单盘转子故障诊断报告(附MATLAB程序)

1、单盘转子故障诊断报告 1. 数据： Test1.txt ，数据长度 155648*6 ， 2 组振动数据：第一、二列为测点 1 涡流传 感器 x 、y 振动数据； 第三、四列为测点 2 涡流传感器 x 、y 振动数据；第五列 为转速脉冲信号(每转 1 个)；第六列为转速值(采集仪输出转速， 可能不准确)； 采样频率： 2000*2.56HZ 实验转速： 3300rpm 2. 故障分类： 转子试验台常见故障类型有不平衡、不对中、松动、裂纹、碰摩等。常见故障类 型故障特征如下 : 1、转子质量不平衡主要特征： (1) 一倍频率振动幅值大。 (2) 出现较小的高次谐波，整个频谱呈所谓的“枞树形” 。

2、 2、转子不对中故障主要特征： (1) 从振动的时域波形上可以看出旋转基本频率的高次成分。 (2) 从振动信号的频谱图上可以发现工频的高次分量， 如 2fr 和 3fr 振动，尤其是 2fr 振动非常明显。 (3) 当不对中比较轻微时，轴心轨迹呈椭圆形；当不对中故障达到中等程度时， 轴心轨迹呈香蕉形；当不对中故障较严重时，轴心轨迹呈外“8”字形。 3、转子部件脱落主要特征有： (1) 转子部件脱落后，转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。 (2) 转子部件脱落的前后，振动的幅值和相位突然发生变化。 (3) 部件脱落一段时间后，振动的幅值和相位趋于稳定。 (4) 轴心运动轨迹与质量不平衡时

3、的轴心运动轨迹类似。 4、动静碰磨故障特征有： (1) 振动的时域波形特征：当转子发生碰磨故障时，振动的时域波形发生畸变， 出现削波现象。另外，在振动信号中有奇异信号。 (2) 振动的频谱特征：由动、静部分碰磨而产生的振动，具有丰富的频谱特征。 振动有时还会随着时间发生缓慢的变化。 (3) 轴心运动轨迹特征 若发生的是整周碰磨故障， 则轴心运动轨迹为圆形或椭圆形， 且轴心轨迹比较 紊乱。 若发生的是单点局部碰磨故障，则轴心运动轨迹呈内“8”字形。 若发生的是多点局部碰磨故障，则轴心运动轨迹呈花瓣形。 (4) 当转轴与静子发生碰磨时，会使转子产生振幅时大时小、振动相位也时大时 小的旋转振动。 5

4、、转子裂纹故障主要特征： (1) 由于裂纹的存在改变了转子的刚度，从而使转子的各阶临界转速较正常值要 小，裂纹越严重，各阶临界转速减小得越多。 (2) 由于裂纹造成刚度变化且不对称，从而使转子的共振转速扩展为一个区域。 辅助 (3) 裂纹转子在做强迫响应时，一次分量的分散度较无裂纹时大。 (4) 在恒定转速下，各阶谐波幅值及其相位不稳定，尤以二倍频最为突出 特征: (5) 裂纹转子引起的刚度不对称，使转子动平衡发生困难，往往多次试加平衡质 量也达不到所要求的平衡精度。 3. 分析步骤： 3.1转速分析：对第6列数据进行分析可得转速的时域和频域图，如图1所示 乍专速时域團 ig ig 50 10

5、0 时间 话速频域團 1 1 X： 55 .26 Y; 62.64 1上 1 : : 1 1 500 2500 10CIO 1500200D 频率恤 3000 图1转速时域和频域图 由图1可看出单盘转子转速较为稳定，可认为其是恒定转速。 3.2测点1处x和y方向振动信号分析：绘制测点1处x和y方向振动信号时 域图如图2 200 Y方向时域團 X方问吋域團 2Da1020 3C 1 X： 9.073 V; 150.5 I D 100 彷向频域團 1ETI 200 150 100 曾100 |UQ I 4 50 50 0 丄 ciL 0 WOO 2000更 00 频率旧2 3000 1D00 频率

6、旧工 图2测点1处x和y方向振动信号图 由图2看出x和y方向振动幅值在9s左右明显变化，丫方向的振动位移明 显比X方向大，由此可判断转子在此时发生了故障。 继续对x方向时域图进行局部放大如图3所示 图3x方向时域局部放大图 由图可看出x方向时域波形产生了削波现象，由前文所列故障现象可初步判 断该故障为碰摩。 3.3轴心轨迹分析（故障前和故障后）：前文得出9s左右发生故障，因此首先对 9s前转子正常转动的轴心轨迹进行分析，轨迹图如图4，大致为一椭圆形。 200 18Q 160 1Q 120 100 S0 eo AQ 20 Q“ -200204.D 6D 801U112014D16D 图4,故障前

7、轴心轨迹 此后继续对故障发生后的轴心轨迹进行分析，如图 5，轨迹呈内八字形，进一步 确定产生的故障为碰磨，且为单点局部碰磨。 结论：通过对单盘转子转速、x和y方向振动信号的时域及频域的分析，得知其 时域波形出现削波现象；此后对转子故障前后轴心轨迹进行分析， 其轴心轨迹呈 内8字形态，最终判断出故障类型为恒定转速下的单点碰磨。 附matlab程序 程序1 (对单盘转子的转速分析) fid=fope n(wk.txt,r); A=fsca nf(fid,%f ,6,i nf); fclose(fid); N仁155648; wk1data=A(1,1:N1); % 取第 6 列元素 wk1data

8、=wk1data-mea n( wkldata); %去掉直流分量 wk1data=wk1data(1:1:N1); %每个十个点去一个数 N=N1/10; wk1=wk1data(1:N);% 取得数新组成的矩阵 n=0:N-1; fs=5120; t=n/fs; subplot(2,1,1),plot(t,wk1); title( 转速时域图 ); xlabel( 时间 ); ylabel( 幅值 ); y=fft(wk1data,N);%fft 变换 mag=abs(y)*2/N;% 振幅 f=n*fs/N; subplot(2,1,2),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)

9、; title( 转速频域图 ); xlabel( 频率 /Hz); ylabel( 幅值 );grid on; 程序2 (对测点1x和y方向的分析) fid=fopen(wk.txt,r); A=fscanf(fid,%f ,6,inf); fclose(fid); N=155648; wk1data=A(1,1:N); % 取第 1 列元素 wk1data=wk1data-mean(wk1data);% 去掉直流分量 wk2data=A(2,1:N); % 取第 2 列元素 wk2data=wk2data-mean(wk2data);% 去掉直流分量 wk1=wk1data(1:N);%

10、取得数新组成的矩阵 wk2=wk2data(1:N); n=0:N-1; fs=5120; t=n/fs; subplot(2,2,1),plot(t,wk1); title(X 方向时域图 ); xlabel(t); ylabel( 幅值 ); subplot(2,2,2),plot(t,wk2); title(Y 方向时域图 ); xlabel(t); ylabel( 幅值 ); y=fft(wk1,N); mag=abs(y)*2/N; f=n*fs/N; subplot(2,2,3),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2); title(X 方向频域图 ); xlabel(

11、频率 /Hz); ylabel( 幅值 ); y=fft(wk2,N); mag=abs(y)*2/N; f=n*fs/N; subplot(2,2,4),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2); title(Y 方向频域图 ); xlabel( 频率 /Hz); ylabel( 幅值 ); 程序 3 (故障前轴心轨迹) fid=fopen(wk.txt,r); A=fscanf(fid,%f ,6,inf); fclose(fid); N=150000; wk1data=A(1,1:N); % 取第一列的元素 wk1data=wk1data-mean(wk1data);% 去掉直流

12、分量 wk1data=wk1data(1:1:N/4);% 取故障发生前的数据 wk2data=A(2,1:N); % 取第 2 列的元素 wk2data=wk2data-mean(wk2data);% 去掉直流分量 wk2data=wk2data(1:1:N/4); N=N/4; wk1=wk1data(1:N);% 取得数新组成的矩阵 wk2=wk2data(1:N);% 取得数新组成的矩阵 n=0:N-1; fs=5120; t=n/fs; plot(wk1,wk2); title( 故障前轴心轨迹 ); 程序 4 (故障后轴心轨迹) fid=fopen(wk.txt,r); A=fscanf(fid,%f ,6,inf); fclose(fid); N=150000; wk1data=A(1,1:N); % 取第一列的元素 wk1data=wk1data-mean(wk1data);% 去掉直流分量 wk1data=wk1data(100000:1:N);% 取故障发生前的数据 wk2data=A(2,1:N); % 取第