旋轉設備常見故障分析判斷知識講座最新課件

設備狀態(tài)監(jiān)測與

故障診斷技術及應用設備狀態(tài)監(jiān)測與

故障診斷技術及應用1旋轉設備常見故障分析知識講座內容:一、旋轉設備的基礎知識；二、旋轉設備常見故障及分析判斷手段；三、旋轉設備運行狀態(tài)監(jiān)測和維護；四、轉子動平衡相關知識；旋轉設備常見故障分析知識講座內容:2旋轉設備的基礎知識旋轉設備：旋轉機械是指那些主要功能是由旋轉運動完成的機械，尤其是指那些轉速較高的機械，如電動機、離心式壓縮機、汽輪發(fā)電機組，以及離心式鼓風機、離心式水泵、真空泵以及軋機等，都屬于旋轉機械范圍。旋轉機械在各行各業(yè)中應用十分廣泛，其中許多設備都是生產(chǎn)流程上重點關鍵設備，是企業(yè)開展設備診斷的主要對象。加強對這類設備的監(jiān)測診斷，為確保設備安全高效運轉，增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質量，改善企業(yè)的經(jīng)濟效益都具有重要意義。旋轉設備的基礎知識旋轉設備：3旋轉設備常見故障旋轉設備常見故障：一、電機(電氣)電源品質、電機繞組故障（匝間、相間短路，斷路，三相阻抗不平衡，絕緣損壞等）二、機械1、轉子不平衡；2、軸系不對中；3、機械松動；4、滾動軸承故障；5、滑動軸承故障；6、齒輪故障等；旋轉設備常見故障旋轉設備常見故障：4常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)多年來設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術基本上以設備的機械系統(tǒng)為主，如振動、油液、無損檢測等；而作為設備組成系統(tǒng)的另一個重要方面即電氣設備檢測方法和手段，則少之又少，無論技術、產(chǎn)品，還是科研和手段，電氣檢測技術，都大大落后于機械檢測。電氣設備的檢測基本上還停留在萬用表、示波器、兆歐表時代，在面對國內外先進電氣設備和過程控制裝置的故障時，只能憑經(jīng)驗處理。目前成熟應用新的主要監(jiān)測手段主要有：1、紅外監(jiān)測與熱成像分析；該方法主要應用溫度來表征設備狀態(tài)。常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)5常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)多年來設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術基本上以設備的機械系統(tǒng)為主，如振動、油液、無損檢測等；而作為設備組成系統(tǒng)的另一個重要方面即電氣設備檢測方法和手段，則少之又少，無論技術、產(chǎn)品，還是科研和手段，電氣檢測技術，都大大落后于機械檢測。電氣設備的檢測基本上還停留在萬用表、示波器、兆歐表時代，在面對國內外先進電氣設備和過程控制裝置的故障時，只能憑經(jīng)驗處理。目前成熟應用新的主要監(jiān)測手段主要有：1、紅外監(jiān)測與熱成像分析；該方法主要應用溫度來表征設備狀態(tài)。常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)6

2、電流、電壓的FFT分析（頻譜分析）利用互感器的原理，將電流、電壓信號引入專業(yè)的測試分析儀中，進行相關的分析，該種方法是一各評估電氣系統(tǒng)各方面狀況的分析方法。該種方法主要用于對電源品質（過電壓或低電壓，或者電壓與銘牌的偏差，電壓不平衡等）和轉子故障分析（轉子短條、匝間相間短路、斷路，動態(tài)、靜態(tài)偏心）等。目前我公司擁有的AT-PALL電機在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)就能對以上故障進行分析和診斷;該種檢測方式可在不停機的狀態(tài)下進行檢測;

2、電流、電壓的FFT分析（頻譜分析）7二、機械1、轉子不平衡（1）定義

轉子不平衡是由于部件質量偏心或者轉子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉機械最常見的故障。據(jù)統(tǒng)計，旋轉機械有一半以上的故障與轉子不平衡有關。（2）分類

不平衡的分類：力不平衡、偶不平衡、動不平衡（3）診斷力不平衡診斷當轉子質量中心偏離轉動中心時出現(xiàn)不平衡。造成不平衡的原因通常是：裝配不適當、轉子上有附加物生成、轉子質量磨損、轉子破裂或丟失部件。1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）振動以徑向為主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近。同一軸承水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。二、機械8偶不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）在兩個軸承處均產(chǎn)生較大的振動，不平衡嚴重時，還會產(chǎn)生較大的軸向振動；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主，有時也有2X,3X等譜線；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位相差180度。動不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）振動以徑向為主；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近。懸臂轉子的不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）在軸向和徑向均出現(xiàn)較大振動；3）振動頻率以1X轉頻振動為主；4）軸向相位穩(wěn)定，兩支承處軸向振動相位接近，而徑向相位會有變化

偶不平衡診斷9轉子不平衡的典型頻譜從上圖轉子不平衡的典型頻譜中可見：1）力不平衡相位穩(wěn)定，在一階臨界轉速下，失衡引起的振幅與速度的平方成正比。較高是1×RPM下的頻譜。同一設備的兩個軸承處相位接近。水平方向和垂直方向的相位相差90度。2）力耦不平衡——在同一轉動軸上有180°相位差。通常為1×RPM頻譜，隨速度平方的增加而變化，可以引起軸向及徑向的較大振動。校正時需要在至少2個水平面上放置平衡物。3）動不平衡——是前兩種不平衡的合成結果。仍以1×RPM頻譜占主導，相位穩(wěn)定。兩支承處同方向振動相位差接近。4）轉子不平衡——在軸向和徑向都會引起較大1×RPM振動。軸向相位穩(wěn)定，而徑向相位會有變化。往往是力不平衡和力耦不平衡同時出現(xiàn)。旋轉設備常見故障分析判斷知識講座最新課件10不平衡的典型特征及頻譜不平衡的典型特征及頻譜112、軸系不對中資料表明，30％～50％的設備存在不對中問題。不對中既可產(chǎn)生徑向振動，又會產(chǎn)生軸向振動；既會造成臨近聯(lián)軸節(jié)處支承的振動，也會造成遠離聯(lián)軸節(jié)的自由端的振動。不對中易產(chǎn)生2X振動，嚴重的不對中有時會產(chǎn)生類似松動的高次諧波振動。相位是判斷不對中的重要判據(jù)之一。不對中也有多種情況，有平行不對中、角度不對中和平行與角度不對中等。平行不對中診斷1）平行不對中產(chǎn)生較大的軸向振動，但徑向振動也較大；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主，2X轉頻振動往往超過1X；3）不對中嚴重時，也會產(chǎn)生高階諧波振動；4）聯(lián)軸器兩側相位相差0度。角度不對中診斷1）角不對中產(chǎn)生較大的軸向振動；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主；但往往存在3X以上轉頻振動；3）如果2X或3X轉頻振動超過1X的30％到50％，則可認為是存在角不對中；4）聯(lián)軸器兩側軸向振動相位相差180度。2、軸系不對中12平行與角度不對中診斷1）產(chǎn)生較大的軸向振動，但徑向振動也較大；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主；但往往存在高次諧波振動；3）聯(lián)軸器兩側軸向振動相位相差在0到180度之間。角度不對中的典型頻譜

平行度不對中的典型頻譜

平行與角度不對中診斷角度不對中的典型頻譜平行度不對中的典型134、機械松動松動既可能導致機器的其它故障也可能因其它故障所引起，機械部件的磨損變形、軸系的不對中、不平衡等與松動相互影響。因松動引發(fā)的振動多為中低頻振動，一般在1000Hz以下，振動頻率通常為轉頻或轉頻的分數(shù)諧波及高次諧波，但有時也可能在中高頻段有特征表示。常見部件松動時振動頻率下表：松動類型松動部位振動頻率形態(tài)描述非旋轉件松動軸承蓋、支座轉頻，高次諧波，分數(shù)諧波振動具有方向性，振動幅值穩(wěn)定?；A螺栓轉頻，高次諧波軸瓦合金松動、間隙大轉頻，高次諧波，分數(shù)諧波旋轉件松動聯(lián)軸器磨損、松動轉頻，高次諧波振動具有方向性，測點位置不同，振幅值不同。運行時穩(wěn)定，暫態(tài)過程振幅變化。滾動軸承配合松動轉頻，高次諧波（有時也有分數(shù)諧波），軸承特征頻率轉子部件配松動轉頻，高次諧波；轉子或支承的固有頻率4、機械松動松動類型松動部位振動頻率形態(tài)描述非旋轉件松動軸承14A結構框架或底座松動B軸承座松動C軸承等部件配合松動A結構框架或底座松動B軸承座松動C軸承等部件配合松15軸承部件松動時的頻譜

軸承部件松動時的頻譜163、滾動軸承滾動軸承的早期故障是滾子和滾道剝落、凹痕、破裂、腐蝕和雜物嵌入。產(chǎn)生原因包括搬運粗心、安裝不當、不對中、軸承傾斜、軸承選用不正確、潤滑不足或密封失效、負載不合適以及制造缺陷。

滾動軸承頻譜

3、滾動軸承滾動軸承頻譜171）徑向振動在軸承故障特征頻率（見下面說明部分）及其低倍頻處有峰。若有多個同類故障（內滾道、外滾道、滾子……），則在故障特征頻率的低倍頻處有較大的峰。2）內滾道故障特征頻率處有邊帶，邊帶間隔為1×RPM。3）滾動體故障特征頻率處有邊帶，邊帶間隔為保持架故障特征頻率。4）在加速度頻譜的中高頻區(qū)域若有峰群突然生出（圖4-17），表明有疲勞故障。5）徑向振動時域波形有重復沖擊跡象（有軸向負載時，軸向振動波形與徑向相同），或者其波峰系數(shù)（見說明部分）大于5，表明故障產(chǎn)生了高頻沖擊現(xiàn)象。滾動軸承故障頻率階次圖

1）徑向振動在軸承故障特征頻率（見下面說明部分）及其低倍頻處18滾動軸承故障

（外環(huán)）

滾動軸承故障：外環(huán)和不平衡

滾動軸承故障（外環(huán)）滾動軸承故障：外環(huán)和不平衡19滾動軸承故障：內環(huán)(帶徑向負載)滾動軸承故障

轉動部件

（帶有徑向負載）

滾動軸承故障：內環(huán)(帶徑向負載)滾動軸承故障轉動部件（20滾動軸承故障:保持架

軸承疲勞時的加速度頻譜a—正常軸承；b—外圈疲勞；c—鋼球疲勞；d—內圈疲勞滾動軸承故障:保持架軸承疲勞時的加速度頻譜a—正常軸承；b21故障分析（1）頻域①確認故障特征頻率處有峰，表明存在該種故障，若還有明顯的倍頻成分，表明故障嚴重。②確認內滾道特征頻率處不但有峰，還有間隔為1×RPM的邊頻，表明有內滾道故障。③確認滾子特征頻率處不但有峰，還有邊頻，表明有滾子故障。④確認高頻區(qū)域有峰群出現(xiàn)，表明軸承有疲勞故障。⑤若軸向有負載，則可注意軸向滾動。與徑向振動有類似特征。（2）時域可能有重復沖擊現(xiàn)象，但很小。重復率等于故障特征頻率。

故障分析224、滑動軸承滑動軸承可能有多種故障，其中包括間隙過大，油膜渦動和油膜振蕩以及摩擦。造成這些故障的原因是裝配不當，潤滑不良，負荷欠妥，長久磨損及軸承設計不當。

4、滑動軸承23設備狀態(tài)監(jiān)測與

故障診斷技術及應用設備狀態(tài)監(jiān)測與

故障診斷技術及應用24旋轉設備常見故障分析知識講座內容:一、旋轉設備的基礎知識；二、旋轉設備常見故障及分析判斷手段；三、旋轉設備運行狀態(tài)監(jiān)測和維護；四、轉子動平衡相關知識；旋轉設備常見故障分析知識講座內容:25旋轉設備的基礎知識旋轉設備：旋轉機械是指那些主要功能是由旋轉運動完成的機械，尤其是指那些轉速較高的機械，如電動機、離心式壓縮機、汽輪發(fā)電機組，以及離心式鼓風機、離心式水泵、真空泵以及軋機等，都屬于旋轉機械范圍。旋轉機械在各行各業(yè)中應用十分廣泛，其中許多設備都是生產(chǎn)流程上重點關鍵設備，是企業(yè)開展設備診斷的主要對象。加強對這類設備的監(jiān)測診斷，為確保設備安全高效運轉，增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質量，改善企業(yè)的經(jīng)濟效益都具有重要意義。旋轉設備的基礎知識旋轉設備：26旋轉設備常見故障旋轉設備常見故障：一、電機(電氣)電源品質、電機繞組故障（匝間、相間短路，斷路，三相阻抗不平衡，絕緣損壞等）二、機械1、轉子不平衡；2、軸系不對中；3、機械松動；4、滾動軸承故障；5、滑動軸承故障；6、齒輪故障等；旋轉設備常見故障旋轉設備常見故障：27常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)多年來設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術基本上以設備的機械系統(tǒng)為主，如振動、油液、無損檢測等；而作為設備組成系統(tǒng)的另一個重要方面即電氣設備檢測方法和手段，則少之又少，無論技術、產(chǎn)品，還是科研和手段，電氣檢測技術，都大大落后于機械檢測。電氣設備的檢測基本上還停留在萬用表、示波器、兆歐表時代，在面對國內外先進電氣設備和過程控制裝置的故障時，只能憑經(jīng)驗處理。目前成熟應用新的主要監(jiān)測手段主要有：1、紅外監(jiān)測與熱成像分析；該方法主要應用溫度來表征設備狀態(tài)。常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)28常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)多年來設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術基本上以設備的機械系統(tǒng)為主，如振動、油液、無損檢測等；而作為設備組成系統(tǒng)的另一個重要方面即電氣設備檢測方法和手段，則少之又少，無論技術、產(chǎn)品，還是科研和手段，電氣檢測技術，都大大落后于機械檢測。電氣設備的檢測基本上還停留在萬用表、示波器、兆歐表時代，在面對國內外先進電氣設備和過程控制裝置的故障時，只能憑經(jīng)驗處理。目前成熟應用新的主要監(jiān)測手段主要有：1、紅外監(jiān)測與熱成像分析；該方法主要應用溫度來表征設備狀態(tài)。常見故障的分析判斷手段一、電機(電氣)29

2、電流、電壓的FFT分析（頻譜分析）利用互感器的原理，將電流、電壓信號引入專業(yè)的測試分析儀中，進行相關的分析，該種方法是一各評估電氣系統(tǒng)各方面狀況的分析方法。該種方法主要用于對電源品質（過電壓或低電壓，或者電壓與銘牌的偏差，電壓不平衡等）和轉子故障分析（轉子短條、匝間相間短路、斷路，動態(tài)、靜態(tài)偏心）等。目前我公司擁有的AT-PALL電機在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)就能對以上故障進行分析和診斷;該種檢測方式可在不停機的狀態(tài)下進行檢測;

2、電流、電壓的FFT分析（頻譜分析）30二、機械1、轉子不平衡（1）定義

轉子不平衡是由于部件質量偏心或者轉子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉機械最常見的故障。據(jù)統(tǒng)計，旋轉機械有一半以上的故障與轉子不平衡有關。（2）分類

不平衡的分類：力不平衡、偶不平衡、動不平衡（3）診斷力不平衡診斷當轉子質量中心偏離轉動中心時出現(xiàn)不平衡。造成不平衡的原因通常是：裝配不適當、轉子上有附加物生成、轉子質量磨損、轉子破裂或丟失部件。1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）振動以徑向為主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近。同一軸承水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。二、機械31偶不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）在兩個軸承處均產(chǎn)生較大的振動，不平衡嚴重時，還會產(chǎn)生較大的軸向振動；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主，有時也有2X,3X等譜線；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位相差180度。動不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）軸心軌跡近似圓形；3）振動以徑向為主；4）振動大小與轉速平方成正比；5）振動頻率以1X轉頻振動為主；6）振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近。懸臂轉子的不平衡診斷1）振動波形接近正弦波；2）在軸向和徑向均出現(xiàn)較大振動；3）振動頻率以1X轉頻振動為主；4）軸向相位穩(wěn)定，兩支承處軸向振動相位接近，而徑向相位會有變化

偶不平衡診斷32轉子不平衡的典型頻譜從上圖轉子不平衡的典型頻譜中可見：1）力不平衡相位穩(wěn)定，在一階臨界轉速下，失衡引起的振幅與速度的平方成正比。較高是1×RPM下的頻譜。同一設備的兩個軸承處相位接近。水平方向和垂直方向的相位相差90度。2）力耦不平衡——在同一轉動軸上有180°相位差。通常為1×RPM頻譜，隨速度平方的增加而變化，可以引起軸向及徑向的較大振動。校正時需要在至少2個水平面上放置平衡物。3）動不平衡——是前兩種不平衡的合成結果。仍以1×RPM頻譜占主導，相位穩(wěn)定。兩支承處同方向振動相位差接近。4）轉子不平衡——在軸向和徑向都會引起較大1×RPM振動。軸向相位穩(wěn)定，而徑向相位會有變化。往往是力不平衡和力耦不平衡同時出現(xiàn)。旋轉設備常見故障分析判斷知識講座最新課件33不平衡的典型特征及頻譜不平衡的典型特征及頻譜342、軸系不對中資料表明，30％～50％的設備存在不對中問題。不對中既可產(chǎn)生徑向振動，又會產(chǎn)生軸向振動；既會造成臨近聯(lián)軸節(jié)處支承的振動，也會造成遠離聯(lián)軸節(jié)的自由端的振動。不對中易產(chǎn)生2X振動，嚴重的不對中有時會產(chǎn)生類似松動的高次諧波振動。相位是判斷不對中的重要判據(jù)之一。不對中也有多種情況，有平行不對中、角度不對中和平行與角度不對中等。平行不對中診斷1）平行不對中產(chǎn)生較大的軸向振動，但徑向振動也較大；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主，2X轉頻振動往往超過1X；3）不對中嚴重時，也會產(chǎn)生高階諧波振動；4）聯(lián)軸器兩側相位相差0度。角度不對中診斷1）角不對中產(chǎn)生較大的軸向振動；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主；但往往存在3X以上轉頻振動；3）如果2X或3X轉頻振動超過1X的30％到50％，則可認為是存在角不對中；4）聯(lián)軸器兩側軸向振動相位相差180度。2、軸系不對中35平行與角度不對中診斷1）產(chǎn)生較大的軸向振動，但徑向振動也較大；2）振動頻率以1X和2X轉頻振動為主；但往往存在高次諧波振動；3）聯(lián)軸器兩側軸向振動相位相差在0到180度之間。角度不對中的典型頻譜

平行度不對中的典型頻譜

平行與角度不對中診斷角度不對中的典型頻譜平行度不對中的典型364、機械松動松動既可能導致機器的其它故障也可能因其它故障所引起，機械部件的磨損變形、軸系的不對中、不平衡等與松動相互影響。因松動引發(fā)的振動多為中低頻振動，一般在1000Hz以下，振動頻率通常為轉頻或轉頻的分數(shù)諧波及高次諧波，但有時也可能在中高頻段有特征表示。常見部件松動時振動頻率下表：松動類型松動部位振動頻率形態(tài)描述非旋轉件松動軸承蓋、支座轉頻，高次諧波，分數(shù)諧波振動具有方向性，振動幅值穩(wěn)定?；A螺栓轉頻，高次諧波軸瓦合金松動、間隙大轉頻，高次諧波，分數(shù)諧波旋轉件松動聯(lián)軸器磨損、松動轉頻，高次諧波振動具有方向性，測點位置不同，振幅值不同。運行時穩(wěn)定，暫態(tài)過程振幅變化。滾動軸承配合松動轉頻，高次諧波（有時也有分數(shù)諧波），軸承特征頻率轉子部件配松動轉頻，高次諧波；轉子或支承的固有頻率4、機械松動松動類型松動部位振動頻率形態(tài)描述非旋轉件松動軸承37A結構框架或底座松動B軸承座松動C軸承等部件配合松動A結構框架或底座松動B軸承座松動C軸承等部件配合松38軸承部件松動時的頻譜

軸承部件松動時的頻譜393、滾動軸承滾動軸承的早期