巡检课件(状态监测基本知识).ppt

状态监测基本知识 大机组状态监测与故障诊断常用的方法 1 振动分析法振动分析法是对设备所产生的机械振动 对大机组来说 主要是是转子相对于轴承的振动 进行信号采集 数据处理后 根据振幅 频率 相位及相关图谱所进行的故障分析 2 油液分析法油液分析法是对机组在用润滑油的油液本身及油中微小颗粒所进行的理化分析3 轴位移的监测在某些非正常的工况下 大型旋转机械的转子会因轴向力过大而产生较大的轴向位移 严重时会引起推力轴承磨损 进而发生转子 如叶轮 端面与隔板或缸体摩擦碰撞 汽轮机在启动和停车过程中 会因转子与缸体受热和冷却不均而产生差胀 严重时会发生轴向动静摩擦 4 轴承回油温度及瓦块温度的监测检修或运行中的操作不当都会造成轴承工作不良 从而引起轴承瓦块温度及轴承回油温度升高 严重时会造成烧瓦 所以对轴承回油温度 瓦块温度进行监测也很必要 API 美国石油协会标准 规定 轴承进出口润滑油的正常温升应小于28 轴承出口处的最高油温应小于82 另外 用铂电阻在距轴承合金1mm处测量瓦块温度时 一般不应超过110 115 有关振动的常用术语 1 机械振动机械振动是物体相对于平衡位置所作的的往复运动 通常用振动的基本参数 即所谓的 振动三要素 振幅 频率 相位加以描述 a 振幅振幅是物体动态运动或振动的幅度 它是振动强度和能量水平的标志 也是评判机器运转状态优劣的一个主要指标 振幅的量值可以表示为峰 峰值 P P 单峰值 0 P 有效值 rms 或平均值 Average 峰 峰值是整个振动历程的最大值 即正峰与负峰之间的差值 单峰值是正峰或负峰的最大值 有效值即均方根值 只有在纯正弦波的情况下 单峰值等于峰 峰值的1 2 有效值等于峰值的0 707倍 平均值等于峰值的0 637倍 平均值在振动测量中很少使用 振幅分别采用振动的位移 速度或加速度值加以描述 度量 在振动测量中 除特别注明外 振动位移的量值为峰 峰值 单位是微米 m 或密耳 mil 振动速度的量值为有效值 单位是毫米 秒 mm s 或英寸 秒 ips 振动加速度的量值是单峰值 单位是重力加速度 g 一般认为 在低频范围内 振动强度与位移成正比 在中频范围内 振动强度与速度成正比 在高频范围内 振动强度与加速度成正比 也可以认为 振动位移具体地反映了动 静间隙的变化 振动速度反映了能量的大小 振动加速度反映了冲击力的大小 b 频率周期T是物体完成一个振动过程所需要的时间 单位是秒 s 频率f是物体每秒钟振动的次数 单位是赫兹 Hz 频率与周期互为倒数 f 1 Tc 相位相位是指两个振动要素在时间或空间上的相差 相位的度量单位为度 4 相对轴振动 绝对轴振动 轴承座振动相对轴振动是指转子轴颈相对于轴承座的振动 它一般是用非接触式电涡流位移传感器来测量 绝对轴振动是指转子相对于大地的振动 它可用接触式传感器或用一个非接触式电涡流传感器和一个惯性传感器组成的复合传感器来测量 两个传感器所测量的值进行向量相加就可得到转子轴相对于大地的振动 轴承座振动是指轴承座相对于大地的振动 它可用速度传感器或加速度传感器来测量 通常所说的大机组振动实际上是转子的相对轴振动 必要时辅之于轴承座振动 5 径向振动 横向振动 轴向振动径向振动是指垂直于转子中心线方向上的振功 径向振动也称为横向振动 水平振动是指与水平方向一致的径向振动 垂直振动是指与垂直方向一致的径向振动 轴向振动是指与转子中心线同一方向上的振动 由于转子的实际振动是涡动 其涡动轨迹通常为不规整的椭圆 因此需要两个相互垂直的探头才能较为准确地测出转子真实的振动 2 涡动 进动 正进动 反进动 弓状回转涡动是转动物体相对于平衡位置所作的旋转运动 旋转机械转子的实际运动状态是 一方面绕着本身的轴线旋转 自转 另一方面整个轴线又绕着某一平衡位置同时在做旋转运动 公转 转子实际上是做旋转状的涡动 并不是往复状的机械振动 由于这种涡动在径向上所测得的振幅 频率 相位在数值上与机械振动相同 因此可以沿用机械振动的许多成熟的理论 方法 由于转子是在自转的同时 进一步在作公转 所以涡动也称为进动 正进动是指涡动方向与转子旋转方向相同的涡动 反进动是指涡动方向与转子旋转方向相反的涡动 由于不平衡等其它力矩的作用 旋转状态下挠性转子的轴线并非是直线 而是呈弓状弯曲的形状 因此转子的涡动又被形象地称作弓状回转 6 刚度 阻尼 临界阻尼使弹性体产生单位变形y所需的力F称为刚度k k F y 刚度反映了弹性体抵抗变形的能力 机械件以及压力较高的液体 如油膜 和气体都可以视为弹性体 阻尼是指振动系统中的能量转换 从机械能转换成另一种能量形式 一般是热能 这种能量转换吸收 消化了振动能量 抑制了振动过程中的振幅值 转子阻尼主要来自于轴承阻尼 另外还有介质阻尼 材料内部阻尼 临界阻尼是指系统能回到平衡位置而不发生振荡所要求的最小阻尼 7 临界转速临界转速就是转子轴承系统本身的固有频率 与物体的固有频率一样 临界转速也有若干阶 如一阶 第一临界转速 二阶 n阶 8 刚性转子 挠性转子刚性转子是指工作转速低于第一临界转速的转子 挠性转子是指工作转速高于第一临界转速的转子 10 通频振动 选频振动 工频振动通频振动是原始的 未经傅立叶级数变换分解处理的 由各频率振动分量相互迭加后的总振动 其振动波形是复杂的波形 选频振动是从通频振动中所分解出来的 某一选定频率 如工频 半频 二倍频等 的振动 其振动波形是单一的正弦波 工频振动是指振动频率等于转速频率的选频振动 工频也称为基频 一倍频 转速为6000r min的转子 工频振动的频率f N 60 6000 60 100 Hz 11 谐波 次谐波在通频信号中 频率等于转速频率整数倍的分量称为转速频率的谐波 简称谐波 如一倍频 1X 二倍频 2X 三倍频 3X 分量等 次谐波是指通频信号中所含频率等于转速频率整分数倍的分量 也称为分数谐波 如半频 0 5X 三分之一倍频 1 3X 分量等 18 机械偏差 电气偏差 晃度机械偏差是指对应于测振探头处转子轴颈表面的机械缺陷 机械缺陷通常来源于轴颈的圆度 损坏 键标记 凹陷 划痕 锈斑 甚至是弯曲变形 等等 或其它结构原因所引起的 电气偏差也是非接触式电涡流位移传感器系统输出信号误差的来源之一 转子每转一圈 该偏差就重复一次 传感器输出信号的变化通常是来自于转子表面材料电导率的变化或转子表面上某些位置局部磁场的存在 转子轴颈的晃度 或称为轴的径向偏差 是电气偏差和机械偏差的总和 20 半速涡动 油膜振荡半速涡动 即通常所说的油膜涡动 油膜涡动是由径向滑动轴承油膜力所产生的一种涡动 当转子轴頸在动压滑动轴承中稳定运转时 轴承的油膜力R与载荷P相互平衡 转子轴心处于某一平衡位置O1 若转子受到扰动离开平衡位置移动到O 点 变化后的油膜力R 与载荷P的合力F不再为零 共线 合力F可分解成径向与切向上的二个分力 径向分力Fr与轴颈的位移方向相反 力图把轴颈推回到原平衡位置O1处 是一种弹性恢复力 而切向分力Fu与轴颈位移方向相垂直 它有推动轴颈绕平衡位置O1继续旋绕 即产生涡动的趋势 这种涡动就称为油膜涡动 Fu称涡动力