柱塞泵振動特征課件

石油礦場往復機械的故障診斷石油礦場往復機械的故障診斷11.石油礦場注水柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法的研究；2.石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)。主要進行的工作1.石油礦場注水柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法的研究；2柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法研究柱塞泵運動學與動力學分析；柱塞泵機組常見運行故障的調查分析；柱塞泵機組振動特征的初步分析；柱塞泵故障模擬臺架試驗與診斷方法的研究；柱塞泵振動能量與頻率分布特點及診斷方法的研究；柱塞泵振動診斷標準的制定柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法研究柱塞泵運動學與動力學分3組成：SYBJ軟件+采集器903G+微機用途：監(jiān)測診斷石油廠礦旋轉機械；監(jiān)測診斷石油廠礦往復機械；監(jiān)測齒輪、滾動軸承元件損傷石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)組成：石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)4提綱往復機械故障診斷概述往復運動的運動學、動力學分析石油礦場往復機械故障診斷技術研究常見運行故障調查分析診斷技術研究振動診斷標準的制定BS系列監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研制提綱往復機械故障診斷概述5一、往復機械故障診斷概述研究現狀：遠遠落后于旋轉機械的故障診斷運動形式復雜，機械運動速度多變各承力部件受力復雜結構復雜，運動件多且形狀復雜，又都載于機體內，信號難于直接測量工況復雜，外載變化幅度大信號復雜而且各部件運動信號相互干擾，故障特征信號難于提取診斷方法：振動診斷,鐵譜分析,油液分析,溫度監(jiān)測一、往復機械故障診斷概述研究現狀：遠遠落后于旋轉機械的故障診6曲柄連桿機構幾何運動關系曲柄連桿機構幾何運動關系7二、往復運動動力學分析分析目的：確定往復機械振動的激勵源活塞位移：

x=r(1-cosα)+l(1-cosβ)=r[(1-cosα)+λ(1-cos2α)/4]（其中λ=r/l=sinβ/sinα，稱為連桿長徑比）活塞運動速度：活塞運動加速度：曲柄連桿機構幾何關系二、往復運動動力學分析分析目的：確定往復機械振動的激勵源曲柄8曲柄連桿機構的運動慣性力：旋轉慣性力：

mr—旋轉總質量，包括曲軸產生的旋轉運動質量和連桿大頭轉化來的旋轉運動質量；往復慣性力：

ms—往復總質量，包括活塞組件的質量和連桿小頭部分的轉化質量；

Fl1—一階往復慣性力；Fl2—二階往復慣性力；曲柄連桿機構的運動慣性力：9三缸柱塞泵運動學、動力學分析算例：柱塞—十字頭和連桿的受力分析：曲軸的受力分析：曲軸有關尺寸計算；曲軸自重計算；曲軸系統(tǒng)質心的確定；曲柄偏心質量的求法；往復運動質量的計算（柱塞、柱塞桿、十字頭總成）；連桿質量的確定；連桿質心C和轉動慣量Ic的計算；皮帶傳動裝置的幾何尺寸及有關參數的計算計算結果三缸柱塞泵運動學、動力學分析算例：10F3xF3y-F3x-F3y-F1x-F1yFF2xF2ym2gm3gF1yF1x柱塞——十字頭和連桿的受力分析F3xF3y-F3x-F3y-F1x-F1yFF2xF2ym11F5xF5yF6xF6yF2F1mqgmcg曲軸受力簡圖曲軸F5xF5yF6xF6yF2F1mqgmcg曲軸受力簡圖曲軸12泵體所受擾力圖擾力圖泵體所受擾力圖擾力圖131#缸十字頭對導板的摩擦反力和正壓力1#缸十字頭對導板的摩擦反力和正壓力14-F6y-Φ(單位：N)曲軸主軸承所受的支承反力-F6y-Φ(單位：N)曲軸主軸承所受的支承反力15調查對象：三缸注水柱塞泵柱塞泵常見運行故障調查調查對象：三缸注水柱塞泵柱塞泵常見運行故障調查16調查單位：勝利油田東辛、現河、濱南采油廠華北油田第一采油廠，第二石油機械廠調查單位：17常見運行故障：電機：燒壞；軸承損壞傳動元件：燒皮帶；齒輪損壞泵動力端：曲軸主軸承損壞，噪聲大，振動異常曲軸軸向竄動量大，振動過大連桿大頭軸瓦螺釘松動，瓦蓋飛起，連桿大頭打壞泵殼連桿大頭軸瓦—軸徑間隙過大，軸徑磨損，振動大連桿大頭軸瓦燒死，導致連桿折斷十字頭導板拉傷，過度磨損，燒壞曲軸端部漏油常見運行故障：18常見運行故障：泵液力端閥片壽命短，尤其是排出閥片；閥桿絲扣松，打壞閥；泵閥彈簧折斷；泵頭閥座刺壞；柱塞拉傷；磨損快；連接卡子松動，振動大；柱塞密封泄露嚴重進排液管道振動大常見運行故障：19確定監(jiān)測方案：整機振動狀況的監(jiān)測；電機振動監(jiān)測；連桿大頭軸瓦間隙過大的振動監(jiān)測；曲軸軸向竄動的監(jiān)測；泵閥組件失效的監(jiān)測；柱塞、缸套處的振動監(jiān)測；滾動軸承的監(jiān)測診斷（泵曲軸、電機）；齒輪損傷的監(jiān)測；與底座連接松動的監(jiān)測。確定監(jiān)測方案：20柱塞泵振動特征的初步分析故障模擬試驗研究柱塞泵振動頻率分布特點與診斷方法研究三缸柱塞泵診斷技術研究柱塞泵振動特征的初步分析三缸柱塞泵診斷技術研究21確定測點布置方案柱塞泵振動特征的初步分析確定測點布置方案柱塞泵振動特征的初步分析22振動特征的初步研究1.泵頭測點：1H、2H、3H

4V、5V、6V頻率分布：0—60Hz80—350Hz振動特征的初步研究23振動特征的初步研究2.泵體（1）垂向測點：7V、8V、9V頻率分布：0—60Hz80—350Hz600—800Hz（2）橫向測點：11H頻率分布：0—60Hz

振動特征的初步研究24振動特征的初步研究3.柱塞缸套測點：

12V、13V、14V頻率分布：0—60Hz400—500Hz600—800Hz振動特征的初步研究25振動特征的初步研究4.泵動力端（1）測點：10V頻率分布：0—60Hz400—500Hz（2）曲軸徑向振動測點:15H,18H,16V,19V頻率分布：0—60Hz400—550Hz600—800Hz（3）曲軸軸向振動測點:17A頻率分布：25Hz

振動特征的初步研究26初步分析1.測點方案2.測量參數與取值范圍3.振動能量與頻率分布

柱塞式注水泵振動能量和頻率分布于四個特征頻段：0—60Hz低頻段；80—350Hz中低頻段；400—500Hz中頻段；600—800Hz高頻段。柱塞泵不同部位測點，其振動能量在各頻段分布不同，可依次監(jiān)測泵有關部位的振動水平和工況。初步分析27測量參數和分析頻率取值范圍1.測量參數測加速度：7V、8V、9V、10V、12V、13V、14V測位移：17A測速度：其余測點2.分析頻率取值范圍500Hz：1H、2H、3H、17A1000Hz：其余測點測量參數和分析頻率取值范圍1.測量參數28試驗目的：研究故障振動特征與診斷方法試驗對象：往復式三缸注水泵3H-8/450試驗內容：（1）基準試驗；（2）泵閥組件人造故障試驗；（3）柱塞缸套組件故障試驗；（4）加大連桿大頭軸瓦間隙試驗；（5）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙；（6）曲軸主軸承人造故障試驗故障模擬試驗研究試驗目的：研究故障振動特征與診斷方法故障模擬試驗研究29（一）泵閥組件人造故障試驗故障描述：閥片失效泵閥組件（一）泵閥組件人造故障試驗閥片失效泵閥組件30試驗目的： 模擬閥片因磨損使密封失效； 模擬實際工作中外彈簧折斷試驗測試：

將折斷的外彈簧分別放入1#、2#和3#缸測試將切槽的閥片分別放入1#、2#和3#缸測試試驗分析： 選取泵頭處測點1H，2H，3H，4V，5V和6V進行功率譜分析試驗目的：31柱塞泵振動特征課件32柱塞泵振動特征課件33柱塞泵振動特征課件34

泵閥組件故障的功率譜分析泵閥組件故障的功率譜分析35幾點認識：

1.泵頭和液缸（泵閥組件處）部位的振動能量集中于0—50Hz范圍內；2.閥片故障：H向、V向測點的主振動頻率降低，振動能量下降；3.外彈簧折斷：H向測點主振動頻率值下降，能量降低，V向測點主振動頻率未變，但振動能量下降；4.閥片故障時，泵的排出壓力波動明顯(25，23—28)幾點認識： 36（二）柱塞缸套組件故障試驗故障描述：在1#缸，用一根有縱向劃痕、銹蝕的舊柱塞代替正常的柱塞測試分析：選擇測點：1H—6V，14V—16V（二）柱塞缸套組件故障試驗37柱塞泵振動特征課件38幾點認識：柱塞缸套處有故障時：對應的H向測點的振動幅值增大，主振動頻率峰值增大；特征頻斷窗內功率增大；泵頭處V向測點對該故障不敏感。內燃機柱塞缸套磨損的模擬試驗幾點認識：39小間隙正常間隙過大間隙磨損《武漢水運工程學院學報》1985，2小間隙正常間隙過大間隙磨損《武漢水運工程40（三）曲軸——連桿軸瓦間隙加大試驗

試驗目的：模擬連桿大頭軸瓦間隙在泵運行過程中逐漸加大試驗測試：

正常：δ=0.165mm，P=24.5MPa加大1：δ=0.35mm，P=24.5MPa加大2：δ=0.50mm，P=24.5MPa分析：

選擇測點:曲軸上方泵體測點：11V，12V，13V曲軸軸承座處測點：17H，18V，20H，21V

分析方法：時間歷程振動幅值變化功率譜圖特征頻段內振動能量變化頻率成分和相應譜峰值變化（三）曲軸——連桿軸瓦間隙加大試驗41測點12V的討論：（1）時序曲線振動幅值變化測點12V的討論：42（2）特征頻段內振動能量變化δ=0.50mmδ=0.50mm12V的功率譜圖δ=0.50mm43（3）特征頻段內頻率成分/譜峰值變化柱塞泵振動特征課件44幾點認識：（1）測點12V對曲軸—連桿軸瓦間隙變化很敏感，是監(jiān)測這一變化的特征測點；（2）測點12V時序曲線振動峰值隨間隙加大而加大，等效峰值a可以作為時域監(jiān)測指標，最大峰值可以作為時域輔助監(jiān)測指標；（3）測點12V振動能量集中于中頻段（380-580Hz），該頻段是反映連桿大頭軸瓦間隙的特征頻段。內燃機連桿小頭銅套磨損模擬試驗幾點認識：45δ=0.026mmδ=0.055mmδ=0.11mm

銅套間隙不同時的譜圖《武漢水運工程學院學報》1985，2δ=0.026mmδ=0.055mmδ=0.11mm銅套46（四）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙試驗目的：研究曲軸軸向竄動量過大的特征信號試驗測試：

正常：δ=0.27mm，P=25MPa故障：δ=0.57mm，P=25MPa認識：曲軸主軸承軸向間隙變化的監(jiān)測指標（四）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙47分析：

選擇測點:19A

時域分析

分析：48δ=0.27mm5.0Hz--309.617.5Hz-694.3窗內功率：4994δ=0.57mm5.0Hz--373.317.5Hz-981.7窗內功率：6835頻域分析δ=0.27mmδ=0.57mm頻域分析491.測點19A軸向振動位移；2.測點19A功率譜圖0—60Hz窗內功率曲軸主軸承軸向間隙變化監(jiān)測指標1.測點19A軸向振動位移；曲軸主軸承軸向間隙變化監(jiān)測指標50（五）曲軸主軸承人造故障試驗故障描述：軸承外圈內側有軸向淺槽振動測試：分別以速度和高頻加速度為測量參數測17H和18V的振動信號（五）曲軸主軸承人造故障試驗51分析：1、時域分析：（比較故障前后振動幅值變化）分析：522.頻域分析（1）測速度17.5Hz--0.93625Hz----0.82917.5Hz--1.00825Hz----1.8102.頻域分析17.5Hz--0.93617.5Hz--1.53（2）測高頻加速度滾動軸承外圈有損傷時，故障特征頻率故計算得f0=38.8Hz17H外圈損傷時的功率譜（2）測高頻加速度17H外圈損傷時的功率譜54認識：主軸承座處水平方向測點對軸承故障更敏感，應作為主要監(jiān)測點；測振動速度：功率譜的譜峰值可以作為監(jiān)測指標，Vrms可以作為輔助監(jiān)測指標；測高頻加速度：時域峰值可作為監(jiān)測指標，功率譜分析可以確定滾動軸承元件損傷。認識：55振動頻率分布特點與診斷方法研究振動能量與頻率分布特點主要監(jiān)測診斷方法油田現場診斷實例頻率分布特點振動頻率分布特點與診斷方法研究振動能量與頻率分布特點頻率分布56振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（1）0-60Hz低頻段泵頭和主軸承處的振動最為明顯，表征泵的整體振級水平振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段泵頭57振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（2）80-350Hz中低頻段

泵頭處振動的部分能量集中于此頻段，表征泵閥組件工況；十字頭上方測點的部分振動能量集中于此頻段，表征連桿和十字頭處狀況振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段泵頭58振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（3）400-550Hz中頻段

曲軸上方測點振動能量集中于此頻段，表征曲柄連桿軸承和機構的振動水平；振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段曲軸59振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（4）600-900Hz高頻段

柱塞-缸套處測點有相當的振動能量集中于此頻段，可以表征柱塞缸套組件的振動水平；振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段柱塞60柱塞泵監(jiān)測診斷方法——能量法（1）監(jiān)測各特征測點時序曲線的有效值的變化，即各測點總振級水平及其變化；（2）按特征頻段建立頻段報警窗，監(jiān)測窗內功率值的變化并報警，以診斷該特征頻段表征的部位或機件是否有故障；（3）監(jiān)測各測點振動總功率的變化，預測發(fā)展趨勢，以診斷泵整體振動狀況和有關部位是否有故障；（4）測試時應同時采集泵組的運行參數。柱塞泵監(jiān)測診斷方法——能量法61診斷實例華北油田第一采油廠雁二站1#泵（3H-8/450）（1）柱塞缸套磨損（1H）修理前25Hz——8.95mm/s修理后25Hz——3.05mm/s診斷實例修理前修理后62診斷實例（1）柱塞缸套磨損（13V）123456修理前1.612.118.521.520.119.8修理后1.03.93.90.19.33.3診斷實例12363診斷實例（2）曲軸軸向竄動（17A）修理前峰值：35um修理后峰值：15.1um診斷實例修理前修理后64診斷實例華北油田第一采油廠南馬莊站1#泵（3H-8/450）（3）電機機座松動（23V）修理前峰值：6.2mm/s修理后峰值：3.5mm/s診斷實例修理前修理后65數據來源一臺新泵的臺架試驗和六臺注水泵的現場測試數據；制定方法根據統(tǒng)計學的基本原理；研究制定振動監(jiān)測判斷標準

—《柱塞泵振動監(jiān)測與評價方法》數據來源研究制定振動監(jiān)測判斷標準

—《柱塞泵振動監(jiān)測與評價方661.確定測點布置方案1.確定測點布置方案672.一臺新泵臺架試驗，求七種泵壓下各測點擬合峰值表1新泵臺架試驗各測點擬合峰值與泵壓關系

2.一臺新泵臺架試驗，求七種泵壓下各測點擬合峰值683.現場六臺泵組試驗測試，求各測點振動統(tǒng)計均值

（1）六座注水站各選一臺3H-8/450注水泵，歷時一年測試表2現場試驗泵組泵壓工況與測試次數3.現場六臺泵組試驗測試，求各測點振動統(tǒng)計均值69（2）現場試驗泵組測試數據統(tǒng)計處理（3）擬合各測點振幅泵壓數據，求y-P擬合方程（4）按擬合方程，計算各測點統(tǒng)計均值表3現場試驗各測點統(tǒng)計均值與泵壓關系

（2）現場試驗泵組測試數據統(tǒng)計處理704.依據和，求出各測點綜合統(tǒng)計均值yZ，作為基準峰值4.依據和，求出各測點綜合統(tǒng)計均值yZ715.依據yZ

，計算各測點警限值ya，單測點峰值統(tǒng)計法：

ya=ys+p0?

ys=(1+p0)ysys=yZ+N?取12種泵壓工況，制成警限值表，供用戶查用5.依據yZ，計算各測點警限值ya，單測點峰值統(tǒng)計法：72注水柱塞泵個測點警限值ya注水柱塞泵個測點警限值ya73yayz6.繪制各測點警限值ya隨泵壓變化的線圖，供用戶查用yayz6.繪制各測點警限值ya隨泵壓變化的線圖，供用戶查74為用戶提供了各個測點隨泵壓變化的警限值表和警限線圖，為制定其他往復機械的振動監(jiān)測標準提供了參考。為用戶提供了各個測點隨泵壓變化的警限值表和警限線圖，為制定其75組成：903G+SYBJ軟件+微機分析方法：多種時域、頻域分析方法時域分析：振動烈度、概率密度、概率分布，自相關，多種統(tǒng)計量（均值、方差、變異系數、峰態(tài)系數等）頻域分析：幅值譜、功率譜、頻帶譜、瀑布譜時頻域分析：倒頻譜軸承故障頻率：計算滾動軸承故障特征頻率研究開發(fā)

《石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)BS-3》組成：903G+SYBJ軟件+微機研究開發(fā)

《石油機械監(jiān)測診76時域診斷：設立警限： 建庫設定、單測點峰值統(tǒng)計、柱塞泵統(tǒng)計警限時域診斷： 機組最新監(jiān)測幅值診斷 單測點多次監(jiān)測數據診斷 單測點數據圖形診斷 單測點幅值趨勢時域診斷：77頻域診斷建立六頻段警窗頻域診斷： 機組六頻段峰值/功率診斷 單點六頻段圖形診斷 單點六頻段峰值/功率趨勢診斷 單點頻域總功率趨勢診斷泵效診斷：計算離心泵泵效齒輪、軸承監(jiān)測診斷：共振解調法報表：管理九種報表頻域診斷78柱塞泵振動特征課件79柱塞泵振動特征課件80柱塞泵振動特征課件81柱塞泵振動特征課件82石油礦場往復機械的故障診斷石油礦場往復機械的故障診斷831.石油礦場注水柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法的研究；2.石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)。主要進行的工作1.石油礦場注水柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法的研究；84柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法研究柱塞泵運動學與動力學分析；柱塞泵機組常見運行故障的調查分析；柱塞泵機組振動特征的初步分析；柱塞泵故障模擬臺架試驗與診斷方法的研究；柱塞泵振動能量與頻率分布特點及診斷方法的研究；柱塞泵振動診斷標準的制定柱塞泵振動特征、故障特征與診斷方法研究柱塞泵運動學與動力學分85組成：SYBJ軟件+采集器903G+微機用途：監(jiān)測診斷石油廠礦旋轉機械；監(jiān)測診斷石油廠礦往復機械；監(jiān)測齒輪、滾動軸承元件損傷石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)組成：石油機械監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)86提綱往復機械故障診斷概述往復運動的運動學、動力學分析石油礦場往復機械故障診斷技術研究常見運行故障調查分析診斷技術研究振動診斷標準的制定BS系列監(jiān)測診斷系統(tǒng)的研制提綱往復機械故障診斷概述87一、往復機械故障診斷概述研究現狀：遠遠落后于旋轉機械的故障診斷運動形式復雜，機械運動速度多變各承力部件受力復雜結構復雜，運動件多且形狀復雜，又都載于機體內，信號難于直接測量工況復雜，外載變化幅度大信號復雜而且各部件運動信號相互干擾，故障特征信號難于提取診斷方法：振動診斷,鐵譜分析,油液分析,溫度監(jiān)測一、往復機械故障診斷概述研究現狀：遠遠落后于旋轉機械的故障診88曲柄連桿機構幾何運動關系曲柄連桿機構幾何運動關系89二、往復運動動力學分析分析目的：確定往復機械振動的激勵源活塞位移：

x=r(1-cosα)+l(1-cosβ)=r[(1-cosα)+λ(1-cos2α)/4]（其中λ=r/l=sinβ/sinα，稱為連桿長徑比）活塞運動速度：活塞運動加速度：曲柄連桿機構幾何關系二、往復運動動力學分析分析目的：確定往復機械振動的激勵源曲柄90曲柄連桿機構的運動慣性力：旋轉慣性力：

mr—旋轉總質量，包括曲軸產生的旋轉運動質量和連桿大頭轉化來的旋轉運動質量；往復慣性力：

ms—往復總質量，包括活塞組件的質量和連桿小頭部分的轉化質量；

Fl1—一階往復慣性力；Fl2—二階往復慣性力；曲柄連桿機構的運動慣性力：91三缸柱塞泵運動學、動力學分析算例：柱塞—十字頭和連桿的受力分析：曲軸的受力分析：曲軸有關尺寸計算；曲軸自重計算；曲軸系統(tǒng)質心的確定；曲柄偏心質量的求法；往復運動質量的計算（柱塞、柱塞桿、十字頭總成）；連桿質量的確定；連桿質心C和轉動慣量Ic的計算；皮帶傳動裝置的幾何尺寸及有關參數的計算計算結果三缸柱塞泵運動學、動力學分析算例：92F3xF3y-F3x-F3y-F1x-F1yFF2xF2ym2gm3gF1yF1x柱塞——十字頭和連桿的受力分析F3xF3y-F3x-F3y-F1x-F1yFF2xF2ym93F5xF5yF6xF6yF2F1mqgmcg曲軸受力簡圖曲軸F5xF5yF6xF6yF2F1mqgmcg曲軸受力簡圖曲軸94泵體所受擾力圖擾力圖泵體所受擾力圖擾力圖951#缸十字頭對導板的摩擦反力和正壓力1#缸十字頭對導板的摩擦反力和正壓力96-F6y-Φ(單位：N)曲軸主軸承所受的支承反力-F6y-Φ(單位：N)曲軸主軸承所受的支承反力97調查對象：三缸注水柱塞泵柱塞泵常見運行故障調查調查對象：三缸注水柱塞泵柱塞泵常見運行故障調查98調查單位：勝利油田東辛、現河、濱南采油廠華北油田第一采油廠，第二石油機械廠調查單位：99常見運行故障：電機：燒壞；軸承損壞傳動元件：燒皮帶；齒輪損壞泵動力端：曲軸主軸承損壞，噪聲大，振動異常曲軸軸向竄動量大，振動過大連桿大頭軸瓦螺釘松動，瓦蓋飛起，連桿大頭打壞泵殼連桿大頭軸瓦—軸徑間隙過大，軸徑磨損，振動大連桿大頭軸瓦燒死，導致連桿折斷十字頭導板拉傷，過度磨損，燒壞曲軸端部漏油常見運行故障：100常見運行故障：泵液力端閥片壽命短，尤其是排出閥片；閥桿絲扣松，打壞閥；泵閥彈簧折斷；泵頭閥座刺壞；柱塞拉傷；磨損快；連接卡子松動，振動大；柱塞密封泄露嚴重進排液管道振動大常見運行故障：101確定監(jiān)測方案：整機振動狀況的監(jiān)測；電機振動監(jiān)測；連桿大頭軸瓦間隙過大的振動監(jiān)測；曲軸軸向竄動的監(jiān)測；泵閥組件失效的監(jiān)測；柱塞、缸套處的振動監(jiān)測；滾動軸承的監(jiān)測診斷（泵曲軸、電機）；齒輪損傷的監(jiān)測；與底座連接松動的監(jiān)測。確定監(jiān)測方案：102柱塞泵振動特征的初步分析故障模擬試驗研究柱塞泵振動頻率分布特點與診斷方法研究三缸柱塞泵診斷技術研究柱塞泵振動特征的初步分析三缸柱塞泵診斷技術研究103確定測點布置方案柱塞泵振動特征的初步分析確定測點布置方案柱塞泵振動特征的初步分析104振動特征的初步研究1.泵頭測點：1H、2H、3H

4V、5V、6V頻率分布：0—60Hz80—350Hz振動特征的初步研究105振動特征的初步研究2.泵體（1）垂向測點：7V、8V、9V頻率分布：0—60Hz80—350Hz600—800Hz（2）橫向測點：11H頻率分布：0—60Hz

振動特征的初步研究106振動特征的初步研究3.柱塞缸套測點：

12V、13V、14V頻率分布：0—60Hz400—500Hz600—800Hz振動特征的初步研究107振動特征的初步研究4.泵動力端（1）測點：10V頻率分布：0—60Hz400—500Hz（2）曲軸徑向振動測點:15H,18H,16V,19V頻率分布：0—60Hz400—550Hz600—800Hz（3）曲軸軸向振動測點:17A頻率分布：25Hz

振動特征的初步研究108初步分析1.測點方案2.測量參數與取值范圍3.振動能量與頻率分布

柱塞式注水泵振動能量和頻率分布于四個特征頻段：0—60Hz低頻段；80—350Hz中低頻段；400—500Hz中頻段；600—800Hz高頻段。柱塞泵不同部位測點，其振動能量在各頻段分布不同，可依次監(jiān)測泵有關部位的振動水平和工況。初步分析109測量參數和分析頻率取值范圍1.測量參數測加速度：7V、8V、9V、10V、12V、13V、14V測位移：17A測速度：其余測點2.分析頻率取值范圍500Hz：1H、2H、3H、17A1000Hz：其余測點測量參數和分析頻率取值范圍1.測量參數110試驗目的：研究故障振動特征與診斷方法試驗對象：往復式三缸注水泵3H-8/450試驗內容：（1）基準試驗；（2）泵閥組件人造故障試驗；（3）柱塞缸套組件故障試驗；（4）加大連桿大頭軸瓦間隙試驗；（5）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙；（6）曲軸主軸承人造故障試驗故障模擬試驗研究試驗目的：研究故障振動特征與診斷方法故障模擬試驗研究111（一）泵閥組件人造故障試驗故障描述：閥片失效泵閥組件（一）泵閥組件人造故障試驗閥片失效泵閥組件112試驗目的： 模擬閥片因磨損使密封失效； 模擬實際工作中外彈簧折斷試驗測試：

將折斷的外彈簧分別放入1#、2#和3#缸測試將切槽的閥片分別放入1#、2#和3#缸測試試驗分析： 選取泵頭處測點1H，2H，3H，4V，5V和6V進行功率譜分析試驗目的：113柱塞泵振動特征課件114柱塞泵振動特征課件115柱塞泵振動特征課件116

泵閥組件故障的功率譜分析泵閥組件故障的功率譜分析117幾點認識：

1.泵頭和液缸（泵閥組件處）部位的振動能量集中于0—50Hz范圍內；2.閥片故障：H向、V向測點的主振動頻率降低，振動能量下降；3.外彈簧折斷：H向測點主振動頻率值下降，能量降低，V向測點主振動頻率未變，但振動能量下降；4.閥片故障時，泵的排出壓力波動明顯(25，23—28)幾點認識： 118（二）柱塞缸套組件故障試驗故障描述：在1#缸，用一根有縱向劃痕、銹蝕的舊柱塞代替正常的柱塞測試分析：選擇測點：1H—6V，14V—16V（二）柱塞缸套組件故障試驗119柱塞泵振動特征課件120幾點認識：柱塞缸套處有故障時：對應的H向測點的振動幅值增大，主振動頻率峰值增大；特征頻斷窗內功率增大；泵頭處V向測點對該故障不敏感。內燃機柱塞缸套磨損的模擬試驗幾點認識：121小間隙正常間隙過大間隙磨損《武漢水運工程學院學報》1985，2小間隙正常間隙過大間隙磨損《武漢水運工程122（三）曲軸——連桿軸瓦間隙加大試驗

試驗目的：模擬連桿大頭軸瓦間隙在泵運行過程中逐漸加大試驗測試：

正常：δ=0.165mm，P=24.5MPa加大1：δ=0.35mm，P=24.5MPa加大2：δ=0.50mm，P=24.5MPa分析：

選擇測點:曲軸上方泵體測點：11V，12V，13V曲軸軸承座處測點：17H，18V，20H，21V

分析方法：時間歷程振動幅值變化功率譜圖特征頻段內振動能量變化頻率成分和相應譜峰值變化（三）曲軸——連桿軸瓦間隙加大試驗123測點12V的討論：（1）時序曲線振動幅值變化測點12V的討論：124（2）特征頻段內振動能量變化δ=0.50mmδ=0.50mm12V的功率譜圖δ=0.50mm125（3）特征頻段內頻率成分/譜峰值變化柱塞泵振動特征課件126幾點認識：（1）測點12V對曲軸—連桿軸瓦間隙變化很敏感，是監(jiān)測這一變化的特征測點；（2）測點12V時序曲線振動峰值隨間隙加大而加大，等效峰值a可以作為時域監(jiān)測指標，最大峰值可以作為時域輔助監(jiān)測指標；（3）測點12V振動能量集中于中頻段（380-580Hz），該頻段是反映連桿大頭軸瓦間隙的特征頻段。內燃機連桿小頭銅套磨損模擬試驗幾點認識：127δ=0.026mmδ=0.055mmδ=0.11mm

銅套間隙不同時的譜圖《武漢水運工程學院學報》1985，2δ=0.026mmδ=0.055mmδ=0.11mm銅套128（四）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙試驗目的：研究曲軸軸向竄動量過大的特征信號試驗測試：

正常：δ=0.27mm，P=25MPa故障：δ=0.57mm，P=25MPa認識：曲軸主軸承軸向間隙變化的監(jiān)測指標（四）曲軸主軸承加大軸向安裝間隙129分析：

選擇測點:19A

時域分析

分析：130δ=0.27mm5.0Hz--309.617.5Hz-694.3窗內功率：4994δ=0.57mm5.0Hz--373.317.5Hz-981.7窗內功率：6835頻域分析δ=0.27mmδ=0.57mm頻域分析1311.測點19A軸向振動位移；2.測點19A功率譜圖0—60Hz窗內功率曲軸主軸承軸向間隙變化監(jiān)測指標1.測點19A軸向振動位移；曲軸主軸承軸向間隙變化監(jiān)測指標132（五）曲軸主軸承人造故障試驗故障描述：軸承外圈內側有軸向淺槽振動測試：分別以速度和高頻加速度為測量參數測17H和18V的振動信號（五）曲軸主軸承人造故障試驗133分析：1、時域分析：（比較故障前后振動幅值變化）分析：1342.頻域分析（1）測速度17.5Hz--0.93625Hz----0.82917.5Hz--1.00825Hz----1.8102.頻域分析17.5Hz--0.93617.5Hz--1.135（2）測高頻加速度滾動軸承外圈有損傷時，故障特征頻率故計算得f0=38.8Hz17H外圈損傷時的功率譜（2）測高頻加速度17H外圈損傷時的功率譜136認識：主軸承座處水平方向測點對軸承故障更敏感，應作為主要監(jiān)測點；測振動速度：功率譜的譜峰值可以作為監(jiān)測指標，Vrms可以作為輔助監(jiān)測指標；測高頻加速度：時域峰值可作為監(jiān)測指標，功率譜分析可以確定滾動軸承元件損傷。認識：137振動頻率分布特點與診斷方法研究振動能量與頻率分布特點主要監(jiān)測診斷方法油田現場診斷實例頻率分布特點振動頻率分布特點與診斷方法研究振動能量與頻率分布特點頻率分布138振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（1）0-60Hz低頻段泵頭和主軸承處的振動最為明顯，表征泵的整體振級水平振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段泵頭139振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（2）80-350Hz中低頻段

泵頭處振動的部分能量集中于此頻段，表征泵閥組件工況；十字頭上方測點的部分振動能量集中于此頻段，表征連桿和十字頭處狀況振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段泵頭140振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（3）400-550Hz中頻段

曲軸上方測點振動能量集中于此頻段，表征曲柄連桿軸承和機構的振動水平；振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段曲軸141振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段（4）600-900Hz高頻段

柱塞-缸套處測點有相當的振動能量集中于此頻段，可以表征柱塞缸套組件的振動水平；振動能量與頻率分布特點—四個特征頻段柱塞142柱塞泵監(jiān)測診斷方法——能量法（1）監(jiān)測各特征測點時序曲線的有效值的變化，即各測點總振級水平及其變化；（2）按特征頻段建立頻段報警窗，監(jiān)測窗內功率值的變化并報警，以診斷該特征頻段表征的部位或機件是否有故障；（3）監(jiān)測各測點振動總功率的變化，預測發(fā)展趨勢，以診斷泵整體振動狀況和有關部位是否有故障；（4）測試時應同時采集泵組的運行參數。柱塞泵監(jiān)測診斷方法——能量法143診斷實例華北油田第一采油廠雁二站1#泵（3H-8/450）（1）柱塞缸套磨損（1H）修理前25Hz——8.95mm/s修理后25Hz——3.05mm/s診斷實例修理前修理后144診斷實例（1）柱