旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)分析服務(wù)

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortrait高修維修科技旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)分析服務(wù)28.01.2009引起機(jī)器故障的原因80%的機(jī)器故障是由不對(duì)中和不平衡引起的。故障發(fā)生率軸承損壞氣蝕密封件損壞連軸器損壞不良軸對(duì)中振動(dòng)過(guò)大其他原因28.01.2009采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析無(wú)數(shù)據(jù)采集－單次測(cè)量信息量有限－機(jī)器噪聲很大時(shí),很可能已經(jīng)被嚴(yán)重?fù)p壞－高事故率－高維修費(fèi)用－成功機(jī)會(huì)很?。恍枰^(guò)多的投入手動(dòng)記錄數(shù)據(jù)－需耗時(shí)繪制趨勢(shì)曲線－高強(qiáng)度文書(shū)工作－可以提前發(fā)出警告－成功機(jī)會(huì)大－需要大量的投入使用數(shù)據(jù)采集器＋自動(dòng)采集數(shù)據(jù)＋自動(dòng)趨勢(shì)分析＋可以提前發(fā)出警告＋成功機(jī)會(huì)大＋降低事故率＋減少維修費(fèi)用28.01.2009什么是狀態(tài)監(jiān)測(cè)?噪聲

!還有其它嗎?溫度

壓力輸出

轉(zhuǎn)速相位

振動(dòng)電機(jī)電流

油質(zhì)殼體膨脹不均勻膨脹偏心度轉(zhuǎn)子位置閥門(mén)開(kāi)度監(jiān)測(cè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器

:渦流機(jī)器

:28.01.2009例2過(guò)濾器例1過(guò)濾器+已平均的時(shí)間信號(hào)檢波器原始機(jī)器信號(hào)求非同步信號(hào)的平均值減弱臨近機(jī)器的振動(dòng)影響28.01.2009正確的測(cè)量位置(總覽)28.01.2009軸向徑向徑向軸向測(cè)量位置–振動(dòng)測(cè)量28.01.2009進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)傳感器的安裝方向占主導(dǎo)地位的信號(hào)方向往往顯示了振動(dòng)源的位置1.水平讀數(shù)如果水平讀數(shù)增長(zhǎng)很快，那么可以懷疑由于以下原因出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡－風(fēng)機(jī)葉片折斷－葉片上附帶的灰塵脫落－配重物松動(dòng)2.垂直讀數(shù)如果垂直讀數(shù)增長(zhǎng)的最快，那么可以懷疑出現(xiàn)地基問(wèn)題:－地腳松動(dòng)－基座設(shè)計(jì)過(guò)?。S承間隙過(guò)大－油膜旋轉(zhuǎn)滯后3.軸向讀數(shù)如果軸向讀數(shù)增長(zhǎng)最快，那么可以懷疑－旋轉(zhuǎn)軸未對(duì)中－齒輪損壞－機(jī)器安裝松動(dòng)－旋轉(zhuǎn)軸彎曲28.01.2009正確測(cè)量位置選擇的四條原則1.僅允許一種傳導(dǎo)介質(zhì)

2.信號(hào)傳遞路徑應(yīng)該盡可能的直接（例如：在軸承座外測(cè)量）3.信號(hào)傳遞路徑盡可能的短4.在負(fù)載的方向進(jìn)行測(cè)量??！總是在信號(hào)最強(qiáng)處進(jìn)行測(cè)量28.01.2009測(cè)量振動(dòng)28.01.2009ISO10816-328.01.2009離線式檢測(cè)的測(cè)量間隔28.01.2009

80

40

0

-40

-80

v

mm/s

0

100

200

t(ms)

時(shí)域信號(hào)

新安裝的機(jī)器AB可長(zhǎng)期運(yùn)行C可短期運(yùn)行頻率(Hz)mm/s趨勢(shì)分析(Level1)mm/s時(shí)間報(bào)警警告預(yù)警Level1和Level2理念快速傅立葉變換FFT(Level2)28.01.2009頻率(Hz)mm/s1kHz3kHz5kHz36kHz隨機(jī)頻率范圍離散頻率范圍通過(guò)頻率機(jī)器振動(dòng)滾動(dòng)軸承齒輪嚙合頻率1x2x3x葉片通過(guò)頻率FFT頻譜里的信息28.01.2009A

finHz

2倍諧頻

3倍諧頻

4倍諧頻5倍諧頻1倍諧頻基頻.f1

2f11倍頻2倍頻3倍頻

4倍頻

5倍頻

3f1

4f1

5f1

左側(cè)邊帶中心頻率-5x-4x-3x-2x-1x1x2x3x4x5x右側(cè)邊帶...-2xf2-f2f1+f2+2xf2....finHzA諧頻帶和邊頻帶28.01.2009信號(hào)波形時(shí)域信號(hào)頻譜實(shí)例典型信號(hào)形式b)矩形振動(dòng)·

機(jī)械松動(dòng)

x

Time

TA

f(Hz)

f

3xf

5xf

etc.

a)正弦波·不平衡x

TTimeA

f(Hz)

f

c)周期性的沖擊脈沖x

Time

T

A

f(Hz)

f2xf

etc.

·

轉(zhuǎn)子摩擦

d)

正弦波調(diào)制信號(hào)

Time

x

T2

T1

A

f(Hz)

-f2

f1

+f2

·

齒輪偏心

(普通問(wèn)題)

21x

Time

T2

T1

A

f(Hz)

...-2xf2

-f2

f1

+f2

+2xf2

...

·

斷齒/齒輪裂縫

(局部問(wèn)題)

28.01.2009齒輪嚙合問(wèn)題

fz

f(Hz)

機(jī)器頻譜:

a

mm/s2

fn1

fn2

z1

z2

2xfz

3xfz

4xfz

癥狀:可觀察到fz

的諧頻

·

齒輪嚙合頻率fz=fn1.Z1 =fn2.Z2·

fn1

:驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)頻率

·Z,Z2:齒輪的齒數(shù)裂縫/斷裂的齒

fn1

fn2

z1

z2

fz2xfz

3xfz

f(Hz)機(jī)器頻譜a

mm/s2

癥狀:可觀察到fn的邊頻

·

邊頻間的距離fn

是有問(wèn)題齒輪（斷齒）的基頻

·

齒輪嚙合頻率fz

周圍的邊頻上振動(dòng)幅值較小

機(jī)器振動(dòng)實(shí)例

228.01.2009機(jī)器振動(dòng)實(shí)例

3地基問(wèn)題

fn

nff(Hz)機(jī)器頻譜:vmm/s

2xfn

3xfn

4xfn癥狀:可觀察到fn

的諧頻

·根本原因:共振或不穩(wěn)定基頻: fn=

·

RPM[Rev/min]60紊流s=9

fn

x=3

(例如:軸承固定架)

f(Hz)

機(jī)器頻譜:fn

fBPF

x*

fBPF

v

mm/s

癥狀:葉片通過(guò)頻率fBPF

·

葉片通過(guò)頻率fBPF=fn.s·

·

s:葉片的數(shù)量

·

x:

干擾源的數(shù)量

更高階次x*fBPF=fn.s.x28.01.2009機(jī)器振動(dòng)實(shí)例

4共振a)機(jī)器頻譜Vmm/sfn

f(Hz)c)停車測(cè)試中速度頻譜的瀑布圖共振vmm/sn(Rev/min)固有頻率

f(Hz)

nf

2xfn

3xfn

fn

2xfn

3xfn

4xfn

5xfn

癥狀:可觀察到fn

的諧頻奇數(shù)倍頻上振幅明顯

基頻: fn=

·

RPM[Rev/min]60b)停車測(cè)試的Bode圖j(°)

相位變換180°

nRes.

ninRev/min

v

mm/s

nRes.

共振顯著增加ninRev/min28.01.2009VIR>VRE>VOR>VRCfIR>fRE>fOR>fRC軸承間隙

接觸

沒(méi)有間隙

切斷脈沖

滾珠進(jìn)入承載區(qū)

承載區(qū)=測(cè)量區(qū)

v(fn)

Vc

Vb

F離心力,滾動(dòng)體

Fdyn.,轉(zhuǎn)子

Fstat,轉(zhuǎn)子

加速度脈沖

滾珠離開(kāi)承載區(qū)

振動(dòng)

軸

外殼

實(shí)例:

軸承類型62222

C3

=

0.05mmgap

C3

赫茲

表面壓力

滾動(dòng)軸承工作時(shí)內(nèi)部的力和運(yùn)動(dòng)28.01.2009滾動(dòng)軌跡的損傷:時(shí)域信號(hào):a

m/s2t(s)a

m/s2t(s)整流a

m/s2包絡(luò)線t(s)包絡(luò)包絡(luò)譜:

a

m/s2

fRPOF

2·

3·

4·

f(Hz)故障頻率fRPOFfRPOFfRPOF

(Hz)

·

fRPOF=

1TRPOF

包絡(luò)譜分析–探測(cè)滾動(dòng)軸承的損傷28.01.2009滾動(dòng)軸承內(nèi)外圈損傷外圈損傷:包絡(luò)譜:am/s2

f(Hz)fRPOF2fRPOF

3fRPOF

4fRPOF

5fRPOF可清晰的觀察到滾動(dòng)體經(jīng)過(guò)外圈頻率fRPOF

和它的諧頻··內(nèi)圈損傷:f

2xfRPIFRPIF包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)可觀察到滾動(dòng)體經(jīng)過(guò)內(nèi)圈頻率fRPIF和

很多以f為間隔的邊頻

·

·

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortrait滾動(dòng)軸承損傷

–轉(zhuǎn)動(dòng)體和保持架

轉(zhuǎn)動(dòng)體損傷:0.5·fRPF1.5·fRPFRPF2·fRPFfRPF3·f包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)

可觀察到滾動(dòng)體經(jīng)過(guò)頻率fRPF、諧頻和以fCRF為間隔的邊頻

·

由于過(guò)小的軸承間隙或潤(rùn)滑不足，也能觀察fRPF

·

當(dāng)滾動(dòng)體以fCRF周期性的經(jīng)過(guò)負(fù)載區(qū)時(shí)

可觀察到調(diào)制于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的頻譜

·

由于外圈脈沖比內(nèi)圈脈沖等級(jí)高

總能觀察到fRPF

的次諧頻

·

可觀察到基頻調(diào)制頻譜fCRF和其諧頻

保持架損傷:包絡(luò)譜:am/s2f(Hz)CRFf

2fCRF

CRF3f

4fCRF可觀察到保持架頻率fCRF和諧頻

·

fCRF保持架旋轉(zhuǎn)頻率是保持架的故障頻率

·

離開(kāi)負(fù)載區(qū)時(shí):滾動(dòng)體加速滑過(guò)保持架損傷

·

進(jìn)入負(fù)載區(qū)時(shí):滾動(dòng)體減速滑過(guò)保持架損傷

28.01.2009PRüFTECHNIKGroup–APortraitProductiveMaintenanceTechnology動(dòng)平衡28.01.2009靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡1.靜態(tài)平衡=單面動(dòng)平衡

轉(zhuǎn)速觸發(fā)標(biāo)記

配重mu

A

A

(B)

待平衡平面

測(cè)量平面

狹窄的葉輪,短軸

v

t

vA

vB

ABjA

?

jB

v

?

v

jA

?

jB

A

jA

0°

90°

180°

270°

(B)

jB

0°

90°

180°

270°

2.動(dòng)態(tài)平衡=兩面動(dòng)平衡寬葉輪,長(zhǎng)軸

B

A

A

B

jA

1

jB

vA

1

vB

v

t

vA

vB

jA

jB

力矩不平衡和靜態(tài)不平衡

B

0°

90°

180°

270°

A

jB

0°

90°

180°

270°

jA

28.01.2009單面還是雙面平衡?d1

d2

?

0.5

A

B

寬轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪·

通常為內(nèi)側(cè)或外側(cè)懸臂型轉(zhuǎn)子·

通常為軸承間距離較長(zhǎng)的長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸

·

中型和大型機(jī)器

·

用于高流量且低壓升的轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪

B

A

d1

d2=0.66...0.85

T

通常能分割待平衡平面

窄轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪:

·

通常為直接驅(qū)動(dòng)或懸臂型外側(cè)軸承

·

通常為軸承間距離較短的短轉(zhuǎn)軸

·

用于低流量但高壓升的轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪

·

小型和中型機(jī)器

d1

d2

=0,2...0,3

BAT

通常較難分割待平衡平面

軸向葉輪:

輪轂比

內(nèi)外徑比徑向葉輪:

軸向葉輪

d1

d2

徑向葉輪

d1d2

d1

入口直徑

d2

出口直徑

d1

輪轂直徑

d2

葉輪直徑

V出口

=徑向

V出口

=軸向

V

V

28.01.2009單平面平衡過(guò)程計(jì)算影響系數(shù)過(guò)程2a)較差的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1a

1)初始不平衡

(run0):

3a)評(píng)估較差的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1a

目標(biāo)

Dm

2b)較好的試配重

run[0+1(n+1)]:

n

n+1b

3b)評(píng)估較好的試配重run

0+1(n+1):

n

n+1b

目標(biāo)

Dm

n+1

Rule:

T

離開(kāi)起始區(qū)域

T

優(yōu)化平衡結(jié)果

n

旋轉(zhuǎn)110度后計(jì)算結(jié)果4b)試配重結(jié)果

·

保留試配重塊:

T

4a)試配重結(jié)果:

·

移走試配重塊:

T

旋轉(zhuǎn)110度后計(jì)算結(jié)果

n

動(dòng)平衡結(jié)果

28.01.2009雙面動(dòng)平衡過(guò)程轉(zhuǎn)子盤(pán)自由轉(zhuǎn)動(dòng)如果需要固定平衡塊

初始不平衡

20mm/s

A

B

1st試配重

粗略,靜態(tài)A,B

20mm/s

A

B

試配重

A,B

20mm/s

A

B

2nd試配重

粗略,動(dòng)態(tài)A,B

20mm/s

A

B

3rd試配重

精確,動(dòng)態(tài)A,B

20mm/s

A

B

D

C

B

A1.平衡前的準(zhǔn)備工作

·

通振動(dòng)頻值測(cè)量依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)T和最大值

T

根據(jù)ISO10816評(píng)估

·

定義等級(jí)、夾角

·

輸入數(shù)值

·

確定原因

確定不平衡方向2.檢查振動(dòng)是否真的由不平衡引起

f[Hz]

v

[mm/s]

t[s]

v

[mm/s]

fn

3.