狀態(tài)監(jiān)測案例診斷與分析

1、狀態(tài)監(jiān)測案例診斷與分析狀態(tài)監(jiān)測案例診斷與分析 設(shè)備檢驗檢測院設(shè)備檢驗檢測院 郭曉翡郭曉翡 目的目的加強設(shè)備的維護和管理，減少故障停加強設(shè)備的維護和管理，減少故障停機帶來的直接與間接經(jīng)濟損失，提高設(shè)備管理機帶來的直接與間接經(jīng)濟損失，提高設(shè)備管理水平，推動技術(shù)進步，幫助企業(yè)獲取最大的經(jīng)水平，推動技術(shù)進步，幫助企業(yè)獲取最大的經(jīng)濟效益。濟效益。 定義定義設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是一種了解設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是一種了解和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體或局和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體或局部正?；虍惓?，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預(yù)報部正?；虍惓?，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預(yù)報故障

2、發(fā)展趨勢的技術(shù)。故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測所包含的領(lǐng)域設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測所包含的領(lǐng)域振動測量振動測量與分析與分析油質(zhì)檢驗油質(zhì)檢驗與分析與分析動平衡校驗動平衡校驗紅外測溫紅外測溫與成像與成像電機測試電機測試主要內(nèi)容主要內(nèi)容故障診斷基礎(chǔ)知識故障診斷基礎(chǔ)知識常用各類設(shè)備振動標準常用各類設(shè)備振動標準S8000系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用典型案例診斷與分析典型案例診斷與分析 電機診斷技術(shù)電機診斷技術(shù) 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Ri

3、ghts Reserved. 故障診斷基礎(chǔ)知識故障診斷基礎(chǔ)知識 振動振動系統(tǒng)在平衡位系統(tǒng)在平衡位置附近所做的往復(fù)運動置附近所做的往復(fù)運動（擺動）。（擺動）。 機械振動機械振動力學量（力學量（位移、速度、加速度）位移、速度、加速度）。 振動是機器進行能量交振動是機器進行能量交換過程的具體體現(xiàn)。換過程的具體體現(xiàn)。 振動是一種表象，反映振動是一種表象，反映了振動體內(nèi)在的了振動體內(nèi)在的“量化量化”過程。過程。TPQTPt術(shù)語術(shù)語 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 術(shù)語術(shù)語機械振動系統(tǒng)機械振動系統(tǒng) 機械振動所研究的對

4、象時機械或結(jié)構(gòu)，在理論分析中要將機械振動所研究的對象時機械或結(jié)構(gòu)，在理論分析中要將實際的機械或結(jié)構(gòu)抽象為實際的機械或結(jié)構(gòu)抽象為力學模型力學模型，即形成一個，即形成一個力學系統(tǒng)力學系統(tǒng)（）（作用于輸入端的外力作用于輸入端的外力）（系統(tǒng)的運動歷程系統(tǒng)的運動歷程）（力或位移等激勵信號）（ 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.機械振動的分類機械振動的分類機械振動機械振動確定振動確定振動隨機振動隨機振動分類分類 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Rese

5、rved.機械振動的分類機械振動的分類確定振動確定振動周期振動周期振動非周期振動非周期振動 分類分類 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.機械振動的分類機械振動的分類周期振動周期振動簡諧振動簡諧振動一般周期振動一般周期振動 分類分類 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.機械振動的分類機械振動的分類非周期振動非周期振動準周期振動準周期振動瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動 分類分類工程中存在的振動問題工程中存在的振動問題1、共振問題、共振問題 20

6、04 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 術(shù)語術(shù)語共振共振 當外部激振力的頻率當外部激振力的頻率和系統(tǒng)固有頻率接近時和系統(tǒng)固有頻率接近時，系統(tǒng)將產(chǎn)生強烈的振，系統(tǒng)將產(chǎn)生強烈的振動。動。 在機械設(shè)計和使用中在機械設(shè)計和使用中，對系統(tǒng)共振問題多數(shù)，對系統(tǒng)共振問題多數(shù)情況下是應(yīng)該防止或采情況下是應(yīng)該防止或采取控制措施的。利用隔取控制措施的。利用隔振系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)是振系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)是在發(fā)生強烈振動時采取在發(fā)生強烈振動時采取的減振和消振措施。的減振和消振措施。工程中存在的振動問題工程中存在的振動問題2、自激振動、自激振動 2

7、004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 術(shù)語術(shù)語自激振動自激振動 自激振動自激振動自激自激振動的引起歸于轉(zhuǎn)振動的引起歸于轉(zhuǎn)子，支撐系統(tǒng)中存子，支撐系統(tǒng)中存在某一機械能量的在某一機械能量的反饋環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)。 自激振動現(xiàn)象有油自激振動現(xiàn)象有油膜渦動和油膜振蕩膜渦動和油膜振蕩；由于轉(zhuǎn)子的內(nèi)阻；由于轉(zhuǎn)子的內(nèi)阻而引起的不穩(wěn)定自而引起的不穩(wěn)定自激振動。激振動。工程中存在的振動問題工程中存在的振動問題3、不平衡慣性力、不平衡慣性力 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Righ

8、ts Reserved. 術(shù)語術(shù)語轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子不平衡 轉(zhuǎn)子中心與回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)子中心與回轉(zhuǎn)中心不重合時，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)不重合時，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下就會產(chǎn)生不平衡力下就會產(chǎn)生不平衡力，在不平衡力的作用，在不平衡力的作用下，轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生振下，轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生振動。動。 高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機、高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械，壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械，由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡、軸承的剛度、滾衡、軸承的剛度、滾珠的缺陷、滑動軸承珠的缺陷、滑動軸承的油膜振蕩等因素的的油膜振蕩等因素的影響都會引起振動。影響都會引起振動。工程中存在的振動問題工程中存在的振動問題4非線性振動非線性振動 2004 Six Discipline

9、s Leadership Center. All Rights Reserved.術(shù)語術(shù)語 自激振動系統(tǒng)和沖擊振動系統(tǒng)自激振動系統(tǒng)和沖擊振動系統(tǒng)也都是非線性振動系統(tǒng)。存在的問也都是非線性振動系統(tǒng)。存在的問題均是非線性振動問題，只是因某題均是非線性振動問題，只是因某些系統(tǒng)的非線性特性較弱，在一定些系統(tǒng)的非線性特性較弱，在一定的精度條件下可以簡單地作為線性的精度條件下可以簡單地作為線性振動問題來處理。振動問題來處理。1 1幅幅 值值2 2頻頻 率率3 3相相 位位振動測量振動測量振動的三要素振動的三要素術(shù)語術(shù)語 定義：物體動態(tài)運動或振動的幅度，表示振動的強烈程度。定義：物體動態(tài)運動或振動的幅度，表

10、示振動的強烈程度。 振幅的大小可以表示為振幅的大小可以表示為 峰峰值峰峰值 （位移常用）（位移常用） PPPP 單峰值單峰值 （加速度常用）（加速度常用） P P 有效值有效值 （速度常用）（速度常用） RMSRMS 峰峰值峰峰值2 2單峰值單峰值2 22 2有效值有效值幅值（振幅）常用幅值（振幅）常用A A表示表示術(shù)語術(shù)語 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.術(shù)語術(shù)語振動的峰峰值、單峰值、有效值和平均值振動的峰峰值、單峰值、有效值和平均值 2004 Six Disciplines Leadership Cen

11、ter. All Rights Reserved.術(shù)語術(shù)語振動位移振動位移D D m mmilmil 1mil=25.4m 1mil=25.4m ， 1 1絲絲=10m=10m振動速度振動速度V V mm/s mm/s振動速度的有效值也稱振動烈度振動速度的有效值也稱振動烈度振動加速度振動加速度A A m/s2 g, 1g=9.8 m/s2 m/s2 g, 1g=9.8 m/s2振動加速度積分一次即為振動速度振動加速度積分一次即為振動速度積分二次即為積分二次即為振動位移。振動位移。 V V2fD2fDD D A A2f V2f V（2f2f）2D2D2D2D 2004 Six Disciplin

12、es Leadership Center. All Rights Reserved.關(guān)注設(shè)備零部件的位置精度或變形引起的破關(guān)注設(shè)備零部件的位置精度或變形引起的破壞時，則應(yīng)選擇振動位移的峰值（或峰峰值壞時，則應(yīng)選擇振動位移的峰值（或峰峰值），因為峰值反映的是位置變化的極限值。），因為峰值反映的是位置變化的極限值。位移的表征參數(shù)是位移的表征參數(shù)是峰峰值峰峰值600rpm600rpm以下的低速設(shè)備，一定要關(guān)注位移振以下的低速設(shè)備，一定要關(guān)注位移振幅！幅！位移振幅的物理和工程意義位移振幅的物理和工程意義術(shù)語術(shù)語加速度關(guān)注的是慣性力造成的影響，因為加速度關(guān)注的是慣性力造成的影響，因為加速度與慣性力成正比

13、。加速度與慣性力成正比。加速度的物理和工程意義加速度的物理和工程意義術(shù)語術(shù)語 速度關(guān)注的是零件的疲勞破壞，因為疲勞壽命速度關(guān)注的是零件的疲勞破壞，因為疲勞壽命主要取決于零件的變形能量與載荷的循環(huán)速度，振主要取決于零件的變形能量與載荷的循環(huán)速度，振動速度的均方根值正好是它們的反映動速度的均方根值正好是它們的反映 。 速度反映了分析頻段時間歷程信號的振動能量速度反映了分析頻段時間歷程信號的振動能量，即機器的振動烈度，因此，速度的表征參數(shù)用有，即機器的振動烈度，因此，速度的表征參數(shù)用有效值（效值（mm/s)mm/s)表示。表示。 不論是低速設(shè)備，還是高速設(shè)備，都要關(guān)注對不論是低速設(shè)備，還是高速設(shè)備，

14、都要關(guān)注對振動速度的測量分析。振動速度的測量分析。速度振幅的物理和工程意義速度振幅的物理和工程意義術(shù)語術(shù)語 周期：物體完成一個完整的振動所需要的周期：物體完成一個完整的振動所需要的時間，以時間，以T T0 0表示。單位一般是用表示。單位一般是用“秒秒”來表來表示。例如一個單擺，它的周期就是重錘從示。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左運動到右，再從右運動回左邊起點所需要的時間。（時域波形）要的時間。（時域波形） 頻率：是指振動物體在單位時間（頻率：是指振動物體在單位時間（1 1秒）內(nèi)秒）內(nèi)所產(chǎn)生振動的次數(shù)，即所產(chǎn)生振動的次數(shù)，即HzHz，以，以f f0 0表示

15、。很顯表示。很顯然，然，f f0 01 1T T0 0。術(shù)語術(shù)語2 2、頻率、頻率3 3、相位、相位 相位測量可用來描述某一特定時刻機器轉(zhuǎn)子的位置。相位測量可用來描述某一特定時刻機器轉(zhuǎn)子的位置。 測量相位的最準確可靠的方法是利用一個鍵相器。測量相位的最準確可靠的方法是利用一個鍵相器。1- -91827通過通過或或傳感器方法測量，有傳感器方法測量，有4 4種標注方式種標注方式 +p+p 正峰點相位；正峰點相位； p p 負峰點相位負峰點相位； +S+S 正零點相位；正零點相位； SS 負零點相位負零點相位t術(shù)語術(shù)語監(jiān)測相位識別故障監(jiān)測相位識別故障 目前，許多公司對諸如汽輪發(fā)電機組和離心式壓目前，

16、許多公司對諸如汽輪發(fā)電機組和離心式壓縮機組這樣高速、關(guān)鍵機組都采用了連續(xù)的相位監(jiān)測縮機組這樣高速、關(guān)鍵機組都采用了連續(xù)的相位監(jiān)測系統(tǒng)，作為增強防止機器損壞的保護措施。系統(tǒng)，作為增強防止機器損壞的保護措施。 1 1、檢測不對中與軸彎曲的關(guān)系、檢測不對中與軸彎曲的關(guān)系 2 2、檢測反作用力與不平衡的關(guān)系、檢測反作用力與不平衡的關(guān)系 3 3、確定共振、確定共振 4 4、指出機械松動、指出機械松動 5 5、識別轉(zhuǎn)子不平衡的類型、識別轉(zhuǎn)子不平衡的類型 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.常用的分析手段常用的分析手段時域分

17、析時域分析頻域分析頻域分析起停車分析起停車分析術(shù)語術(shù)語周期與準周期信號周期與準周期信號術(shù)語術(shù)語瞬態(tài)與離散信號瞬態(tài)與離散信號術(shù)語術(shù)語 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 汽車座椅振動汽車座椅振動 發(fā)動機發(fā)動機 輪子輪子例子例子時域分析的概念時域分析的概念自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)齒輪齒輪滾動軸承滾動軸承隨機噪聲隨機噪聲寬頻帶特征寬頻帶特征區(qū)分軸承還是齒區(qū)分軸承還是齒輪輪例子例子傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)Key Advisors(CPA, attorney)CustomersRemote Team Membe

18、rs正弦函數(shù)正弦函數(shù)紙漿機紙漿機 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 支架支架 減振措施減振措施時域波形分析的重要性時域波形分析的重要性 振動頻譜分析并不總是能提供振動的完整信息振動頻譜分析并不總是能提供振動的完整信息。有些機器問題可能振動頻率相同，但是動態(tài)。有些機器問題可能振動頻率相同，但是動態(tài)特性卻差別明顯。特性卻差別明顯。 例如一個有碎片、斷裂或變形故障齒的齒輪所例如一個有碎片、斷裂或變形故障齒的齒輪所產(chǎn)生的振動。這個有缺陷的齒在每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)中沖產(chǎn)生的振動。這個有缺陷的齒在每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)中沖擊粗糙的齒輪，于是產(chǎn)生于此有缺陷齒輪轉(zhuǎn)速擊粗糙的齒輪，于是產(chǎn)生于此有缺陷齒輪轉(zhuǎn)速相同的頻率的振動。這個振動頻率與不平衡產(chǎn)相同的頻率的振

19、動。這個振動頻率與不平衡產(chǎn)生的振動頻率相同。因此，如果僅做頻譜分析生的振動頻率相同。因此，如果僅做頻譜分析，完全有可能把這個缺陷的齒輪誤認為是一種，完全有可能把這個缺陷的齒輪誤認為是一種不平衡狀態(tài)。然而有缺陷齒輪的齒所產(chǎn)生的時不平衡狀態(tài)。然而有缺陷齒輪的齒所產(chǎn)生的時域波形明顯不同。域波形明顯不同。 基頻基頻工頻（工頻（1X1X） 頻率頻率= =轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/60 /60 齒輪嚙合頻率齒輪嚙合頻率= =齒數(shù)齒數(shù)* *轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 葉片通過頻率葉片通過頻率= =葉片數(shù)葉片數(shù)* *轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 獲得并顯示振動信號中所包含的所有振動頻率的幅值，也許是所有振動分析方法中最獲得并顯示振動信號中所包含的所有振動頻率的幅

20、值，也許是所有振動分析方法中最有用的方法。估計在旋轉(zhuǎn)機器上發(fā)生的有用的方法。估計在旋轉(zhuǎn)機器上發(fā)生的85%85%以上的機械故障可以用振動頻譜數(shù)據(jù)識別出以上的機械故障可以用振動頻譜數(shù)據(jù)識別出來。來。頻譜分析法頻譜分析法術(shù)語術(shù)語 通頻振動表示振動原始波形的振動幅值。通頻振動表示振動原始波形的振動幅值。 選頻振動表示所選定的某一頻率正弦振動的選頻振動表示所選定的某一頻率正弦振動的幅值。幅值。 工頻振動表示與所測機器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相工頻振動表示與所測機器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同的正弦振動的幅值。對于工作轉(zhuǎn)速為同的正弦振動的幅值。對于工作轉(zhuǎn)速為6000r/min6000r/min的機器，工頻振動頻率是的機器，工

21、頻振動頻率是100HZ100HZ。工頻振動又叫基頻振動。工頻振動又叫基頻振動。 基頻機器轉(zhuǎn)速基頻機器轉(zhuǎn)速/60/60術(shù)語術(shù)語波的圖波的圖奈奎斯特圖奈奎斯特圖水落圖水落圖啟停車分啟停車分析析 2004 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.exercise常用設(shè)備標準常用設(shè)備標準 1 1、常用的絕對判斷家振動標準、常用的絕對判斷家振動標準 GB / T 11348.1GB / T 11348.16(ISO 7919)6(ISO 7919)系列標準系列標準 對設(shè)備轉(zhuǎn)軸作對設(shè)備轉(zhuǎn)軸作相對振動測量；相對振動測量； GB / T 6

22、075.1GB / T 6075.16 ( ISO /10816 )6 ( ISO /10816 )系列標準系列標準在軸承座上在軸承座上作絕對振動測量作絕對振動測量 VDI2056VDI2056振動標準（得過工程師協(xié)會制定的標準）振動標準（得過工程師協(xié)會制定的標準） BS4675BS4675機械振動標準（英國標準化協(xié)會制定的標準）機械振動標準（英國標準化協(xié)會制定的標準） 2 2、常用的相對判斷標準：、常用的相對判斷標準：ISO 2372ISO 2372 3 3、石化系統(tǒng)振動標準、石化系統(tǒng)振動標準 中國石油化工總公司石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標準中國石油化工總公司石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標準(SHS 01

23、003-2004)(SHS 01003-2004)。 適用與電動機、發(fā)電機、蒸汽輪機、煙氣輪機、離適用與電動機、發(fā)電機、蒸汽輪機、煙氣輪機、離心式壓縮機、離心泵和風機，主要包括殼體振動和心式壓縮機、離心泵和風機，主要包括殼體振動和軸振兩部分。軸振兩部分。 4 4、汽輪機及汽輪發(fā)電機組振動標準、汽輪機及汽輪發(fā)電機組振動標準 殼體振動標準：功率大于殼體振動標準：功率大于50MW50MW陸地安裝的大型汽輪陸地安裝的大型汽輪發(fā)電機組發(fā)電機組ISO 10816-2:2001ISO 10816-2:2001 轉(zhuǎn)軸振動標準：轉(zhuǎn)軸振動標準：GB/T 11348.2-1997GB/T 11348.2-1997標

24、準上殼體的測試位置標準上殼體的測試位置標準上軸振的測試位置標準上軸振的測試位置 1 1、國家振動標準解析、國家振動標準解析 規(guī)定了嚴謹?shù)恼駝訙y點和測量方向，建立了以三個邊界值為框架的四規(guī)定了嚴謹?shù)恼駝訙y點和測量方向，建立了以三個邊界值為框架的四級振動量級評價體系。級振動量級評價體系。區(qū)域區(qū)域 A A機器狀況優(yōu)機器狀況優(yōu) 新交付的機器的振動值落在該區(qū)域；新交付的機器的振動值落在該區(qū)域； 區(qū)域區(qū)域 B B機器狀況良機器狀況良 振動值在該區(qū)域的機器可以長期運行振動值在該區(qū)域的機器可以長期運行；區(qū)域區(qū)域 C C機器狀況差機器狀況差 機器不宜作連續(xù)運行，應(yīng)采取措施修理；機器不宜作連續(xù)運行，應(yīng)采取措施修理

25、；區(qū)域區(qū)域 D D機器狀況劣機器狀況劣 該區(qū)域的振動烈度，足以導致機器損壞。該區(qū)域的振動烈度，足以導致機器損壞。設(shè)備振動標準與評判設(shè)備振動標準與評判A AB BC CD D1.41.422222.82.845454.54.5717137372.32.371714.54.51131137.17.1V V mm/sV V mm/sD D mD D m剛性支承剛性支承柔性支承柔性支承1515300KW 160mm300KW 160mmH H 315mm 315mm 中型機機器振動評價標準中型機機器振動評價標準 A AB BC CD D2.32.329294.54.557577.17.1909045453.53.590907.17.11401401111V V mm/sV V mm/sD D mD D