機(jī)械設(shè)備故障診斷的現(xiàn)場開展

2022/11/16機(jī)械設(shè)備故障診斷現(xiàn)場開展機(jī)械設(shè)備故障診斷的關(guān)鍵點(diǎn)（4個(gè)W）振動(dòng)——機(jī)械的脈搏振動(dòng)參數(shù)的選擇振動(dòng)幅值的表示方法振動(dòng)測點(diǎn)的布置振動(dòng)測試工況及測試周期頻帶設(shè)置測試前的準(zhǔn)備2022/11/16故障診斷的目的機(jī)械設(shè)備故障診斷的目的：When？Why？What？Where？故障在出現(xiàn)哪里？是什么樣的故障？故障產(chǎn)生的原因？故障什么時(shí)候發(fā)生？2022/11/16故障診斷的目的

圖1設(shè)備的浴盆曲線2022/11/16振動(dòng)——機(jī)械的脈搏當(dāng)機(jī)器工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)；當(dāng)機(jī)器內(nèi)部發(fā)生異常時(shí)，會(huì)隨之出現(xiàn)振動(dòng)加大和工作性能的變化，根據(jù)對機(jī)械振動(dòng)信號的測量和分析，不用停機(jī)和解體方式，就可對機(jī)器的劣化程度和故障性質(zhì)有所了解，這就是振動(dòng)測量技術(shù)。也就是說給機(jī)器“搭脈”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，50~70%的機(jī)械故障通過振動(dòng)形式表現(xiàn)出來。2022/11/16“當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域，在不停機(jī)情況下測試獲得的參數(shù)中，包含信息量最豐富的是振動(dòng)信號?！?/p>

----ArtCrawford（美國振動(dòng)學(xué)之父）振動(dòng)——機(jī)械的脈搏振動(dòng)分析是設(shè)備管理中實(shí)現(xiàn)預(yù)測維修的基本手段：頻域分析，使用快速傅立葉變換（FFT）將x(t)變換成頻率f

的函數(shù)X(f)。時(shí)域分析，將振動(dòng)作為時(shí)間t的函數(shù)x(t)來觀測。2022/11/16如何選擇振動(dòng)參數(shù)

加速度速度位移

accelerationvelocitydisplacement

位移D

速度V

加速度A

<1000Hz10~1000Hz>1000Hz

美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSIS218-1980

位移D

速度V

加速度A

m,mm,umm/s,mm/sm/s2,g=9.81m/s2

常用單位

2022/11/16振動(dòng)幅值的表示方法峰值（單峰值P，峰峰值P－P）均方根值（有效值RMS）平均值（AV）2022/11/16振動(dòng)測點(diǎn)的布置振動(dòng)測點(diǎn)選擇原則：1，測點(diǎn)應(yīng)選擇信號傳遞路線最短捷的位置，并盡量減少中間界面

2，選擇能反映機(jī)器工作狀態(tài)的信號反應(yīng)比較敏感的部位作為測點(diǎn)。如軸承痤、機(jī)座，一般都選為典型測點(diǎn)。3，測點(diǎn)應(yīng)固定下來，選擇好測點(diǎn)后在該點(diǎn)做標(biāo)記。2022/11/16振動(dòng)測點(diǎn)的布置一般情況下，都要用三個(gè)方向的振動(dòng)來評定，因?yàn)橄蟮皖l振動(dòng)(對于高頻振動(dòng)，一般無方向性，通常只從一個(gè)方向來測量)在一個(gè)測點(diǎn)上，由于載荷的影響或故障的變化，造成這個(gè)測點(diǎn)在三個(gè)方向上的振動(dòng)的變化是不一樣的，總有一個(gè)或兩個(gè)方向上會(huì)有敏感的反應(yīng)。例如：不平衡在水平方向上表現(xiàn)突出，不同軸則反應(yīng)在軸向上，而機(jī)器松動(dòng)在垂直方向上容易發(fā)生。制定測點(diǎn)布置的方案是關(guān)系到測量結(jié)果的一件十分重要的工作。此前應(yīng)做好兩項(xiàng)準(zhǔn)備。第一，查閱有關(guān)機(jī)械設(shè)備的技術(shù)文件和圖紙資料，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)、故障機(jī)理等要有一個(gè)透徹的了解。第二，要到現(xiàn)場實(shí)地考察，主要察看傳感器的安裝位置是否安全可靠，測點(diǎn)布置的方案一旦形成，要繪制測點(diǎn)布置圖，并給每一個(gè)測點(diǎn)編號，以備考。2022/11/16測量工況及測量周期測量工況包含：

輕載與重載，快速與慢速，高壓與低壓，啟動(dòng)與停機(jī)等

定期的狀態(tài)監(jiān)測與趨勢分析時(shí)

：

一般選擇機(jī)器的穩(wěn)定工況即機(jī)器在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工況

給機(jī)器作故障診斷時(shí)：

在現(xiàn)場許可的條件下，我們一般選擇最能暴露機(jī)器故障的工況

2022/11/16測量工況及測量周期

測試周期必須和機(jī)器設(shè)備的技術(shù)狀況同步。

對于一般轉(zhuǎn)速的、劣化過程發(fā)展緩慢的機(jī)器設(shè)備，可采用周期性的測試方法，也稱為離線監(jiān)測；而對于高速旋轉(zhuǎn)的、其劣化異變是瞬時(shí)發(fā)生的機(jī)器設(shè)備，則需要進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤實(shí)時(shí)測量，也稱為在線監(jiān)測。

必須對機(jī)器的劣化速度進(jìn)行充分的研究。

振動(dòng)測量周期2022/11/16頻帶設(shè)置選擇頻帶設(shè)置相關(guān)因素：設(shè)備轉(zhuǎn)速（nRPM）、轉(zhuǎn)頻（order）、設(shè)備結(jié)構(gòu)、故障類型根據(jù)所測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障選擇頻帶

故障類型

測量類型

頻帶設(shè)置不對中、不平衡松動(dòng)、共振，皮帶速度頻譜圖加速度時(shí)域圖500Hz

滾動(dòng)軸承故障加速度時(shí)域圖加速度頻譜圖70×RPM齒輪故障速度時(shí)域圖頻譜圖3.5GMF2022/11/16測試前的準(zhǔn)備被測機(jī)器設(shè)備的技術(shù)調(diào)研

制訂測試方案

確定測試的技術(shù)路線

頻率計(jì)算

繪制機(jī)器簡圖，注上測點(diǎn)編號

選擇振動(dòng)參數(shù)，振動(dòng)幅值，頻帶以及測試工況

2022/11/16信號獲取2022/11/16FFT信號處理2022/11/16每種設(shè)備故障產(chǎn)生特定的振動(dòng)模式設(shè)備故障診斷振動(dòng)測試可以提供整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的信息

振動(dòng)頻率是由設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和運(yùn)行速度確定的2022/11/16案例分析1，不平衡

2，不對中

3，機(jī)械松動(dòng)4，滾動(dòng)軸承2022/11/16不平衡－原因原因部件裝配不當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片或葉輪上雜質(zhì)堆積旋轉(zhuǎn)元件的磨損部件斷裂或失落新進(jìn)來的設(shè)備沒有關(guān)于平衡的規(guī)格書,或規(guī)格書不正確2022/11/16不平衡－特征特征在轉(zhuǎn)速的1倍頻上有高的徑向峰值在轉(zhuǎn)速的1倍頻上軸向振動(dòng)較低轉(zhuǎn)速的倍頻較低在時(shí)域波形中，有明顯的1倍轉(zhuǎn)速的正弦形式將導(dǎo)致發(fā)生其它故障類型，特別是松動(dòng)2022/11/16不平衡－案例1（渦輪機(jī)）2022/11/16不平衡－案例12022/11/16不平衡－案例22022/11/16不平衡－案例12022/11/16不平衡－案例1分析：時(shí)域波形顯示出了正弦特性頻域波形：在四個(gè)徑向測點(diǎn)（TOH、TIH、TOV、TIV）上的轉(zhuǎn)速頻率處均表現(xiàn)出了較大的振動(dòng),徑向振動(dòng)小

2022/11/16不平衡－案例1診斷結(jié)論：該渦輪機(jī)出現(xiàn)了不平衡故障

2022/11/16不對中－類型類型：偏移不對中

角向不對中

軸承不對中

2022/11/16不對中－特征

特征:軸向的轉(zhuǎn)速2倍頻占主導(dǎo)地位軸向的轉(zhuǎn)速1倍頻、2倍頻、和3倍頻讀數(shù)大徑向的轉(zhuǎn)速1倍頻、2倍頻、和3倍頻讀數(shù)大高于4倍頻轉(zhuǎn)速的諧頻較低接手兩端的相位讀數(shù)有180度的相位差2022/11/16不對中－案例1（WMH-PUMP

）2022/11/16不對中－案例12022/11/16不對中－案例12022/11/16不對中－案例12022/11/16不對中－案例2（風(fēng)機(jī)）2022/11/16不對中－案例22022/11/16不對中－案例22022/11/16不對中－案例22022/11/16機(jī)械松動(dòng)－類型結(jié)構(gòu)松動(dòng)：機(jī)座松動(dòng)箱體分裂軸承端蓋松動(dòng)軸承支架松動(dòng)

轉(zhuǎn)動(dòng)部分松動(dòng):輪葉松動(dòng)風(fēng)扇松動(dòng)軸承松動(dòng)聯(lián)軸節(jié)松動(dòng)

2022/11/16機(jī)械松動(dòng)－特征特征：頻域波形：大量諧波成分，特別是3－10×RPM；偶爾會(huì)有次諧波時(shí)域波形：雜亂，無規(guī)律2022/11/16機(jī)械松動(dòng)－案例（泵）2022/11/16機(jī)械松動(dòng)－案例2022/11/16機(jī)械松動(dòng)－案例2022/11/16軸承故障－特征特征：頻域波形：對應(yīng)軸承故障頻率的諧波

2022/11/16軸承故障－故障頻率特征故障頻率是轉(zhuǎn)速乘以下系數(shù)：FTF:保持架BSF:滾珠BPFO:外圈BPFI:內(nèi)圈內(nèi)圈產(chǎn)生的振動(dòng)幅值最低2022/11/16軸承故障－故障頻率