設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)第六章-設(shè)備振動診斷實施方

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)第六章-設(shè)備振動診斷實施方第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟在故障診斷日常工作中，診斷工程師主要采用人、機器、電腦、測振儀四位一體的方式，沿著“確定診斷范圍──→了解診斷對象──→確定診斷方案（包括選擇測點、頻程、測量參數(shù)、儀器、傳感器等）──→建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫（包括測點數(shù)據(jù)庫、頻率項數(shù)據(jù)庫、報警數(shù)據(jù)庫）──→設(shè)置巡檢路線──→采集數(shù)據(jù)──→回放數(shù)據(jù)──→分析數(shù)據(jù)──→判斷故障──→作出診斷決策──→擇時檢修──→檢查驗證”這條科學有效的途徑開展工作。通觀振動診斷的全過程，診斷步驟可概括為3個環(huán)節(jié)，即：準備工作、診斷實施、決策與驗證?？蓺w納為如下6個步驟：稀有、昂貴、大型、精密、無備臺的關(guān)鍵設(shè)備；連續(xù)化、快速化、自動化、流程化程度高的設(shè)備；一旦發(fā)生故障可能造成很大經(jīng)濟損失，或是環(huán)境污染，或是人身傷亡事故等影響的設(shè)備；故障率高的設(shè)備。此外，在確定診斷對象時，應盡可能多地覆蓋各類設(shè)備，在每類設(shè)備中選定一至兩臺進行重點監(jiān)測，以便取得關(guān)于該類設(shè)備的全部運行歷程記錄，并在生產(chǎn)實踐中不斷積累診斷經(jīng)驗，完善診斷策略，這樣在遇到各類故障甚至是疑難雜癥時都可能做到有的放矢。當然，對于機器設(shè)備的異常狀態(tài)，應當適當增加監(jiān)測內(nèi)容（包括設(shè)備、測點、參數(shù)和頻次）。一、確定、了解診斷對象

第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟在確定了診斷對象的范圍后，在實施設(shè)備診斷之前，必須對每臺診斷對象的各個方面有充分的認識了解，就像醫(yī)生治病必須熟悉人體的構(gòu)造一樣。經(jīng)驗表明，診斷人員如果對設(shè)備沒有足夠充分的了解，甚至茫然無知，那么，即使是信號分析專家也是無能為力的。有很多企業(yè)的故障診斷從業(yè)人員在對本企業(yè)設(shè)備進行診斷時往往比信號分析專家更準確，就是因為他們做到了對現(xiàn)場設(shè)備了如指掌。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟設(shè)備編號JZ

設(shè)備名稱

資產(chǎn)原值/凈值（萬元）＿＿＿＿＿＿所屬廠礦

安裝地點

所占地位＿＿＿＿＿＿＿設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖×滾動軸承=滑動軸承-‖-聯(lián)軸器↓測點維修及故障情況安裝日期年月日故障部位投產(chǎn)日期年月日故障特征大修周期年故障頻率次/年上次大修日期年月日易損零件大修費用元/次修復工期天年維修費用元修復費用元維修單位停機損失元正常運行參數(shù)項目單位參數(shù)值傳動工作部件部件名稱型號及主要參數(shù)設(shè)備銘牌型號名稱項目填表單位填表日期年月日填表人：表6-1監(jiān)診設(shè)備調(diào)查表（參考）注：字母JZ為監(jiān)測與診斷的縮寫代號。表6-2監(jiān)診設(shè)備參數(shù)表設(shè)備名稱：設(shè)備位號：設(shè)備簡圖：驅(qū)動機器：齒輪箱被驅(qū)動機器：制造廠：制造廠：制造廠：出廠編號：出廠編號：出廠編號：轉(zhuǎn)速（r/min）最低：最高：轉(zhuǎn)速（r/min）輸入轉(zhuǎn)速：輸出轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速（r/min）最低：最高：功率（KW）：功率（KW）：功率（KW）：軸承（自由端）型號：軸承（輸入）：軸承（輸出）：軸承（自由端）型號：軸承（聯(lián)軸器端）型號：軸承（聯(lián)軸器端）型號：齒輪齒數(shù)主動齒輪：從動齒輪：葉片數(shù)目動葉：靜葉：備注：備注：備注：設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)設(shè)備卡片

對一臺列為診斷對象的設(shè)備要著重掌握4個方面的內(nèi)容：1．設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成對設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要掌握兩點：⑴搞清楚設(shè)備的基本組成部分及其聯(lián)接關(guān)系。一臺完整的設(shè)備一般由三大部分組成，即：原動機（大多數(shù)采用電動機，也有用內(nèi)燃機、汽輪機、水輪機的，一般稱輔機）、工作機（也稱主機）和傳動系統(tǒng)。要分別查明它們的型號、規(guī)格、性能參數(shù)及聯(lián)接的形式，畫出結(jié)構(gòu)簡圖。⑵必須查明各主要零部件（特別是運動零件）的型號、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及數(shù)量等，并在結(jié)構(gòu)圖上標明，或另予說明。具體地說，必需的數(shù)據(jù)包括：第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟[1]功率；[2]轉(zhuǎn)速；[3]軸承制造廠及型號，它的安裝位置（尤其是滾動軸承）；[4]風機或泵等流體機械的轉(zhuǎn)子葉片數(shù)目及導流葉片數(shù)目（或稱靜止葉片）（如果是多級流體機械轉(zhuǎn)子，應該盡可能收集每級的數(shù)據(jù)）；[5]齒輪箱數(shù)據(jù)包括每級齒輪的齒數(shù)，多級傳動的傳動關(guān)系數(shù)據(jù)及它們的支承軸承數(shù)據(jù)，輸入或輸出轉(zhuǎn)速；[6]皮帶傳動應該包括皮帶輪直徑及轉(zhuǎn)速；[7]交流感應電動機，應該包括電機的極對數(shù)（P），轉(zhuǎn)子條數(shù)目，轉(zhuǎn)速；[8]同步電機，應該包括定子線圈數(shù)目（定子線圈數(shù)目=極數(shù)目×線圈數(shù)目/每極）；[9]直流電機，應該包括全波整流還是半波整流（如果是可控硅整流器整流的話）；[10]聯(lián)軸器型式；[11]如果設(shè)備本身有振動允許值的要求，例如制造廠的指標，請列出具體數(shù)值（應該盡可能指明使用的振動單位，有效值還是峰值或峰峰值）。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟圖6-1某紙廠制漿車間直流電動機及其齒輪箱和螺桿機的總體布置及測點位置示意圖圖6-2齒輪箱結(jié)構(gòu)示意及相關(guān)數(shù)據(jù)第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟2．機器的工作原理和運行特性⑴各主要零部件的運動方式：旋轉(zhuǎn)運動還是往復運動；⑵機器的運動特性：平穩(wěn)運動還是沖擊性運動；⑶轉(zhuǎn)子運行速度：低速（<600r/min），中速（600～6000r/min）還是高速（>6000r/min）；勻速還是變速；⑷機器平時正常運行時及振動測量時的工況參數(shù)值。3．機器的工作條件⑴載荷性質(zhì)：均載、變載還是沖擊負荷；⑵工作介質(zhì)：有無塵埃、顆粒性雜質(zhì)或腐蝕性氣（液）體。⑶周圍環(huán)境：有無嚴重的干擾（或污染）源存在，如振源、熱源、粉塵等。4．設(shè)備基礎(chǔ)形式及狀況：剛性or彈性。5．主要技術(shù)檔案資料：主要設(shè)計參數(shù)等。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟二、確定診斷方案1．選擇測點對振動反應敏感：靠近振源、直線傳播；信息豐富：信號比較集中；適應診斷目的：哪里故障；適于安置傳感器：足夠空間、剛度；符合安全操作要求：設(shè)備、人身安全。圖6-3測點的三個測量方向H—水平方向V—垂直方向A—軸向第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟在通常情況下，軸承是監(jiān)測振動最理想的部位。此外，設(shè)備的地腳、基礎(chǔ)、機殼、缸體、進出口管道、閥門等部位，也是測振的常設(shè)測點。每個測點一般有三個測量方位，即水平（H—Horizontal），垂直（V—Vertical）和軸向（A—Axial），如圖6-3所示。水平方向和垂直方向的振動反映徑向振動，測量方向垂直于軸線；軸向振動的方向與軸線重合或平行。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟選擇測量點在狀態(tài)監(jiān)測工作中，應盡量在三個方向上進行測量，至少在工作的初期應該如此。低頻振動常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同軸在軸向上，松動在垂直方向上比較容易發(fā)生）。測定點一經(jīng)確定之后，就要經(jīng)常在同一點進行測定。這要求在測定點上作出記號（如使用油漆或用鋼針打出定位孔）。尤其對于環(huán)境條件差的場合，這一點更加重要，在測高頻振動時，曾經(jīng)出現(xiàn)過測定點偏移幾毫米后，測定值相差6倍的情況。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟2．預估頻率和振幅⑴根據(jù)長期積累的現(xiàn)場診斷經(jīng)驗，對種類常見多發(fā)故障的振動特征頻率和振幅作一個基本估計。⑵根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、性能參數(shù)和工作原理計算出某些可能發(fā)生的故障特征頻率。⑶利用便攜式振動測量儀，在正式測量前進行分區(qū)多點搜索測試，發(fā)現(xiàn)一些振動烈度較大的部位，再通過改變測量頻段和測量參數(shù)進行多次測量，也可以大致確定其敏感頻段和幅值范圍。⑷廣泛搜集診斷知識，掌握一些常用設(shè)備的故障特征頻率和相應的幅值大小。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟3．確定測量參數(shù)人們在診斷實踐中總結(jié)出一條普遍性原則，即根據(jù)診斷對象振動信號的頻率特征來選擇診斷參數(shù)。低頻振動（<10Hz）采用位移，渦流式傳感器；中頻振動（10～1000Hz）采用速度，磁電式傳感器；高頻振動（>1000Hz）采用加速度，壓電式傳感器；對大多數(shù)機器來說，最佳診斷參數(shù)是速度。此外，在診斷滾動軸承故障時，常采用g/SE作為診斷參數(shù)。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟4．選擇診斷儀器⑴儀器的頻率范圍要足夠?qū)?，要求能記下信號?nèi)所有重要的頻率成分，一般在5～10000Hz或更寬一些。對于預示故障來說，高頻成分是一個重要信息；而對于轉(zhuǎn)速極低的機器來說，低頻成分則更加重要，建議選用超低頻傳感器。⑵要考慮儀器的動態(tài)范圍。要求測量儀器在一定的頻率范圍內(nèi)能對所有可能出現(xiàn)的振動數(shù)值，從最高到最低均能保證一定的顯示（或記錄）精度。這種能夠保證一定精度的數(shù)值范圍稱為儀表的動態(tài)范圍。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟5．選擇與安裝傳感器由轉(zhuǎn)子交變力激起的軸承的振動稱為絕對振動，又叫瓦振；在激振力作用下，轉(zhuǎn)子相對于軸承的振動稱為相對振動，又叫軸振。在現(xiàn)場實行簡易振動診斷主要是使用壓電式加速度傳感器測量軸承的絕對振動。圖6-4兩種測量方式：絕對振動與相對振動第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟傳感器常用安裝方法及特點磁座使用方便而性能適中，是最常用的方法6．做好其他相關(guān)事項的準備充電、模擬測試、記錄表格等，“萬事俱備”。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟三、進行振動測量與信號分析1．兩種測量系統(tǒng)⑴模擬式測振儀所構(gòu)成的測量系統(tǒng)⑵以數(shù)據(jù)采集器為代表的數(shù)字式測振儀器所構(gòu)成的振動診斷測量系統(tǒng)2．振動測量與信號分析：三個方向水平H、垂直V、軸向A。3．數(shù)據(jù)記錄整理除了記錄儀器顯示的參數(shù)外，還要記下與測量分析有關(guān)的其他內(nèi)容，如環(huán)境溫度、電源參數(shù)、儀器型號、儀器的通道數(shù)（數(shù)采器有單通道、雙通道之分），以及測量時設(shè)備運行的工況參數(shù)（如負荷、轉(zhuǎn)速、進出口壓力、軸承溫度、聲音、潤滑等）。如果不及時記錄，以后無法補測，將嚴重影響分析判斷的準確性。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟四、實施狀態(tài)判別根據(jù)測量數(shù)據(jù)和信號分析所得到的信息，對設(shè)備狀態(tài)作出判別。首先判斷它是否正常，然后對存在異常的設(shè)備作進一步分析，指出故障的原因、部位和程度。對那些不能用簡易診斷解決的疑難故障，須動用精密手段去加以確診。五、作出診斷決策通過測量分析、狀態(tài)識別等幾個程序，弄清了設(shè)備的實際狀態(tài)，為處理決策創(chuàng)造了條件。這時應當提出處理意見：或是繼續(xù)運行，或是停機修理。對需要修理的設(shè)備，應當指出修理的具體內(nèi)容，如待處理的故障部位、所需要更換的零部件等。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟六、檢查驗證

設(shè)備診斷的全過程并不是到作出結(jié)論就算結(jié)束了，最后還有重要一步，必須檢查驗證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。診斷人員應當向用戶了解設(shè)備拆機檢修的詳細情況及處理后的效果，如果有條件的話，最好親臨現(xiàn)場察看，檢查診斷結(jié)論與實際情況是否符合，這是對整個診斷過程最權(quán)威的總結(jié)。第一節(jié)實施現(xiàn)場振動診斷的6個步驟第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法振動診斷狀態(tài)識別的中心問題是三“Ｗ”（這里指“Where”──故障部位；“What”──什么故障；“When”──什么時候發(fā)生、發(fā)展）一“H”（即“How”──故障程度）。一、設(shè)備有無異常的識別（即設(shè)備總體狀態(tài)的識別）1．標準識別法：絕對標準、相對標準、類比標準。（第3章）2．圖像識別法：時域波形、頻域波形。二、故障類型識別（“What”）——“定型”1．振動形態(tài)識別法這里所講的振動“形態(tài)”，是專指振動信號的時域波形隨激勵源的變化而改變的勢態(tài)。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法常見故障形態(tài)：⑴電磁振動：當斷掉電源后，電動機轉(zhuǎn)速稍有降低時其振動幅值便立即衰減為零。⑵共振：振動幅值隨轉(zhuǎn)速下降而迅速下降。⑶不平衡振動：振動幅值隨轉(zhuǎn)速下降而平穩(wěn)連續(xù)地緩慢下降（中間不停滯）。⑷失穩(wěn)振動：振動幅值在轉(zhuǎn)速下降之后的很大一個范圍內(nèi)幾乎沒有什么改變，過一段時間后才較快地下降。DCBA轉(zhuǎn)速nO振幅V圖6-6旋轉(zhuǎn)機械的振動形態(tài)A—電磁振動B—共振C—不平衡振動D—失穩(wěn)振動2．振動方向特征識別法在現(xiàn)場診斷中，有時會碰到這樣的情形，有些設(shè)備故障的振動特征表現(xiàn)出明顯的方向性。有實例表明，當設(shè)備出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡時，軸承測點各個方向的振動值表現(xiàn)出這樣一種關(guān)系：水平振動≥垂直振動＞軸向振動。當存在不對中時則表現(xiàn)為：軸向振動＞1/2徑向振動。還有些故障的振動方向特征也是很明顯的，例如機器地腳螺栓松動，一般表現(xiàn)出垂直方向振動很大。據(jù)診斷文獻記載，當滑動軸承振裂時，該軸承部位垂直方向的振動大于水平方向。這是一條很有實用價值的經(jīng)驗。設(shè)備振動的方向特征不但與故障性質(zhì)有關(guān)，還與設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點有密切關(guān)系，所以在判斷時須根據(jù)設(shè)備的具體情況作具體分析。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法4．幅值比較識別法若要檢測機器上某些連接部件是否存在松動，最簡單的辦法可采用幅值比較法。如圖6-7，通過測量測點①②③垂直方向的振動值加以比較，就可以判斷是否存在松動，以及松動所在的部位。圖6-7幅值比較判別松動①—機器地腳②—底座③—基礎(chǔ)第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法3．振動參數(shù)動態(tài)特征識別法利用振動參數(shù)的動態(tài)特征，最容易發(fā)現(xiàn)摩擦故障的存在，或其他引起機器運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的因素，比如電壓不穩(wěn)定、載荷不均勻也會引起振動波動。但是這只有采用模擬式（即電表式）儀表測量才能實現(xiàn)，若用數(shù)字式測振儀器必須采用其它分析方法才能作出判斷。5．相位比較識別法：聯(lián)軸器徑向相位或軸向相位,判斷不平衡等故障6．主頻率（特征頻率）識別法

頻率特征是大多數(shù)振動故障的首要標志。7．共變法從某種意義上說，設(shè)備狀態(tài)的識別過程，是一個查明故障與特征的因果聯(lián)系的過程。但有些不同性質(zhì)的故障卻會出現(xiàn)相同的特征，為了區(qū)別這種情況，形式邏輯上用于求因果聯(lián)系的“共變法”為我們提供了思路。它的基本判別準則是：如果當某一現(xiàn)象發(fā)生一定程度的變化時，另一現(xiàn)象也隨之發(fā)生一定程度的變化，那么這兩個現(xiàn)象之間就有因果聯(lián)系。例如，轉(zhuǎn)子不平衡故障的顯著特點是振動頻率等于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率。但這與共振或不對中容易混淆。因為發(fā)生共振時也表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速頻率峰值突出，不對中故障也存在轉(zhuǎn)速頻率成分。這時如果采用改變轉(zhuǎn)速的方法進行振動測量就使問題容易得到解決了。如果是轉(zhuǎn)子不平衡故障，則應有兩個顯著特點：①機器的轉(zhuǎn)速改變，主要激振頻率也改變，且始終保持與轉(zhuǎn)速頻率一致；②轉(zhuǎn)頻幅值隨轉(zhuǎn)速升高而增加。而如果機器存在共振或不對中，那么就不存在激振頻率、轉(zhuǎn)頻幅值都隨轉(zhuǎn)速同步變化的關(guān)系。8．時域波形識別法：第4章內(nèi)容第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法1．特征頻率識別法2．分區(qū)搜索法

振動測量有一條基本的原則，即測點越靠近振源，振動反映故障越敏感，得到的信息越可靠，判斷越準確。因此根據(jù)機器的結(jié)構(gòu)特點和故障特性，合理選布測點，進行分區(qū)搜索測試，從測值大小和分布特點分析振源來確定故障的部位，也是現(xiàn)場常用的簡易方法。多數(shù)情況下，分區(qū)搜索法尚不能做到將故障的部位具體到某個零件，但在許多場合這已經(jīng)足夠了。三、故障部位識別（“Where”）——“定位”第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法3．變速法和空檔法用沖擊脈沖法診斷滾動軸承故障時，有時會采取變速法和空檔法，以排除來自其他軸承或沖擊源的干擾。對于那些可以實現(xiàn)變速的設(shè)備（例如金屬切削機床），可以采用變速法和空檔法對軸承實施定位判斷，與前述共變法的原理相似。4．類比法類比法是最常用的簡易方法。在生產(chǎn)現(xiàn)場我們經(jīng)常遇到這樣一類設(shè)備，它們具有結(jié)構(gòu)完全相同或者相似的部件，在進行故障診斷時，就可以采用類比法確定故障部位。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法案例一：2005年12月筆者在對一臺緊張熱定型機測試時發(fā)現(xiàn)其振動異常，與此同時，潤滑油過濾器開始頻繁報警，清洗時發(fā)現(xiàn)大量金屬切削，事實表明該設(shè)備存在故障。如圖6-8所示，該設(shè)備共有六組結(jié)構(gòu)完全一樣的輥軸部件，受結(jié)構(gòu)限制，測點①②③④均距3#輥、4#輥較遠（約1.5米）。測試結(jié)果顯示4個測點的頻譜特征一致，均反映為輥前軸承外環(huán)故障頻率（13.93Hz）之諧頻成份，如圖6-9所示。那么，究竟是哪只軸承存在故障呢？①②③④1#輥3#輥5#輥2#輥4#輥6#輥圖6-8定型機測點布置示意圖圖6-9定型機g/SE譜圖第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法見表6-4，比較4個測點的振動幅值，顯見測點②④大于測點①③，說明振源應位于機器下部。再有測點②④的振動幅值相差不大，假如是2#輥或6#輥出現(xiàn)故障應該不可能出現(xiàn)這一情況，這樣就可以將故障源鎖定在4#輥前軸承。2006年1月27日利用停車機會打開箱體檢查，發(fā)現(xiàn)4#輥前軸承外環(huán)已存在裂紋。

案例二：電動機是應用極廣的原動機，轉(zhuǎn)子支承軸承故障是其常見的失效形式。由于大多數(shù)電動機的前端（負荷端）、后端（自由端）兩軸承型號一樣，故障頻率相同，為了避免誤換正常的軸承，這就存在一個如何判斷哪只軸承存在故障的問題，特別是對于那些大功率的電動機而言尤為重要?？刹扇≡陔妱訖C地腳螺栓位置進行測試的方法（注意測前應先檢查確認地腳螺栓無松動），因為該處基本可以等效地反映兩軸承的振動情況。表6-5列出了某電動機的測試數(shù)據(jù)，采用類比法可知是后端軸承存在故障。測點標識①②③④振動幅值（mm/s）0.32530.58580.31070.544測試部位后端北后端南前端北前端南振動幅值（mm/s）4.06514.26852.54142.0548表6-4定型機測試數(shù)據(jù)一覽表表6-5某電動機地腳螺栓位置測試數(shù)據(jù)第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法5．剩余法（排除法）任何一臺機器，不管結(jié)構(gòu)多么簡單，其振源都不止一個。只要掌握了產(chǎn)生振動的各種因素，又判定其中某幾個部分與振動異常無關(guān)，那么振源就可能出在余下的部位上了。由此作進一步分析，就可以確定故障產(chǎn)生的部位。這個方法在形式邏輯上稱為判斷因果聯(lián)系的剩余法。四、故障程度識別（“How”）1．標準識別法ISO2372振動標準中，把設(shè)備狀態(tài)分為“良好”、“允許”、“較差”和“不允許”4個等級，當設(shè)備處于“允許”狀態(tài)時就意味著存在早期故障了，當達到“不允許”時，說明故障已經(jīng)十分嚴重，需停機檢查處理。再如，有些診斷系統(tǒng)將設(shè)備故障等級分別用“綠”、“黃”、“橙”、“紅”燈指示，形象而直觀。振動標準的建立，為故障診斷從定性判斷發(fā)展到定量判斷創(chuàng)造了必要的條件，是設(shè)備診斷技術(shù)發(fā)展過程中的一次飛躍。一個好的故障診斷從業(yè)人員，應該致力于研究并制定本企業(yè)乃至本行業(yè)的《機器設(shè)備振動判別標準》。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法2．頻率識別法通過頻率來識別故障的嚴重程度，首先必須建立“基準譜”，即設(shè)備在一定的運行條件下處于“良好”狀態(tài)時所測得的振動頻譜，如果再作細一點，最好還能建立在各種故障狀態(tài)下的“故障譜”。這種“基準譜”、“故障譜”就相當于“標準”，在作判別時，將測得的振動頻譜與標準譜比較，不但能知道設(shè)備有無故障，而且可以大概知道故障的嚴重程度，也就是診斷人員常說的“看圖識譜”。當然，要達到這一步需要做許多艱苦細致的工作，應當作為設(shè)備故障診斷從業(yè)人員追求的目標。3．沖擊脈沖法4．峰值因數(shù)C法

下列規(guī)則可以判別軸承的故障程度：C<5表示軸承狀態(tài)正常；C=5~10表示軸承有輕微故障；C>10~20表示軸承故障已發(fā)展到嚴重程度。如果C值上升后又從20跌落下來到3左右時，說明軸承故障已經(jīng)擴展，甚至可能損壞。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法五、設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢識別（“When”）⑴從趨勢圖中，可以看出機器狀態(tài)是突變還是漸變。⑵對特征頻率分量的幅值變化作趨勢管理，除了監(jiān)視總體狀態(tài)變化外，還有助于診斷故障的原因。⑶對漸變性故障實行趨勢管理，可以預測設(shè)備狀態(tài)未來的發(fā)展趨勢。

利用趨勢管理圖判斷設(shè)備的狀態(tài)，還必須注意一個問題，我們不但要關(guān)注每次測值的大小，尤其要注重參數(shù)值變化的速率。圖6-11中，曲線1盡管監(jiān)測參數(shù)x的絕對值并不很大，或者還沒有超過允許范圍，然而幅值的變化率Δx1/Δt很大，這往往預示著設(shè)備在加速劣化，或者有突發(fā)性事故發(fā)生的可能。曲線2所代表的另一臺設(shè)備，其振動參數(shù)的變化率Δx2/Δt要小得多，說明設(shè)備狀態(tài)變化是漸進性的。第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法Δx121ΔtΔx2圖6-10設(shè)備狀態(tài)趨勢管理示例圖6-11趨勢管理曲線（兩種幅值變化率比較）1、2—兩臺設(shè)備的趨勢管理曲線Δx1，Δx2—幅值增量Δt—時間增量第二節(jié)振動診斷狀態(tài)識別方法第三節(jié)設(shè)備劣化趨勢分析的方法與應用一、設(shè)備劣化趨勢分析的目的其目標是從過去和現(xiàn)在已知情況出發(fā)，利用一定技術(shù)方法，去分析設(shè)備的正常、異常和故障三種狀態(tài)，推測故障的發(fā)展過程，有利維修決策和過程控制。設(shè)備劣化趨勢分析與管理的目的有：⑴檢查設(shè)備狀態(tài)是否處于控制范圍以內(nèi)，⑵觀測設(shè)備狀態(tài)的變化趨向或現(xiàn)實狀況，⑶預測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展到危險水平的時間，⑷早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時采取對策，⑸及時找出有問題的設(shè)備（提交精密診斷）。第三節(jié)設(shè)備劣化趨勢分析的方法與應用二、趨勢管理的分類趨勢管理一般分為量值趨勢管理和數(shù)次趨勢管理兩種，如圖6-12所示。

性能監(jiān)測量值趨勢管理劣化趨勢管理—二次效應數(shù)次趨勢管理——事件監(jiān)測圖6-12設(shè)備趨勢管理分類1．量值趨勢管理它是對振動、噪聲、溫度、壓力等連續(xù)變化的物理量所進行的趨勢管理，是一般工廠中常用的，量值趨勢管理又分為性能監(jiān)測或一次效應，即設(shè)備的主要功能參數(shù)如功率輸出、泵壓性能、燃料消耗等。二次效應則是對設(shè)備在運行中所產(chǎn)生的振動、噪聲、溫度等進行趨勢管理，常根據(jù)正態(tài)分布原理，用3σ法計算控制限值。以振動為征兆參數(shù)的趨勢管理又有3種，如圖6-13所示。

—總振值趨勢管理（測振表等的值的趨勢管理）振動值的趨勢管理——劣化指標趨勢管理（如波形因數(shù)、峰值因數(shù)的趨勢管理）

—圖譜的趨勢管理（如頻譜等圖譜的趨勢管理）圖6-13振動值的趨勢管理2．數(shù)次趨勢管理

它是對故障次數(shù)、質(zhì)量缺陷數(shù)等離散數(shù)量所進行的趨勢管理，有時也叫做“事項監(jiān)測”（eventmonitoring）。通常是把一定時間內(nèi)的故障或不良狀態(tài)所引起的停機次數(shù)繪成圖表，用來了解工廠全部設(shè)備的管理狀況，也能用于單臺設(shè)備的管理。第三節(jié)設(shè)備劣化趨勢分析的方法與應用三、預測設(shè)備狀態(tài)到達危險極值時間預測極值時間有兩種簡便方法，一種是采用兩點異常狀態(tài)的方法，另一種是正確的預測統(tǒng)計方法，如用最小二乘法的方法。圖6-15按照最小二乘法的預測圖6-15根據(jù)兩點法的預測第三節(jié)設(shè)備劣化趨勢分析的方法與應用第四節(jié)工廠設(shè)備振動診斷方案實踐一、設(shè)備振動診斷標準的制訂1．背景資料2003年7月，該化纖公司某分廠九萬噸直接紡滌綸短纖維項目建成投產(chǎn)，設(shè)備投入正常運行。2．實施步驟、方法

一套新裝置如同一名初生的嬰兒，我們必須自其試車伊始同步開始信號采集工作，并貫穿試車、投產(chǎn)、優(yōu)化、升負荷到穩(wěn)定生產(chǎn)的每個階段。然后，通過對大量即得數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)科學的整理、統(tǒng)計與分析，制定出符合新裝置實際情況且可操作性強的振動診斷標準。第四節(jié)工廠設(shè)備振動診斷方案實踐①選擇機器設(shè)備、測點位置及測量方向首先，在充分了解新裝置工藝流程、設(shè)備概況的基礎(chǔ)上，根據(jù)各臺設(shè)備的性能用途和運行特性（特別是可能引起振動的原因）確定實施數(shù)采的范圍。考慮到在試車、投產(chǎn)階段力求數(shù)據(jù)的廣泛性，我們采取了全面撒網(wǎng)的方式，以對盡可能多的設(shè)備采集其初始運行信息。測點位置及測量方向的選擇，則依據(jù)這五項原則：A.機器設(shè)備構(gòu)造；B.信號盡可能豐富、敏感處，如軸承座部位；C.測量方向盡可能全面（HVA），至少在數(shù)采初期應該如此，之后可重點考慮振動方向特征和載荷方向?qū)嶋H以減輕工作量；D.傳感器探頭便于安裝；E.確保測試人員人身安全。②建立狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，設(shè)置巡檢路線

運用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)軟件的強大數(shù)據(jù)庫功能建立狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容包括三級樹狀結(jié)構(gòu)（工廠、車間、機器）、設(shè)備位號、測點標識、測量方向（水平、徑向、軸向）、測量參數(shù)（位移、速度、加速度、峰值能量）、數(shù)據(jù)類型（幅值、頻譜、波形），頻程等等，然后，根據(jù)現(xiàn)場工藝、裝置布置情況設(shè)置最優(yōu)巡檢路線。注：以上兩項工作必須在新裝置進入調(diào)試開車階段之前完成。③采集、回放數(shù)據(jù)新裝置進入空載調(diào)試階段后，我們便開始數(shù)據(jù)采集工作。在試車、投產(chǎn)到逐漸優(yōu)化的一個月時間內(nèi)，按照3～5次的頻次進行；之后逐步延長測試周期，直至過渡到正常頻次；本次數(shù)據(jù)采集工作，貫穿了試車、投產(chǎn)、優(yōu)化、升負荷到穩(wěn)定生產(chǎn)的全過程。采集好的數(shù)據(jù)回放至計算機。第四節(jié)工廠設(shè)備振動診斷方案實踐④統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)，制定診斷標準面對大量枯燥的數(shù)據(jù)，我們運用統(tǒng)計學原理進行全面、細致、科學的歸納，并綜合考慮測試工況（負荷、轉(zhuǎn)速等）、測試儀器誤差以及操作方法等方面因素影響，剔除可疑數(shù)據(jù)、無用數(shù)據(jù)，從而計算出振動標準值（取平均值法）、振動值正常范圍（取最大、最小值法）和第一報警限、第二報警限（報警因子法：標準值乘以報警因子；報警因子分別取“2”、“3”、“5”），形成兩套新裝置的振動診斷標準（暫行），同型設(shè)備采用同一標準。3．納入常規(guī)狀態(tài)監(jiān)測工作當新裝置進入穩(wěn)定生產(chǎn)階段并且初始數(shù)據(jù)積累到一定程度（至少4組）后，為提高工作效率，根據(jù)生產(chǎn)實際情況確定出需要日常監(jiān)測的主關(guān)鍵設(shè)備及測點位置，開始對新裝置實行定人員、定設(shè)備、定測點、定周期、定標準的狀態(tài)監(jiān)測工作“五定”管理。二、工廠設(shè)備振動診斷標準樣本本書給出了該化纖公司某生產(chǎn)中心設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷標準（試行）作為樣本，見表6-6。第四節(jié)工廠設(shè)備振動診斷方案實踐設(shè)備名稱臺數(shù)測點位置測量方向大致轉(zhuǎn)速正常值A(chǔ)LARM1ALARM2臨界值備注增壓泵18電機前軸承Vertical1300rpm0.802.404.00待定1-18K減速機高速部Vertical700rpm0.801.602.40待定喂入機18電機前軸承Vertical1700rpm0.601.803.00待定傳動箱低速部Axial850rpm0.802.404.0012.00長邊軸BG215輸出端Vertical900rpm2.006.0010.0020.001-4K6-16K長邊軸BG315輸出端Vertical1050rpm2.006.0010.0020.00二牽伸15過橋軸Axial450rpm1.002.003.006.00三牽伸15輸入軸Axial700rpm1.002.003.005.00過橋軸Axial400rpm0.901.802.703.00長邊軸BG23輸出端Vertical650rpm1.504.507.50待定5K17-18K長邊軸BG33輸出端Vertical650rpm1.504.507.50待定二牽伸3過橋軸Axial300rpm0.801.602.40待定三牽伸3輸入軸Axial450rpm0.701.402.10待定過橋軸Axial250rpm0.601.201.80待定大容量定型機6電機前軸承Vertical1350rpm0.501.502.50待定21-22K外置減速箱輸出端Vertical350rpm1.003.005.00待定過橋軸ⅠAxial150rpm0.601.201.80待定定型輥前軸承Horizontal100rpm0.200.400.602.00表6-6該化纖公司某生產(chǎn)中心設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷標準（試行）

單位：mm/s峰值設(shè)備名稱臺數(shù)測點位置測量方向大致轉(zhuǎn)速正常值A(chǔ)LARM1ALARM2臨界值備注大容量增壓泵2電機前軸承Vertical1200rpm0.401.202.00待定21-22K齒輪箱高速部Vertical1200rpm0.401.202.00待定大容量喂入機2電機前軸承Vertical1550rpm0.300.901.50待定傳動箱Axial0.300.901.50待定傳動箱Horizontal0.401.202.00待定大容量一牽伸2電機前軸承Vertical1000rpm0.501.502.506.000過橋軸ⅡAxial250rpm0.801.602.40待定大容量二牽伸2電機前軸承Vertical1250rpm0.802.404.0010.00過橋軸Axial650rpm1.503.004.50待定大容量三牽伸2電機前軸承Vertical1400rpm0.501.502.508.0過橋軸Axial850rpm1.003.005.00待定計算公式：1.ALARM1、ALARM2采用報警因子法（正常值乘以因子）；

2.當測點部位轉(zhuǎn)速＜800rpm時，ALARM1、ALARM2因子分別取2、3；3.當測點部位轉(zhuǎn)速≥800rpm時，ALARM1、ALARM2因子分別取3、5；4.特別地對于中空纖維生產(chǎn)線上的長邊軸BG2、BG3及大容量定型機的外置減速箱，ALARM1、ALARM2因子分別取3、5。本診斷標準依據(jù)儀化公司短纖生產(chǎn)中心運行保障室（原滌綸二廠設(shè)備科）長期積累的測試數(shù)據(jù)制定（測試儀器采用IRDFASTTRACK數(shù)據(jù)采集器配970加速度傳感器）。該標準有一定局限性，僅供各裝置參考執(zhí)行。表6-6（續(xù)）該化纖公司某生產(chǎn)中心設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷標準（試行）

單位：mm/s峰值三、設(shè)備狀態(tài)識別與劣化趨勢分析有了設(shè)備振動診斷標準后，我們就可以它作為依據(jù)來進行設(shè)備狀態(tài)識別與劣化趨勢分析。這里需要說明的是，在進行狀態(tài)識別與劣化趨勢分析時，必須綜合考慮實際工作轉(zhuǎn)速、實際工作負荷以及設(shè)備歷史維修檔案等因素。在日常工作中，我們可以采取“主要轉(zhuǎn)動設(shè)備運行晴雨表”的形式進行描述和判定，并給出維修策略，如表6-7和表6-8。第四節(jié)工廠設(shè)備振動診斷方案實踐小結(jié)（一）通觀振動診斷的全過程，診斷步驟可歸納為6個步驟：確定、了解診斷對象；確定診斷方案；進行振動測量與信號分析；實施狀態(tài)判別；作出診斷決策；檢查驗證。其中，確定診斷方案包括選擇測點、預估頻率和振幅、確定測量參數(shù)、選擇診斷儀器、選擇與安裝傳感器及做好其他相關(guān)事項的準備等內(nèi)容。振動診斷狀態(tài)識別的中心問題是三“Ｗ”（這里指“Where”──故障部位；“What”──什么故障；“When”──什么時候發(fā)生、發(fā)展）一“H”（即“How”──故障程度）。小結(jié)（二）設(shè)備有無異常的識別有標準識別法、圖像識別法；故障類型識別（“What”）有振動形態(tài)識別法、振動方向特征識別法、振動參數(shù)動態(tài)特征識別法、幅值比較識別法、相位比較識別法、主頻率識別法、共變法、時域波形識別法；故障部位識別（“Where”）有特征頻率識別法、分區(qū)搜索法、變速法和空檔法、類比法、排除法；故障程度識別（“How”）有標準識別法、頻率識別法、沖擊脈沖法、峰值因數(shù)C法；設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢識別（“When”）有趨勢管理圖法。趨勢分析屬于預測技術(shù)，其目標是從過去和現(xiàn)在已知情況出發(fā)，利用一定技術(shù)方法，去分析設(shè)備的正常、異常和故障三種狀態(tài)，推測故障的發(fā)展過程，有利維修決策和過程控制。趨勢管理一般分為量值趨勢管理和數(shù)次趨勢管理兩種。預測設(shè)備狀態(tài)到達危險極值時間的方法有兩點法和最小二乘法。工廠設(shè)備振動診斷標準的制訂過程和“主要轉(zhuǎn)動設(shè)備運行晴雨表”。問題與回答互動時間一、單項選擇題（在備選答案中選出一個正確答案，并將其號碼填在題干中的橫線上）

1．實施現(xiàn)場振動診斷的第一個步驟是

。A、確定、了解診斷對象B、確定診斷方案C、進行振動測量與信號分析D、實施狀態(tài)判別2．一般情況下，

的設(shè)備不會作為診斷對象的首選。A、稀有B、昂貴C、大型D、有備臺3．對一臺列為診斷對象的設(shè)備可以不了解其

。A、結(jié)構(gòu)B、工作原理C、生產(chǎn)廠家D、工作條件4．評定機械振動水平時的測點位置通常是確定在

上。A、基礎(chǔ)B、軸C、基座D、管子5．常用的振動測量參數(shù)有加速度、速度和位移，一般低頻振動（<10Hz）采用

。A、加速度B、速度C、位移6．振動診斷狀態(tài)識別的中心問題三“Ｗ”一“H”不包括

。A、“Where”──故障部位B、“What”──什么故障C、“Why”──故障原因D、“When”──什么時候發(fā)生7．不屬于故障類型識別（“What”）的方法是

。A、振動形態(tài)識別法B、幅值比較識別法C、相位比較識別法D、分區(qū)搜索法8．不屬于故障部位識別（“Where”）的方法是

。A、特征頻率識別法B、振動形態(tài)識別法C、分區(qū)搜索法D、剩余法9．不屬于故障程度識別（“How”）的方法是