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一小时学会机器故障诊断陶洛文陶洛文工学博士，高级工程师工学博士，高级工程师 一小时学会机器故障诊断陶洛文1频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。每种故障有其对应的特征频率。根据特征频率及其变化确定机器的故障性质和严重程度。频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。2转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障强迫振动类故障自激振动类故障自激振动类故障R:转动频率转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:3转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。1X频率为主。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。透平风机TOTI齿4转子不平衡的类型转子不平衡的类型5转子不对中的类型正确对中 e=0,=0平行不对中 e 0,=0角度不对中 e=0,0综合不对中 e 0,0转子不对中的类型正确对中 e=0,=0平行不对中6转子不对中故障的频谱 出现 2X 频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率。电机水泵POPIMOMI1X 频率2X 频率叶片通过频率转子不对中故障的频谱 出现 2X 频率成分。电机水泵POPI7转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。出现精确的倍频2X，3X等成分。松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声水平高转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。电机水泵POPI转速8松动故障引起的间入谐量未松动时的未松动时的频谱频谱松动时的频松动时的频谱谱 出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等频率成分松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱9松动结合面两边振动差别大50353815101218402558松动！松动！不松动不松动松动结合面两边振动差别大50353815101218402510齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。O11带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDisplacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动12从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率 c/min转子转速r/min从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率 c/min转子转速r/mi13相关产品相关产品-振通振通932932高级高级分析仪分析仪中文Window菜单显示，操作更方便大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美观12800线分辨率频谱，频率范围25kHz基于DSP的全功能高速动态分析双通道采集，14位AD采样USB 接口可配MCM2/3,SDES等软件高速记录起停车振值,幅值,相位,频谱标准数采器功能存储200测点,32K波形用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故障转速测量、噪声测量、相位测量、相位诊断相关产品-振通932高级分析仪中文Window菜单显示，14轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30%。轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质量外，轴承的安装及装配质量影响很大。滚动轴承的振动滚动轴承的振动轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。滚15滚动轴承的失效形式疲劳点蚀:因受滚动压应力磨损:因受压力又有与内外座圈的相对滑动 腐蚀:润滑油中的水分几其它化学物质产生锈蚀裂纹:由于磨削或淬火时作用而产生磨粒磨损:由于磨屑作用而磨损滚动轴承的失效形式疲劳点蚀:因受滚动压应力16D 节圆直径d 滚珠直径 接触角z 滚珠数R 轴的转速频率滚动轴承故障的特征频率 dD外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环D 节圆直径滚动轴承故障的特征频率 dD外环故障频率17滚动轴承故障的频谱 轴承每一种零件有其特殊的故障频率。随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波滚动轴承故障的频谱 轴承每一种零件有其特殊的故障频率。电机离18带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡不对中松动滚动轴承故障频率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.53.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡不对中松动滚动轴承故障频率19倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构倒频谱的定义和有关的术语倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿轮的故障诊断倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构20共振解调法共振解调法原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲击频率）共振波形，对它进行包络、检波、低通滤波（即解调），会获得一个对应于低频冲击的而又放大并展宽的共振解调波形。共振解调法原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ以内）冲击脉21共振解调法的示意图共振解调法的示意图22共振解调法的优点：剔除了低频振动干扰对于共振解调波，可作频谱分析共振解调法的优点：剔除了低频振动干扰23最简单是看HFA 包络波有效值HFA2 警惕警惕HFA6 危险危险最简单是看HFA 包络波有效值HFA50dB（断条率断条率2%）有断条：有断条：4%）定子电流频谱中主峰与两个旁辨的幅值差：33通常是用钳型电流表（带信号输出以便连接仪器）和数据采集器定期对电机定子电流进行监测，一旦上述幅值差小于50dB，或与正常时比较有较大幅度的下降，就应引起高度注意。通常是用钳型电流表（带信号输出以便连接仪器）和数据采集器定期34测量时要注意什么？1)三相电源电压应比较稳定和平衡;2)电机应接近满负载运行。如果发现三相定子电流有较大差别，则应怀疑定子绕组有缺陷。最好先排除定子异常，然后再诊断鼠笼状态。测量时要注意什么？如果发现三相定子电流有较大差别，则应怀疑35皮带故障皮带故障皮带故障36皮带转动频率皮带转动频率BR(*D)/皮带长度皮带长度*皮带轮转频；皮带轮转频；皮带振动频率低于皮带轮转频；皮带振动频率低于皮带轮转频；皮带转动频率BR(*D)/皮带长度*皮带轮转频；37最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件38共同特点：类似于不对中，轴向振动较大共同特点：类似于不对中，轴向振动较大平行不对中平行不对中 角度不对中角度不对中共同特点：类似于不对中，轴向振动较大平行不对中 角度不对中39最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件40振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用设置采集器回收数据建立参数库数据分析打印报告现场测量振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用设置采集器回收数据41振动监测有哪些特征值？位移峰峰值：正、负两方向间的最大振动距离速度有效值：振动速度的均方根值，直接反映振动的能量。一台设备上不同位置测量的速度有效值中最大的一个称为该设备的振动烈度振动烈度加速度峰值：常用于评价滚动轴承和齿轮的状态高频加速度包络有效值：滤掉了和转轴有关的各种低频分量后的高频加速度包络的能量。它主要反映了滚动轴承和齿轮有损伤时发生的冲击能量。振动监测有哪些特征值？位移峰峰值：正、负两方向间的最大振动距42如何选择测量参数？如何选择测量参数？如何选择测量参数？43传感器如何安装？传感器如何安装？磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法传感器如何安装？磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法44怎样选择测量点？怎样选择测量点？在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进行测量，至少在工作的初期应该如此。低频振动常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直方向上比较容易发生）。怎样选择测量点？在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进行测量45测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。这要求在测定点上作出记号（如使用油漆或用钢针打出定位孔）。尤其对于环境条件差的场合，这一点更加重要，在测高频振动时，曾经出现过测定点偏移几毫米后，测定值相差6倍的情况。测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。这要求在测定点46振动多大算超标？振动多大算超标？振动多大算超标？47最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件48设备状态的另一种振动评价标准设备状态的另一种振动评价标准49最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件50最新国际标准最新国际标准 ISO-10816 是是ISO-2372的升级版的升级版对振动速度准则作了更细致的规定增加了用振动位移评价设备健康状态的新准则2001年以中国国家标准GB/T6075发布遗憾的是，自公布以来推广和应用的情况并不好。除了宣传不够外，缺乏方便的手段也是一个重要原因最新国际标准 ISO-10816 51ISO 10816-3 设备类型设备类型1-4 速度标准速度标准ISO 10816-3 设备类型1-4 速度标准52ISO 10816-2 大型汽轮发电机组大型汽轮发电机组 速度标准速度标准功率大于50MW，额定工作转速范围为1500-1800r/min,3000-3600r/min的陆地安装的大型汽轮发电机组 ISO 10816-2 大型汽轮发电机组 速度标准功率大于553ISO 10816-3 设备类型设备类型1-4 位移标准位移标准82 1612553963202011051276251ISO 10816-3 设备类型1-4 位移标准82 1654标准10816-3 适用于适用于功率大于15kW运行转速120r/min 1500r/min的机组，例如。功率小于50MW的汽轮机；汽轮机组功率大于50MW转速低于1500r/min 或高于3600 r/min（ISO 10816-2以外的机组）；旋转式压缩机；功率不大于3MW的工业燃气机轮；离心式、混流式或轴流式泵；除水力发电机组或泵站以外的发电机；各种类型的电动机；鼓风机或风机。标准10816-3 适用于功率大于15kW运行转速120r/55 设备类型设备类型1组：额定功率大于300KW的大型机器；轴高大于等于315mm的电机。这类机器通常具有滑动轴承。运行或额定转速范围相对较宽，从120rpm至15,000rpm.2组：中型机器其额定功率大于15KW,小于或等于300KW;轴高160mmH2时，黄灯亮黄灯亮，表示有缺陷；6时，红灯亮红灯亮，表示有严重缺陷红外线非接触测量轴承表面温度，快速！准确！用ISO-10816评价设备健康状态的好工具内置ISO10859相对法确定振动限值1 2 3 4 5 6 7 8滚动轴滚动轴承承齿齿 轮轮旋转机旋转机械械滑动轴滑动轴承承(23)(46)报警值危险值正常值正常值相对法确定振动限值1 2 3 4 5 60相对判断方法相对判断方法在设备运行状态比较良好的时候（新安装好或大修后能够确认工作状态良好时）用测振仪连续对确定的测点进行多次测量（最好能测20次以上，每次测量最好能间隔一段时间，传感器也应取下后再放上）。然后计算其平均值。相对判断方法在设备运行状态比较良好的时候（新安装好或大修后能61常用的平均方法：先求出N次测量的算术平均值 Vm=(V1+V2+VN)N报警限VT为算术平均值 Vm的310倍，即：Vt=K Vm,K=310常用的平均方法：62计算N次测量的算术平均值Vm和均方根值Vs:Vm=(V1+V2+VN)N Vs=(V1-Vm)2+(V2-Vm)2+.+(Vn-Vm)2 N 另一种平均方法：n 测量报警限 Vt=Vm+kVs,k=25 k 根据设备的使用环境、工况变化范围、对设备 振动的要求严格程度、设备的价格等来确定。计算N次测量的算术平均值Vm和均方根值Vs:另一种平均方法：63需要说明的是，每次测量时的工况（如负载，转速等）应尽可能一致，并在以后的监测中也尽可能在该工况下测量。需要说明的是，每次测量时的工况（如负载，转速等）应尽可能一致64类比判断方法即与相同类型、相同工况和使用环境的设备比较，以哪些设备的正常振动值算出待测设备的报警限。类比判断方法即与相同类型、相同工况和使用环境的设备比较，以哪65数采器配套软件介绍数采器配套软件介绍数采器配套软件介绍66 树状结构管树状结构管理被监测设备理被监测设备 有问题有问题测点测点设备简图设备简图总厂、分厂、总厂、分厂、车间、车间、设设备备等多层管理等多层管理有问题有问题数据数据 树状结构管理被监测设备 有问题测点设备简图总厂、分厂、车间67兼容多种型号数采器兼容多种型号数采器兼容多种型号数采器68数采器振值数据的回收数采器振值数据的回收数据回收数据回收回收报告回收报告数采器振值数据的回收69 其他功能 回收数据时对下列数据比较2级报警限：4种参数（A、V、D、H）振值百线频谱；巡检路径中的未测点报告；巡检路径外的额外测点报告；同一天数据重复回收的提示；各级监测设备数、周期、实施情况等的统计监测测分析分析报告告 其他功能 回收数据时对下列数据比较2级报警限：监70波形回收程序首先列出数采器中的波形目录，波形默认存储在系统安装目录的WaveFile子目录下回收波形文件回收波形文件波形回收程序首先列出数采器中的波形目录，波形默认存储在系统安71测点百线频谱倍频数据和测点百线频谱倍频数据和多条实测谱线比较多条实测谱线比较倍频倍频数据数据倍频倍频光标光标多条实测多条实测谱线比较谱线比较测点百线频谱倍频数据和多条实测谱线比较倍频数据倍频光标多条实72三维频谱分析三维频谱分析 对重叠曲线有消隐功能对重叠曲线有消隐功能同一频率不同日同一频率不同日期的曲线期的曲线三维频谱分析 对重叠曲线有消隐功能同一频率不同日期的曲线73测点趋势分析可以有直线、和二次曲线两种拟合方式可以按四种报警变量选择可选择起始日期打印到作图工具测点趋势分析可以有直线、和二次曲线两种拟合方式可以按四种报74 MCM3 提供了丰富的打印报告功能 数据、图形的打印数据、图形的打印 MCM3 提供了丰富的打印报告功能 数据、图形的打印 75频谱分析 波形浏览器频谱分析 波形浏览器76最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件77故障诊断专家系统故障诊断专家系统故障诊断专家系统78最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件79最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件80建立和编辑建立和编辑设备描述文件设备描述文件建立和编辑81建立和编辑齿轮描述文件建立和编辑齿轮描述文件建立和编辑齿轮描述文件82滚动轴承数据库滚动轴承数据库滚动轴承数据库83滚动轴承数据库：参数编辑滚动轴承数据库：参数编辑滚动轴承数据库：参数编辑84滚动轴承数据库：常用型号提取滚动轴承数据库：常用型号提取滚动轴承数据库：常用型号提取85滚动轴承数据库：中外型号对照滚动轴承数据库：中外型号对照滚动轴承数据库：中外型号对照86最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件87最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件88最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件89最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件90最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版课件91可以编辑可以编辑SDES生成的诊断报告生成的诊断报告可以编辑SDES生成的诊断报告92相关产品-906-906 平板或笔记本电脑平板或笔记本电脑+超级超级DSP智能传感器智能传感器相关产品-906 平板或笔记本电脑+超级DSP智能93带带ISO-10816ISO-10816的振动分析诊断仪的振动分析诊断仪选择机器类型，测量后，直接用选择机器类型，测量后，直接用红红红红黄黄黄黄绿绿绿绿灯显示灯显示结论结论带ISO-10816的振动分析诊断仪选择机器类型，测量后，直94单双面动平衡仪：一目了然单双面动平衡仪：一目了然95把所有软件带到现场把所有软件带到现场诊断专家系统诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测单机和网络版状态监测系统软件系统软件MCM3/BS把所有软件带到现场诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测96缺少诊断经验吗？缺少诊断经验吗？把专家也一起带到现场吧把专家也一起带到现场吧缺少诊断经验吗？把专家也一起带到现场吧97带带ISO-10816ISO-10816的振动分析诊断仪的振动分析诊断仪选择机器类型，测量后，直接用选择机器类型，测量后，直接用红红红红黄黄黄黄绿绿绿绿灯显示灯显示结论结论带ISO-10816的振动分析诊断仪选择机器类型，测量后，直98单双面动平衡仪：一目了然单双面动平衡仪：一目了然99独有的长期数据记录功能独有的长期数据记录功能数采器功能一点不少数采器功能一点不少带平均能力的连续测量可以得到更精确的频谱带平均能力的连续测量可以得到更精确的频谱独有的长期数据记录功能数采器功能一点不少带平均能力的连续测量100把所有软件带到现场把所有软件带到现场诊断专家系统诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测单机和网络版状态监测系统软件系统软件MCM3/BS把所有软件带到现场诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测101