基礎(chǔ)知識-狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷入門

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷入門

——理論、基礎(chǔ)與案例BHXZ&DSE@BUCT內(nèi)部培訓(xùn)交流會江志農(nóng)關(guān)于BH5000系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)—從監(jiān)測診斷的角度為什么要做狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？怎樣監(jiān)測機組？又是依據(jù)什么作診斷？關(guān)于BH5000中專業(yè)圖譜的問題：各種圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？這些圖譜又是如何得到（繪制）的？用戶會如何使用（察看）這些圖譜？關(guān)于BH5000中信號特征的問題：信號分哪些種類？各有哪些特征量？各種特征量起何作用？各類信號如何獲得（從機組到客戶端都經(jīng)歷了哪些歷程）？關(guān)于BH5000中信號判別的問題：什么是“正常”的信號？什么是“不正?！钡男盘?？如何判別？信號“不正?！钡脑蛴心男?？如何處理非正常信號？總體內(nèi)容概要Part1of2總體內(nèi)容概要Part2of2振動信號測量與分析基礎(chǔ)：振動信號類別及測量方法（傳感器、測量部位、測量意義）信號處理、特征提取基本概念（信號三要素、采樣定理、整周期采樣）頻譜分析（柵欄效應(yīng)、頻譜泄露、加窗、校正）其他分析（瀑布圖、軸心軌跡、開停車分析）狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷“窺門”：轉(zhuǎn)子在機器中的運轉(zhuǎn)狀態(tài)（旋轉(zhuǎn)方向，正/反進(jìn)動，傳感器安裝要求）診斷發(fā)展史和現(xiàn)狀中的重要發(fā)現(xiàn)和觀點（頻譜的引入、機理的研究）機器/機組的分類，診斷方法：離心壓縮機（轉(zhuǎn)子類）故障診斷基于5000的案例分析沖擊類故障診斷：軸承/齒輪箱故障分析手段：解調(diào)、包絡(luò)、gSE值基于500的案例分析（各種離線分析儀器BH500、CSI、SKF）最后一講的內(nèi)容信號處理、特征提取基本概念（采樣定理、整周期采樣）采樣定理：用Matlab

ShowDownSampling.m演示一個欠采樣的例子頻譜分析：(柵欄效應(yīng)，加窗

頻譜泄露)

校正用LabvIEW&MATLAB演示柵欄效應(yīng)、頻譜泄露、加窗其他分析（軸心位置、軸心軌跡、開停車分析）開停車分析：展示最基本的Jeffcott轉(zhuǎn)子模型的分析，結(jié)合《轉(zhuǎn)子動力學(xué)》轉(zhuǎn)子在機器中的運轉(zhuǎn)狀態(tài)（旋轉(zhuǎn)方向，正/反進(jìn)動，傳感器安裝要求）沖擊類故障診斷：軸承/齒輪箱故障分析手段：解調(diào)、包絡(luò)、gSE值基于500的案例分析現(xiàn)場案例：基于5000C系統(tǒng)的案例旋轉(zhuǎn)機械分類：加矩形窗效果示意圖變換變換變換這是傅里葉變換的固有性質(zhì)，人為因素和手段無法徹底抗拒，只能盡量權(quán)衡！更深層次的物理意義，是測不準(zhǔn)原理(IndeterminatePrinciple)，時頻兩域無法同時無限增加精度……—除非創(chuàng)立新的數(shù)學(xué)理論，發(fā)現(xiàn)新的物理定律；國外已經(jīng)有人在做這方面研究，并有一些成果，如：RobustIndeterminatePrinciple,CompressiveSensing為什么監(jiān)測診斷真實照片為了讓機器能夠安全平穩(wěn)地為人類工作，人們也想盡了辦法來呵護(hù)機器！看了關(guān)鍵機組運行的車間，我感到，這不僅僅是車間，簡直就是機器的ICU類似原動機-變速箱-被驅(qū)動機的結(jié)構(gòu)很常見！讓我們看看為了“呵護(hù)”機器，人們都做了哪些工作

（僅限于監(jiān)測診斷方面）徑向位移傳感器測量部位：軸頸軸向位移傳感器測量部位：軸頸軸承溫度傳感器測量部位：軸承1H1V1A1、1A25000系統(tǒng)中，最常用的振動傳感器！勞苦功高！與傳感器/測量位置一對一關(guān)聯(lián)的重要標(biāo)記：儀表位號！問題：5000系統(tǒng)中哪里記錄儀表位號？用戶哪里可以看到儀表位號！遼化電廠汽輪機組問題：從機組的銘牌上，可以獲取哪些信息？數(shù)采工控機與中間件服務(wù)器中間件服務(wù)器（轉(zhuǎn)發(fā)儲存數(shù)據(jù)）數(shù)采（采集發(fā)送信號）網(wǎng)線(數(shù)據(jù)傳輸)同軸電纜(信號傳輸)機柜(隔離保護(hù))振動信號轉(zhuǎn)化為電信號后的傳輸過程信號由DCS面板接出機組上的振動傳感器光纖傳輸數(shù)采采集、計算后的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸客戶端計算機及其顯示界面數(shù)據(jù)采集軟件中間件服務(wù)軟件客戶端軟件運行平臺：工控機支持軟件：NIDAQ運行平臺：中間件服務(wù)器支持軟件：SQLServer運行平臺：客戶端計算機發(fā)送助手軟件5000系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)現(xiàn)在，來看一下網(wǎng)絡(luò)化實時監(jiān)測診斷系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)~~~~各分公司內(nèi)部局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備監(jiān)測診斷信息管理系統(tǒng)現(xiàn)場掌上巡檢儀……Internet機泵群重要機泵往復(fù)壓縮機關(guān)鍵機組……監(jiān)測診斷系統(tǒng)遠(yuǎn)程實時監(jiān)測診斷系統(tǒng)自動診斷專家系統(tǒng)人機診斷專家系統(tǒng)離線掌上智能巡檢系統(tǒng)臨時在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)防爆箱控制室DCS系統(tǒng)防爆箱防爆箱BENTLY3300/3500等中石化內(nèi)部局域網(wǎng)中石油遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心會診專家組遠(yuǎn)程診斷專家北京化工大學(xué)監(jiān)測診斷中心廠級監(jiān)測診斷中心分公司級監(jiān)測診斷中心中石油我們先從外圍宏觀上了解了在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在我們來從內(nèi)部細(xì)觀上了解一下振動的產(chǎn)生、測量和分析~~~~這會涉及：振動分析、故障機理、信號處理，是個很有意思世界……可以說：運轉(zhuǎn)中的各種機器，各個部件都發(fā)生著不同程度的振動。5000系統(tǒng)重點監(jiān)測哪種機器的哪個部件的振動呢？答：旋轉(zhuǎn)類機械-如汽輪機（Turbine,透平）、煙機、離心壓縮機，即：其主要工作部件—轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動的機械。因此5000系統(tǒng)的傳感器測量到的信號，多數(shù)是轉(zhuǎn)子上某些部位的振動情況什么是振動？

—讓我們暫時拋開學(xué)術(shù)上那相對枯燥的定義，先看到以下事實：—讓我們暫時先剝開機器的外殼，僅僅把轉(zhuǎn)子拿出來看振動是如何產(chǎn)生又是如何被測量的?！獧C械產(chǎn)生的振動又會是什么“樣子”的呢？機械振動機械振動在特指的機械系統(tǒng)中，我們把所有由質(zhì)量與彈性的物體組成一個動力系統(tǒng)（不是靜態(tài)的）產(chǎn)生的震蕩運動稱為振動。機械振動分類穩(wěn)態(tài)振動周期振動簡諧振動周期振動非周期振動衰減振動準(zhǔn)周期振動隨機振動—這么多的機械振動，我們還是從最簡單的一種開始吧！簡諧振動

三要素—幅值、頻率、相位幅值頻率相位振動信號三要素周期：物體作一次完全振動所需的時間，用T表示，單位為秒(s)頻率：單位時間內(nèi)物體所作的完全振動的次數(shù)，用ν表示，單位為赫茲(Hz)。圓頻率：物體在2π秒時間內(nèi)所作的完全振動的次數(shù)，用ω表示，單位為弧度/秒(rad.s-1或s-1)。簡諧振動的三要素—相位1、相位2、初相位2、振動參數(shù)、振動術(shù)語簡介瞬時值(Instantvalue)

振動的任一瞬時的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)

振動離平衡位置的最大偏離。均值(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

又稱均方根xpx=x(t)復(fù)雜振動的幅值參數(shù)正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms振動測試技術(shù)-名詞術(shù)語通頻振動、選頻振動、基頻振動通頻振動：原始的振動波形的峰峰值。選頻振動：所選擇的頻率的振動正弦波的峰峰值?；l振動：與機器工作轉(zhuǎn)速一致頻率的振動正弦波的峰峰值，通常又叫做工頻振動。正峰值負(fù)峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms振動測試技術(shù)-名詞術(shù)語同步運動

與轉(zhuǎn)速頻率變化保持一定比例關(guān)系的振動頻率分量。一般是指與旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍關(guān)系或是分倍數(shù)關(guān)系：1X、2X、3X、1/2X、1/3X異步運動

與轉(zhuǎn)速頻率無關(guān)的頻率振動分量?！獑栴}是：實際信號一般比較復(fù)雜，能否用簡單的正弦波去描述一個復(fù)雜的信號呢？！—幾百年前一個叫傅里葉的牛人，給了我們明確的回答—可以！—只要滿足幾個條件，任何一個復(fù)雜的信號，都可以分解為一系列簡諧波（正弦波）的和！4.關(guān)于頻譜的幾個其他問題4.1振動信號進(jìn)行頻譜分析4.1.1什么是信號頻譜絕大多數(shù)機械振動信號是包含各種頻率成分的復(fù)雜波形，各種頻率成分以頻率為橫坐標(biāo),按頻率由低到高排列起來的譜圖，就叫做頻譜。頻譜有幅值譜、功率譜、相位譜等，我們常用的是幅值譜，即縱坐標(biāo)為振動信號幅值。如：橫坐標(biāo)：頻率（Hz）縱坐標(biāo)：幅值(g)機械故障的發(fā)生、發(fā)展一般都會引起振動信號的頻率變化，主要有以下兩方面：1）產(chǎn)生新的頻率成分2）原有頻率成分會增長通過這些變化，可以考察故障的類型和嚴(yán)重程度4.1.2為什么進(jìn)行頻譜分析正常軸承振動信號故障軸承振動信號4.1.3有關(guān)采樣和頻譜的幾個基本概念1.采樣頻率（fs）是指振動信號通過電路傳入數(shù)采設(shè)備后，(通過A/D轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的速率。也即：每秒鐘采得的振動信號樣本的點數(shù)。如果需要分析的最高頻率為fmax，那么根據(jù)“采樣定理”采樣頻fs必須至少是fmax的2倍，工程上，一般取2.56倍。fmax最高分析頻率此即為“采樣定理”！別名：香農(nóng)采樣定理，奈奎斯特采樣定理2.采樣間隔（Ts）采樣頻率的倒數(shù)，也即：每兩次采樣之間的時間間隔。3.采樣點數(shù)（Ns）數(shù)采設(shè)備采得的振動信號樣本點的數(shù)目。4.采樣時間(Δt)數(shù)采設(shè)備采得全部樣本點所需的時間。5.分析線數(shù)(#lines)頻譜圖上有效的譜線數(shù)6.頻率分辨率(df，Hz)頻譜圖上相鄰兩譜線的頻率間隔7.總結(jié)上述各參數(shù)間關(guān)系：8.示例采樣點數(shù)：1024點（1K）采樣頻率：2048Hz（2K）采樣時間：0.5s采樣間隔：約0.000488s分析線數(shù)：1024/2.56=400線頻率分辨率：2048/1024=2Hz最高分析頻率：800Hz—既然如此，怎樣直觀地展示一個相對復(fù)雜的信號到底由哪幾個正弦波組成？—答：頻譜！—與旋轉(zhuǎn)機械有關(guān)的幾個概念：基頻/工頻/倍頻/1倍頻synchronous同步振動2倍頻、3倍頻高倍頻2X、3X(Alsocalledharmonic,superharmonic,andsupersynchronous.)諧波、高頻諧波、超異步殘振residualoscillation/viabration

殘余振動通頻值overallvalue0.5X、0.47X…（Alsocalledsubharmonicandsubsynchronous)亞異步振動、分頻這些概念，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（rotatespeed）緊密相關(guān)工頻=轉(zhuǎn)速(rpm)/60,單位：Hz—頻譜告訴了我們一個轉(zhuǎn)子振動信號的組成，那么這些組成又能告訴我們什么呢？！頻譜分析法：轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率轉(zhuǎn)子不對中的類型正確對中e=0,

=0平行不對中e

0,

=0角度不對中e=0,

0綜合不對中e

0,

0不同聯(lián)軸節(jié)的情況聯(lián)軸節(jié)類型不對中形式振動特征剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對中有2X成分角度不對中軸向振動1X成分大軸向振動大，有2X及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié)徑向振動可能有2X、3X、4X…

聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié)有nX

成分（n為螺釘數(shù)）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜松動時的頻譜

出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分轉(zhuǎn)子偏心關(guān)于BH5000中專業(yè)圖譜的問題[注]1.軸心軌跡圖2.瀑布圖3.單多值棒圖4.波德圖/極坐標(biāo)圖5.其他（請?zhí)岢觯?.軸心軌跡圖圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？圖譜又是如何得到（繪制）的？用戶會如何使用（察看）圖譜？軸心軌跡圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？1)機組正常時的軸心軌跡圖一般比較光滑、規(guī)則2)出現(xiàn)故障時，一般伴有軸心軌跡圖形狀的明顯改變。聯(lián)軸節(jié)不對中故障的軸心軌跡圖頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸心軌跡圖譜如何繪制？有同一測點的V、H兩方向的兩路振動信號，分別作為橫縱坐標(biāo)繪制而成。下圖為傳統(tǒng)儀器繪制流程，5000中用計算機實現(xiàn)下述過程由5000系統(tǒng)的硬件、軟件完成用戶一般如何察看軸心軌跡圖？一般先直接察看通頻軸心軌跡，再看各個倍頻（提純后）的軸心軌跡圖【思考】如何提純軸心軌跡圖？要進(jìn)行軸心軌跡提純必須對V、H兩路信號進(jìn)行濾波，只提取設(shè)定頻率（如1倍頻）附近范圍的頻率成分，5000靠內(nèi)置的數(shù)字濾波算法實現(xiàn)。如何確定1倍頻、2倍頻、3倍頻、1/2倍頻是多少？【有鍵相、無鍵相兩種情況】2.瀑布圖圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？圖譜又是如何得到（繪制）的？用戶會如何使用（察看）圖譜？瀑布圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？見附圖能夠觀察到頻譜的動態(tài)變化趨勢用戶一般如何察看瀑布圖？有實時、歷史兩種模式；實時比較簡單，程序自動繪制；歷史時需要用戶選取用戶可能會調(diào)整視角，調(diào)整選取時間段，調(diào)整選取點數(shù)，點擊瀑布圖上某次頻譜，做細(xì)致觀察【請補充】【思考】瀑布圖的三個坐標(biāo)各是什么？(瀑布圖如何繪制)fAt一個瀑布圖目前最多顯示__個頻譜，哪個頻譜是時間上最近的一個？3.單多值棒圖圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？圖譜又是如何得到（繪制）的？用戶會如何使用（察看）圖譜？開放本圖譜的以下問題，請各位回答：1.圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？【重點】2.圖譜又是如何得到（繪制）的？3.用戶會如何使用（察看）圖譜？4.波德(Bode)圖/極坐標(biāo)圖1.圖譜對監(jiān)測、診斷起到什么作用？2.圖譜又是如何得到（繪制）的？3.用戶會如何使用（察看）圖譜？對監(jiān)測、診斷起到什么作用?波德圖(BodePlot)和極坐標(biāo)圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。極坐標(biāo)圖上曲線發(fā)生的變化，包含了機組狀況的信息。雖然不能直接告訴我們變化的原因，但有助于尋找原因、采取應(yīng)對措施。

—《轉(zhuǎn)子動力學(xué)》幅值-轉(zhuǎn)速+相位-轉(zhuǎn)速圖=波德圖【思考】極坐標(biāo)圖如何繪制？考慮極坐標(biāo)的概念:極徑、極角關(guān)于BH5000中信號特征的問題信號分哪些種類？各有哪些特征量？各種特征量起何作用？2.各類信號如何獲得（從機組到客戶端都經(jīng)歷了哪些歷程）？1.信號分哪些種類？各有哪些特征量？

各種特征量起何作用？信號分類：振動類、非振動類(是否合理？)振動類特征量：通頻、倍頻、殘振、直流量、相位、軸位移、直流量沉降量(往復(fù)機)……非振動類特征量（過程量）：轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量、功率(往復(fù)機)……特征量：分別由振動類、非振動類信號計算出來，或直接測量得到。振動類信號由信號計算出的特征值備注加速度gSE往復(fù)機速度烈度500位移軸向軸位移5000中主要信號徑向通頻、倍頻、相位、殘振、直流量、間隙電壓非振動類信號由信號計算/測量出的特征值備注鍵相流傳感器給出脈沖電壓信號，由采集卡獲取其頻率，轉(zhuǎn)速=頻率*60轉(zhuǎn)速鍵相傳感器（電渦流）溫度傳感器給出電壓信號，直流量*靈敏度=溫度溫度壓力傳感器給出交流電壓信號*靈敏度=壓力壓力………………2.各類信號如何獲得（從機組到客戶端都經(jīng)歷了哪些歷程）？傳感器線纜采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)接板調(diào)理板采集卡工控機軟件系統(tǒng)位移信號種類特征量作用（？討論）軸向軸位移機組安全運行必須保證軸位移在一定范圍內(nèi)軸位移的變化趨勢能否反應(yīng)機組的運行狀態(tài)徑向通頻同上倍頻倍頻分量的大小反應(yīng)機組的不同故障相位相位變化（尤其是啟停車過程中），能否反應(yīng)機組狀態(tài)；過臨界轉(zhuǎn)速時會有突變，突變量大小取決于機組阻尼、結(jié)構(gòu)等方面因素。繪制波德圖、極坐標(biāo)圖不可缺少直流量用于計算軸心位置能夠反映傳感器是否工作正常殘振反應(yīng)機組運行狀態(tài)間隙電壓*嚴(yán)格來說并非計算出的特征量，但對于軸向振動通道來說計算軸位移必不可少。取決于傳感器安裝時與軸的相對位置，啟停車過程會改變間隙電壓?！菊埓蠹姨釂?、討論】針對客戶端具體分析、回答關(guān)于BH5000中信號判別的問題1.什么是“正?！钡男盘?？什么是“不正?！钡男盘?？如何判別？2.信號“不正?！钡脑蛴心男?？如何處理非正常信號？要回答上述問題，必須具備關(guān)于“信號”的基本知識;信號包含的范圍太廣，我們暫且局限于旋轉(zhuǎn)機械的振動信號。掌握了一類信號的識別、判定方法，可以類比、舉一反三。振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值。描述振動的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。

周期

T=1/f

為每振動一次所需的時間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動在起始瞬間的狀態(tài)。簡諧振動的三要素在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)記K

(預(yù)先加工好的鍵槽)，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測量相位的基準(zhǔn)。參考脈沖也可用于測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖鍵相與相位參考脈沖振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角

定義為振動相位。振動相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度一一對應(yīng)。在平衡和故障診斷中有重要作用?！舅伎肌磕男﹫D譜需要知道相位？振動信號參考脈沖鍵相傳感器復(fù)雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，彼此間無確定關(guān)系。正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms振動的時域波形名稱波形名稱波形

1.現(xiàn)在回到我們的問題：

什么是“正常”的信號？什么是“不正常”的信號？如何判別？【經(jīng)驗1】對于一般旋轉(zhuǎn)機的振動而言，其信號是由相對規(guī)則的多個正弦波形疊加出來的（合成波形），或者很簡單就是一個比較單一的正弦波（簡諧振動）；并且肯定是周期的（周期信號）這點可以由波形、頻譜綜合判斷?！菊Ｐ盘枌嵗亢铣刹ㄐ吻沂侵芷诓ㄐ巍菊Ｐ盘枌嵗?/p>

簡諧波形（最簡單的波形，接近純正弦，電廠比較常見）【不正常信號實例】

不是前面任何一種波形【經(jīng)驗2】對于用電渦流傳感器測量到的振動信號而言，必然存在一個-10V左右的直流量（少數(shù)傳感器為-4V，事先可以根據(jù)傳感器型號確定）。信號的特征量里有“直流量”一項，如果直流量絕對值過小或過大，信號都可能不正常。【經(jīng)驗3】概貌圖上，信號的振動值一般不會明顯低于5um

注：這個值是個經(jīng)驗參考值，比如目前振值是4.8um，那么是不是就是肯定有問題？或者目前振值是5.2um是不是就肯定沒問題；并非如此，而是前者存在問題可能性偏大，后者偏小。還要再結(jié)合其他特征，綜合判斷。波形不正常直流量不正常同一測點上方向相互垂直的兩路信號的振值，不應(yīng)該差別很大；一般相差不應(yīng)大于振值本身的1/2~1/3。注：這個比例也是個粗略的經(jīng)驗比例，并非絕對；提供給我們的信息，僅僅是信號異常的可能性。【經(jīng)驗3】同一測點，兩個垂直方向的監(jiān)測，測量結(jié)果可能相差很大嘛？一般不可能，例如如果1V:45um，1H:4.5um，那么幾乎可以肯定有一個通道的信號有問題（接錯了？通道物理損壞？）信號不正常的可能原因是什么？一般原因大致可分三類：軟件處理問題（軟件問題）物理通道問題（硬件問題）被監(jiān)測機組機器可能確實處于非正常工況。通過排除法按上述1）~3）順序逐步排除，最后確認(rèn)可能原因。軟件處理問題:由于軟件對各個通道一視同仁，同一個問題應(yīng)該在個各個通道都有反應(yīng)；實例R1：Fig8中的問題，在很多機組很多通道大面積出現(xiàn)，基本可以確認(rèn)是軟件處理上存在不合理之處。如果本現(xiàn)象僅在個別機組個別通道出現(xiàn)，軟件問題的可能不大。物理通道問題:通道與通道的工作狀況不可能像軟件一樣絕對一致，可能存在個別異常而其他正常的情況；如果個別通道對應(yīng)的信號出現(xiàn)異常，首先應(yīng)排除是否是物理通道異常（可用信號發(fā)生器）。被監(jiān)測機組可能處于非正常工況排除了軟硬件原因，信號仍然判斷為非正常，那么可能是機組確實出現(xiàn)了某種形式的故障或已經(jīng)停機。軟件問題實例很多不同機組的不同測點均出現(xiàn)該值差別大比如經(jīng)驗3，同一測點的V、H兩通道就像同一個人的兩個肩膀，不可能左肩膀高右肩膀低，當(dāng)然，不能絕對化；首先高度肯定有差別，另外，畢竟還有偏癱的人?！緦@些經(jīng)驗的評注】1.都是個人經(jīng)驗。

2.都不能絕對化比如判斷前面一個物體是人還是狗，看他/它是否直立行走，如果四肢著地行走，很有可能就是條狗；如果這時就走上前去喚“它”，萬一是個趴在地上找自己眼鏡的人那就不好了；但是如果你穩(wěn)妥地你再問一句：“干嘛呢？”，如果回答是“我找眼鏡呢！”那就判定是人；如果回答“汪汪!”就完全可以判斷是狗了。3.最好把幾條經(jīng)驗結(jié)合起來

個人認(rèn)為，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷就是這樣，多數(shù)時候很難做出絕對肯定的判斷；但借助科學(xué)的方法、不斷總結(jié)經(jīng)驗得失，判斷會越來越精確。想要讓5000和500立即告訴你設(shè)備有沒有問題、有什么問題；在很多情況下是不可能的，但我們能夠做到越來越可能。補充問題：鍵相是不是好的？以下兩頁是兩個機組各自固定測點的4次截圖，一個有鍵相一個無鍵相；如何判斷哪個有哪個沒有?12341234【結(jié)論】靠觀察波形的“起始點”，能夠確認(rèn)鍵相的工作狀態(tài)。遼陽石化芳烴廠K200機組遼陽石化電廠8＃機組遼陽石化電廠3＃機組一、BH5000在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)案例(1)遼化芳烴K200機組案例分析由簡入繁：從基本的波形頻譜圖開始；觀察報警的2H測點觀察報警的2V測點初步觀察頻譜，得到如下信息：頻域來看：1倍頻為主導(dǎo)頻率，H、V雙向均存在較弱但已經(jīng)不可忽略的2倍頻時域來看:曲線光滑規(guī)整，為比較標(biāo)準(zhǔn)的正弦波進(jìn)一步考慮:頻域是否在發(fā)生變化？單一的實時頻譜缺乏時間軸的對比性，那么進(jìn)入瀑布圖（Waterfall）2H測點三維瀑布圖:考慮到頻譜按時間的變化規(guī)律（Waterfall）支持實時、歷史兩種模式，支持挑選其中一個頻譜觀察時間域頻率域FFTIFFT實時軸心軌跡圖，解決如下問題：頻譜圖不包含振動信號的相位信息頻譜圖不包含H、V兩方向信號的融合信息至此，已經(jīng)基本掌握當(dāng)前振動信號情況，下一步:建議觀察近期歷史振動趨勢建議同時觀察多個測點振動趨勢進(jìn)一步細(xì)化后的振動趨勢：精確定位振值突變點對比本機組其它測點的振動基本情況：用橫向?qū)φ盏姆绞?，對比報警測點的“異樣”同時其它測點的基本振動情況，機組是一個整體！遼化電廠8#發(fā)電機組案例分析二、故障情況分析三、故障解決方案

一、8#發(fā)電機組概況8#發(fā)電機機組概況遼化熱電廠8＃機組前箱于2008年02月20日14時許因潤滑油泄漏而著火，本次事故造成8＃機組安裝的BH5000系統(tǒng)1瓦接線箱被燒毀，2套位移傳感器（全部）和2套振動傳感器（部分）被燒壞，接線箱和1瓦接線箱總信號電纜報廢；下圖本次事故的一些相關(guān)資料照片。8#發(fā)電機機組故障8#發(fā)電機機組故障遼化熱電廠3#發(fā)電機組案例分析一、3#發(fā)電機組概況二、故障原因分析四、方案實施效果三、故障解決方案振值嚴(yán)重超標(biāo)，系統(tǒng)提示報警！停機檢查：3#機組傳感器磨損情況105J低壓缸剖面圖3#機組傳感器磨損情況3#機組傳感器磨損情況3#機組傳感器磨損情況大慶石化化肥廠101J機組轉(zhuǎn)子表面劃痕問題(20080709)大慶石化化肥廠101BJ—齒輪箱軸瓦問題(20070927)大慶石化化肥廠102J—透平軸瓦間隙大/油膜渦動問題(20090127)大慶石化化肥廠3012J—不平衡問題(20080128)大慶石化煉油廠EC301—結(jié)垢問題(20090123)大慶石化化肥廠3012J—透平掉葉片問題(20090127)一、基于BH5000在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)監(jiān)測、診斷出的故障(2)二、基于BH500離線監(jiān)測診斷系統(tǒng)用戶監(jiān)測診斷出的故障遼陽石化鍋爐裝置＃1爐乙側(cè)排粉機高碑店污水處理廠消化泵軸承故障獨山子石化乙烯裝置輕烴反應(yīng)高速泵齒輪箱故障大慶化肥廠101J壓縮機狀態(tài)分析101J機組概貌圖101J_3H測點波形頻譜圖101J_3H測點波形頻譜圖101J壓縮機機組概況101J_3H3V測點軸心軌跡圖101J壓縮機機組概況大修時在測點3的位置上有一道2mm寬0.1mm左右的劃痕（1）在機組轉(zhuǎn)速很低時該測點振幅已很高；（2）時域波形的上下兩部分不對稱、其包絡(luò)形狀近似矩形波；（3）頻譜圖中各次整數(shù)諧波分量豐富；（4）軸心軌跡的包絡(luò)形線的X與Y方向?qū)ΨQ軸線呈近90度直角相交；（5）振幅對轉(zhuǎn)速與負(fù)荷不敏感。轉(zhuǎn)子表面缺陷故障的特征診斷結(jié)論：轉(zhuǎn)子表面缺陷大慶101BJ壓縮機組案例分析四、方案實施效果三、故障解決方案二、故障原因分析一、機組簡圖概況101BJ壓縮機機組簡圖105J低壓缸剖面圖101BJ壓縮機機組BH5000圖譜3點殼體水平方向通頻趨勢圖3點殼體水平方向嚙合頻率趨勢圖3點殼體工頻趨勢圖3瓦相對振動7月1日到9月27日趨勢圖101BJ壓縮機機組診斷意見診斷意見（1）軸瓦發(fā)生了磨損,軸瓦間隙變大進(jìn)而又造成齒輪嚙合狀態(tài)變差；（2）高速轉(zhuǎn)子軸系（含齒輪軸轉(zhuǎn)子）平衡精度變差。目前齒輪嚙合頻率分量振幅沒有增大趨勢，比9月18日和20日降低了。殼體瓦振通頻幅值和一倍頻幅值是增大的趨勢。另外1瓦和2瓦軸振動幅值增大。維修建議伺機檢查修復(fù)齒輪箱輸入側(cè)部位軸瓦（3瓦）或調(diào)整瓦間隙及緊力。提高高速轉(zhuǎn)子軸系（含齒輪軸轉(zhuǎn)子）平衡精度。101BJ壓縮機機組維修反饋及總結(jié)

2007年10月7日，對該機組齒輪箱解體檢修，發(fā)現(xiàn)小齒輪軸頸和軸瓦嚴(yán)重磨損。101BJ壓縮機機組維修反饋及總結(jié)

2007年10月7日，對該機組齒輪箱解體檢修，發(fā)現(xiàn)小齒輪軸頸和軸瓦嚴(yán)重磨損。102J壓縮機機組透平軸瓦間隙問題

一、102J機組簡圖概況二、故障原因分析三、維修建議102J壓縮機機組簡圖發(fā)生快變報警的通道2008年12月，BH5000提示首次快變報警，0.5X出現(xiàn)在2H通道的頻譜圖中1/2倍頻出現(xiàn)明顯幅值，達(dá)到了20um，并接近1倍頻的幅值。102J壓縮機機組BH5000圖譜分析2009年1月，BH5000系統(tǒng)提示緩變報警：幅值發(fā)生波動（緩變），范圍最大為62.59um，最小為36.93um。2點水平振動時有超標(biāo)現(xiàn)象,并且波動范圍較大。用戶將振動的報警值修正為：黃燈2.0mils；紅燈3.0mils。大慶石化-化肥廠-102J-2V（振動幅值歷史趨勢圖：2009-1-169:57:53—2009-1-2310:48:15）圖譜注釋：大慶石化-化肥廠-102J-2V（頻譜圖：2009-1-238:24:09）圖譜注釋：大慶石化-化肥廠-102J-2V（頻譜圖：2009-1-2118:10:51）圖譜注釋：102J2H/V軸心軌跡圖，為內(nèi)8字形比較頻譜圖，從軸相對振動信號中可見：1)振幅大時半頻幅值明顯并增大，振幅小時半頻幅值幾乎沒有;2)通頻振幅63微米時，一倍頻38微米，半頻12微米;通頻振幅43微米時，一倍頻37微米，半頻幾乎沒有;3)軸心軌跡在振幅大時是內(nèi)8字形。從頻譜圖和振動趨勢上看,機組的汽輪機振動存在波動現(xiàn)象，存在2瓦間隙增大問題,且油中金屬磨粒增加，說明2瓦在數(shù)月運行中，在初始瓦間隙較大的基礎(chǔ)上，間隙又進(jìn)一步增大，因此，在汽輪機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到干擾時振動就明顯增大。另外，該汽輪機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性，存在在某一轉(zhuǎn)速區(qū)間振動較高的問題，也是影響機組振動的因素，這個特性主要與轉(zhuǎn)速相關(guān)。維修建議1、盡量保證系統(tǒng)平穩(wěn)；2、注意瓦溫；3、準(zhǔn)備好瓦間隙稍小些的軸瓦。102J壓縮機機組診斷結(jié)論、維修建議大慶石化分公司尿素3102J機組案例分析二、故障原因分析四、方案實施效果三、故障解決方案一、機組概況3102J壓縮機機組概況3102J壓縮機機組概況尿素車間的3102J機組自07年檢修后，高壓缸的8點振動值就達(dá)到50微米左右，其間隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化振動值一直在50-64微米之間波動。從08年1月27日8點振動值逐漸上升，1月28日從在線系統(tǒng)觀測，振動值最大達(dá)到77微米，隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的降低，振動值有所下降，8H為61微米，8V為63微米。機組運行情況簡介診斷意見通過在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)觀察，振動值隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增大而增大，如當(dāng)透平轉(zhuǎn)速為6400轉(zhuǎn)/分（高壓缸為12800轉(zhuǎn)/分）時：8H/8V為51/53微米，當(dāng)透平轉(zhuǎn)速上升到6840轉(zhuǎn)/分（13799轉(zhuǎn)/分）時：8H/8V為69/77微米。目前透平轉(zhuǎn)速為6500轉(zhuǎn)/分，8H/8V振動為61/63微米。因此分析診斷認(rèn)為高壓缸的振動同轉(zhuǎn)速的變化有密切的關(guān)系，高壓缸的振動過大的主要原因是：診斷結(jié)論：高壓缸轉(zhuǎn)子的平衡精度差（包括高壓缸轉(zhuǎn)子結(jié)垢、腐蝕等）處理措施如果振動繼續(xù)增大達(dá)到高報值，需適當(dāng)降低工作轉(zhuǎn)速。適當(dāng)時對轉(zhuǎn)子做動平衡處理，并處理瓦間隙問題。在動平衡機上復(fù)查高壓缸轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)：轉(zhuǎn)速13686轉(zhuǎn)/分時，標(biāo)準(zhǔn)振動速度不大于0.8mm/s；轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分時，振動速度達(dá)到10mm/s，超標(biāo)12倍以上；試重：在葉輪上綁銅絲120克后可達(dá)到平衡精度。重新投入運行后：高壓缸測點8振幅從最大77微米降到11微米。大慶石化煉油廠EC301結(jié)垢問題一、EC301機組概況二、故障原因分析四、維修建議三、診斷結(jié)論煉油廠EC301機組結(jié)構(gòu)簡圖EC-301裂解氣透平壓縮機組中壓缸的振動存在波動現(xiàn)象,并且近幾天振動呈上升趨勢，出口徑向振動3V測點從2009年1月14日開始逐漸出現(xiàn)上升趨勢，振幅峰峰值從27.09um上漲至58.59um，從1月21日振動幅值出現(xiàn)了階躍式上升，從58.89上漲至77.94um，23日增加到86微米，3H測點的變化也隨著3V測點同步上升，振動值從1月14日29.73um上升至44.35um，21日從44.35um上升至61.48um.1月23日增加到71微米。上述測點，BH5000系統(tǒng)均提示報警圖譜注釋：大慶石化-化工一廠-EC301-3v（實時波形圖）圖譜注釋：大慶石化-化工一廠-EC301-3v（實時頻譜圖）圖譜注釋：大慶石化-化工一廠-EC301-3v（振動幅值歷史趨勢圖：2009-1-169:08:50—2009-1-2310:09:43）1月23日，壓縮機中壓缸的出口，垂直方向3V軸相對振動峰峰值86.7微米，一倍頻幅值78.4微米，一倍頻幅值占通頻總振幅的90.4%。軸相對振動和殼體絕對振動信號的譜圖中，都存在明顯的9倍頻768（770）HZ分量，其中殼體絕對振動速度峰值占通頻總振幅的30%。診斷意見原因主要是轉(zhuǎn)子結(jié)垢結(jié)焦后不均勻脫落所致或粘結(jié)異物,同時機內(nèi)存在一定程度的對中不良和氣流激振現(xiàn)象，近兩天振動階躍式上升，原因是結(jié)垢結(jié)焦局部集中脫落。另外，由于結(jié)垢結(jié)焦使初始時通流截面均勻葉輪流道變得不均勻，使得壓縮機葉輪出口氣流脈動加劇，造成768HZ的分量幅值較大。維修建議1)、振幅再增大，可以適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速；2)、工藝系統(tǒng)盡量減少裂解料的重組分。大慶石化分公司尿素3102J機組掉葉片故障一、3102J機組概況二、機組運行狀態(tài)三、故障現(xiàn)象及分析3102J壓縮機機組概況該機組正常運行到2009年1月27日17：52時汽輪機振動突然增大（BH5000系統(tǒng)提示報警），汽輪機四個軸相對振動測點振幅同時增大，1V從正常運行時的38微米，突然增大到123微米，40分鐘后被迫停機。大慶石化-化肥廠-3102J-1V（振動幅值歷史趨勢圖：2009-1-2715:01:00—2009-1-2721:01:00）大慶石化-化肥廠-3102J-1V（振動相位歷史趨勢圖：2009-1-2715:01:00—2009-1-2721:01:00）大慶石化-化肥廠-3102J-1V（頻譜圖：2009-1-2718:31:59）大慶石化-化肥廠-3102J-1H1V（歷史軸心軌跡圖：2009-1-2717:52:29）1V通頻振幅從正常運行時的38微米，突然增大到123微米，其它點振幅也大增，1V一倍頻振幅從27微米增大到110微米，相位從145度變化到312度，變化了167度，幾乎反相了，說明轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布瞬時發(fā)生了改變。根據(jù)汽輪機各測點振動通頻趨勢變化，一倍頻頻趨勢變化和相位趨勢變化，我們分析認(rèn)為汽輪機轉(zhuǎn)子上有質(zhì)量脫落，葉片斷落的可能性較大。維修建議:建議檢查轉(zhuǎn)子狀態(tài)維修反饋及總結(jié)停機后解體汽輪機，發(fā)現(xiàn)汽輪機轉(zhuǎn)子末級有一支葉片斷落，端口位置接近葉片根部，另有一支葉片也松動了。軸承、齒輪箱等沖擊類故障基本原理：調(diào)制與解調(diào)(modulation/demodulation)基本方法：包絡(luò)(enveloping)基本參數(shù)：gSE值(SpikeEnergying,g=10m/s2)包絡(luò)解調(diào)基本原理：什么是調(diào)制？！

請看敲杯子的信號……原始信號，直接做頻譜，很難分析出特征！解調(diào)后，再做頻譜，容易分析出特征！二、基于BH500