设备故障诊断基础

,设备管理中心,周久华,设备故障诊断概论,目录,机械：,1,、机械松动,2,、不对中,3,、不平衡,4,、轴承故障,5,、齿轮故障,电气：,6,、电气故障,润滑：,7,、油脂润滑故障,状态监测：,8,、作息化点检,机械松动,机械松动是较常见且易发生的故障类型，主要指两种情况：一种是设备结构框架或底座松动，其后果是引起整个机器松动、振动加剧；另一种情况是零件之间正常的配合关系被破坏，造成配合间隙超差而引起的松动，例如滚动轴承的内圈与转轴或外圈与轴承座孔之间的配合，因丧失了配合精度而造成的松动。,机械松动不仅是设备振动的原因，而且还会加剧振动状态。,机械松动,振动具有方向性，在松动方向振动较大，比如垂直方向的振动远大于水平方向；水平与垂直方向的相位差为,0,或,180(,而不平衡故障中水平与垂直方向的相位差约为,90),。此时，测量应向下移到设备底脚、基础平板和混凝土基 础上，比较不同位置振动在工频,(,或转速频率,),处的幅值、相位。如果两个位置的振动幅值和相位存在着很大差别，则说明有相对运动，这可以帮助寻找松动源。,其频率成分除了基频,(,等于转速频率,),之外，还产生高次谐波,(2,、,3,等,),和偶次分频,(,如,1,2,、,3,2,倍基频,),振动，频谱结构成梳状；其振动幅值也与负荷有密切关系，会随着负荷的增加而增大；其振动状态对转速,(,即激振频率,),变化的反应也很敏感，振动值随着转速的增减而表现为无规律的变化，忽大忽小，呈跳跃式变,第二类松动包括轴承在轴承座中松动、轴承内部间隙过大和轴承在轴上松动或转动，通常是由于轴承外套在轴承座压盖内松动、轴承内环在轴上转动、滑动或滚动轴承间隙过大、叶轮在轴上松动等引起的。其振动频谱中除了始终有明显的,1,和,2,转速频率峰值外，还可能出现清晰的高,10,甚至,20,转速频率的成分，即高次谐波频率成分丰富。同样，也可能产生偶次分频,(,如,1,2,、,3,2,倍基频,),振动，这种偶次分频成分的幅值可能很低，但若尖峰清晰，则说明这类松动故障较严重。,机械松动,机械松动,机械松动的诊断要点,频域,a),确认径向振动有较大的,1,倍频分量，特别是,3-10,倍频分量。,b),可能有,1/2,、,3/2,、,5/2,等分数倍频分量，它们随时间增大。,c),确认轴向振动小或正常。,时域,a),不稳定的非周期信号占优势，可能有大的冲击信号。,b),比较垂直和水平方向的振动，可以发现振动具有高度的方向性。,提示：,1,）故障严重，还会出现,1/3,、,1/4,倍频等分量。,2,）机械松动也可在达到工作温度且部件已经热膨胀后出现。,3,）水平固定的机器，如果基座松动，则垂直方向会出现很大的一倍频振动，一般比水平方向振动还大。所以，这一点要特别注意和转子不平衡相区分。,4,）具有松动故障的典型频谱特征是以工频为基频的各次谐波，并在谱图中常看到,10X,。国外有人认为，若,3X,处峰值最大，是轴和轴承间有松动，若,4X,处有峰值，表明轴承本身、松动。,不对中,轴不对中可以分为联轴器不对中和轴承不对中、联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况，实际中主要以混合不对中为主。,主要有电机与减速器、减速器与滚筒等转轴对中故障,不对中,轴系产生不对中有两种原因：,（,1,）制造误差 在联轴器的加工工程中，由于工艺或测量等原因造成端面与轴心线不垂直或端面螺栓孔的圆心与轴颈不同心。,（,2,）安装误差及其他影响 在排除了加工误差引起的不对中后，实际可以将不对中分为冷态,不对中和热态不对中两种情况。其中冷态不对中主要是指在室温下由于安装误差造成的对中不良；热态不对中指机组在运行过程中由于温度等因素造成的不对中，其主要原因有：,1),基础受热不均。,2),机组各部件的热膨胀变形和扭曲变形。,3),机组热膨胀时由于滑动表面的摩擦力及导向键磨损引起轴承座倾斜和侧行。,4),由于转子的挠性和重量分配不均匀，转子在安装之后产生原始弯曲，进而影响对中。,5),地基下沉不均。,上述热变形的影响，导致转子轴颈中心在轴承中的位置发生变化，一旦轴颈与轴承的相劝位置发生改变，轴承油膜的动特性会随之发生改变，而且会在联轴器处产生附加弯矩,不对中,较典型频谱,