動(dòng)不大。n振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。n過(guò)臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)

25、1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析4 4 常見(jiàn)的轉(zhuǎn)子不平衡形式及特征常見(jiàn)的轉(zhuǎn)子不平衡形式及特征二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析5 5 剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡 動(dòng)平衡前需要知道轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性，轉(zhuǎn)子一般劃分成剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡前需要知道轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性，轉(zhuǎn)子一般劃分成剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子 區(qū)分剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)單方法是區(qū)分剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)單方法是 剛性轉(zhuǎn)子：剛性轉(zhuǎn)子： 工作轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速 撓性轉(zhuǎn)子：撓性轉(zhuǎn)子： 工作轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速高于

26、轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速n0n1第一臨界轉(zhuǎn)速第一臨界轉(zhuǎn)速剛性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子r/minr/minn2 剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不考慮轉(zhuǎn)子變形問(wèn)題剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不考慮轉(zhuǎn)子變形問(wèn)題 F=Me2 撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不僅要考慮振型問(wèn)題還必須考慮轉(zhuǎn)子的撓曲變形位移撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不僅要考慮振型問(wèn)題還必須考慮轉(zhuǎn)子的撓曲變形位移二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析分析 5 5 剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡條件剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡條件 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n n1800r/min1800r/min和長(zhǎng)徑比和長(zhǎng)徑比 L/D L/D 0.5、或著當(dāng)工作轉(zhuǎn)速或著當(dāng)工作轉(zhuǎn)速 n 900r/min, ,且長(zhǎng)徑比且長(zhǎng)徑比 L/D L/D 0.5、或著

27、當(dāng)工作轉(zhuǎn)速或著當(dāng)工作轉(zhuǎn)速 n 1800 r/min時(shí)，按規(guī)定轉(zhuǎn)子時(shí)，按規(guī)定轉(zhuǎn)子 必須要求作動(dòng)平衡；必須要求作動(dòng)平衡；二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析 6 6 剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法 平衡機(jī)法（平衡機(jī)法（固定式固定式/ /移動(dòng)式移動(dòng)式）力傳感器軸承架硬支承擺架傳感器彈簧板或鋼絲帶擺架軟支承擺架1 不平衡測(cè)量分析系統(tǒng)2 萬(wàn)向節(jié)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)5 可移動(dòng)支承擺架6 平衡部件7 傳感器3 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)234565abc121g35050g1550AB878 光電式相位傳感器動(dòng)平衡機(jī)基本結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)平衡模式4 拖動(dòng)電機(jī)二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析 6 6

28、剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法 平衡機(jī)法（平衡機(jī)法（固定式固定式/ /移動(dòng)式移動(dòng)式）二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析 6 6 剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法XX機(jī)組機(jī)組 泵組安裝環(huán)境31712130L: 320: 320: 350 350 直流機(jī)轉(zhuǎn)子重850KG L: 660 : 660 : 460460 L:90 820 主變流機(jī)組直流機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖二二 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析 6 6 剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法 平衡機(jī)法（平衡機(jī)法（固定式固定式/ /移動(dòng)式移動(dòng)式）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法有效化解優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：二二

29、 不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析不平衡振動(dòng)故障機(jī)理分析 一一 不對(duì)中振動(dòng)故障的基本類型不對(duì)中振動(dòng)故障的基本類型yy 第二節(jié)第二節(jié) 不對(duì)中故障不對(duì)中故障 二二 不對(duì)中的故障識(shí)別及危害不對(duì)中的故障識(shí)別及危害00（0）和（0) 第二節(jié)第二節(jié) 不對(duì)中故障不對(duì)中故障 二二 不對(duì)中的故障識(shí)別及危害不對(duì)中的故障識(shí)別及危害 (a) 端面偏擺(b) 徑向偏擺 第二節(jié)第二節(jié) 不對(duì)中故障不對(duì)中故障 在機(jī)械設(shè)備的維修工程中，多軸系設(shè)備在宏觀上存在著兩種不對(duì)中表現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備的維修工程中，多軸系設(shè)備在宏觀上存在著兩種不對(duì)中表現(xiàn) 靜態(tài)不對(duì)中靜態(tài)不對(duì)中 動(dòng)態(tài)不對(duì)中動(dòng)態(tài)不對(duì)中 動(dòng)態(tài)工況，存在不對(duì)中異常振動(dòng)特征，靜態(tài)下，存在著不對(duì)中測(cè)量

30、誤差動(dòng)態(tài)工況，存在不對(duì)中異常振動(dòng)特征，靜態(tài)下，存在著不對(duì)中測(cè)量誤差 動(dòng)態(tài)工況，軸系存在嚴(yán)重的不對(duì)中；靜態(tài)下，對(duì)中誤差卻在合格范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)工況，軸系存在嚴(yán)重的不對(duì)中；靜態(tài)下，對(duì)中誤差卻在合格范圍內(nèi) 這種狀況多發(fā)生在立式安裝的液體泵組設(shè)備上這種狀況多發(fā)生在立式安裝的液體泵組設(shè)備上 第二節(jié)第二節(jié) 不對(duì)中故障不對(duì)中故障 4.1 4.1 軸系靜態(tài)不對(duì)中的主要原因軸系靜態(tài)不對(duì)中的主要原因 軸承間隙大或裝配間隙不正常軸承間隙大或裝配間隙不正常3 3動(dòng)態(tài)不對(duì)中的主要原因動(dòng)態(tài)不對(duì)中的主要原因 彈性聯(lián)軸器配合間隙大彈性聯(lián)軸器配合間隙大 聯(lián)軸器軸頸磨損聯(lián)軸器軸頸磨損 滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承之間的間隙變化有差異滾動(dòng)軸承與滑

31、動(dòng)軸承之間的間隙變化有差異 4.2 4.2 軸系動(dòng)態(tài)不對(duì)中的軸系動(dòng)態(tài)不對(duì)中的5 5種主要原因種主要原因 轉(zhuǎn)子支承間隙異常轉(zhuǎn)子支承間隙異常 第二節(jié)第二節(jié) 不對(duì)中故障不對(duì)中故障 1 1研究軸承振動(dòng)信號(hào)的研究軸承振動(dòng)信號(hào)的目的意義目的意義狀態(tài)分析狀態(tài)分析 ？ 故障性質(zhì)故障性質(zhì) ？（內(nèi)部因素？外部因素）疲勞損傷 ？磨損 ？潤(rùn)滑 ？裝配不良 ？故障深度故障深度 ？ 2 2診斷軸承故障應(yīng)該掌握的四個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)診斷軸承故障應(yīng)該掌握的四個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié) 使用壽命的可余性 ？ 是否采取必要的技術(shù)措施 ？ 嚴(yán)謹(jǐn)劃分軸承的故障類型嚴(yán)謹(jǐn)劃分軸承的故障類型 科學(xué)選擇診斷軸承故障的技術(shù)方法科學(xué)選擇診斷軸承故障的技術(shù)方法 合理設(shè)置

32、診斷軸承故障的評(píng)價(jià)參數(shù)合理設(shè)置診斷軸承故障的評(píng)價(jià)參數(shù) 清晰梳理軸承的故障特征清晰梳理軸承的故障特征間隙 ？ 有沒(méi)有故障及有沒(méi)有故障及故障特征辨識(shí)故障特征辨識(shí) ？一一 軸承故障診斷的技術(shù)內(nèi)涵軸承故障診斷的技術(shù)內(nèi)涵 二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 1 1疲勞剝落疲勞剝落 主要原因主要原因滾動(dòng)體滾道表面承受交變載荷滾動(dòng)體滾道表面承受交變載荷軸承軸承材質(zhì)硬度低。材質(zhì)硬度低。 表現(xiàn)特點(diǎn)表現(xiàn)特點(diǎn)接觸表面出現(xiàn)剝落凹坑接觸表面出現(xiàn)剝落凹坑; ;軸承形成沖擊性振動(dòng)軸承形成沖擊性振動(dòng); ;軸承壽命離散性大。軸承壽命離散性大。 磨損擦傷磨損擦傷 主要原因主要原因滾動(dòng)體滾道之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；滾動(dòng)體滾道之

33、間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；潤(rùn)滑不良；潤(rùn)滑不良；外界灰塵、污物侵入；外界灰塵、污物侵入； 表現(xiàn)特點(diǎn)表現(xiàn)特點(diǎn)滾道工作表面粗糙；滾道工作表面粗糙；軸承間隙增大；軸承間隙增大；振動(dòng)有效值、噪音增大。振動(dòng)有效值、噪音增大。 銹蝕電蝕銹蝕電蝕 主要原因主要原因空氣中或外界水分侵入軸承；空氣中或外界水分侵入軸承；酸性或堿性物質(zhì)直接侵入軸承；酸性或堿性物質(zhì)直接侵入軸承；轉(zhuǎn)子漏電流擊穿軸承油膜。轉(zhuǎn)子漏電流擊穿軸承油膜。 表現(xiàn)特點(diǎn)表現(xiàn)特點(diǎn)軸承銹蝕、喪失工作精度軸承銹蝕、喪失工作精度工作表面早期剝落與磨損工作表面早期剝落與磨損電火花放電形成電流凹坑電火花放電形成電流凹坑 裂紋斷裂裂紋斷裂 主要原因主要原因負(fù)荷大；材料缺陷；熱處

34、理不當(dāng)負(fù)荷大；材料缺陷；熱處理不當(dāng)軸承在軸頸上的壓配過(guò)盈量太大軸承在軸頸上的壓配過(guò)盈量太大軸承潤(rùn)滑不良；裝配錯(cuò)誤。軸承潤(rùn)滑不良；裝配錯(cuò)誤。 表現(xiàn)特點(diǎn)表現(xiàn)特點(diǎn)軸承零件裂紋、斷裂；軸承零件裂紋、斷裂；抱軸、卡死抱軸、卡死軸向速度軸向速度/ /位移沖擊振動(dòng)位移沖擊振動(dòng) 2 2軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (1)(1)內(nèi)滾道損傷內(nèi)滾道損傷ZrfDdif)cos1 (21r ft沖擊周期部件固有振動(dòng)周期t 缺陷部位與缺陷部位與 滾動(dòng)體接觸產(chǎn)滾動(dòng)體接觸產(chǎn) 生沖擊脈沖生沖擊脈沖,沖擊脈沖包含沖擊脈沖包含 兩種頻率：兩種頻率： 因負(fù)荷變化與間隙影響，因負(fù)荷變化與間隙影響， 脈沖信號(hào)幅值強(qiáng)度作周期脈

35、沖信號(hào)幅值強(qiáng)度作周期 變化，變化，fi 脈沖信號(hào)幅值被脈沖信號(hào)幅值被 調(diào)制，調(diào)制頻率為：調(diào)制，調(diào)制頻率為： nfi fr (n=1,2,.)或或 nfi fc (n=1,2,.)1(1cfrf二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 2 2軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (2)(2)外滾道損傷外滾道損傷r ftfo-1 ZrfDdof)cos1 (21二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 2 2軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (3)(3)滾動(dòng)體損傷滾動(dòng)體損傷 fc； (n=1,2 。fb-1t1cfrrfDddDbf)2cos221 (2 滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率；

36、滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率； 滾動(dòng)體在保持架上的通過(guò)頻率；滾動(dòng)體在保持架上的通過(guò)頻率； 滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈或外圈的頻率。滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈或外圈的頻率。二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 2 2軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (4)(4)保持架損傷保持架損傷 rfDdicf)cos1 (21 rfDdocf)cos1 (21 二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 2 2軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (5) (5) 軸承部件固有振動(dòng)頻率分析軸承部件固有振動(dòng)頻率分析12)12(24.9KKKbhcnfrbnf/108.44二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 2

37、 2 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (6) (6) 滾動(dòng)體支承載荷變化分析滾動(dòng)體支承載荷變化分析 旋轉(zhuǎn)22.5度二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 3 3 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 (7) (7) 軸頸偏心引起的振動(dòng)分析軸頸偏心引起的振動(dòng)分析 f=nff=nfr r(n=1,2(n=1,2.) ) ？二二 軸承故障特征頻率分析軸承故障特征頻率分析 外圈損傷外圈損傷ZrfDdof)cos1(21內(nèi)圈損傷內(nèi)圈損傷ZrfDdif)cos1 (21滾動(dòng)體損傷滾動(dòng)體損傷rfDddDbf)2cos221(2 滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率；滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率； 滾動(dòng)體在保持架上的通過(guò)頻率；滾動(dòng)體在保持架上的通過(guò)頻率； 滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈