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：3300rpm2. 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、转子不对中故障主要特征：(1) 从振动的时域波形上可以看

2、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。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

3、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、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

4、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。(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。辅助(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所示转速时域图话速频域图100Ing60X: 55 26 ¥: 62.84°0100015002000频率/Hz25003000图1转速时域和频域图由图1可看

5、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2X方向时域團20Q01020 3Q 40Y方问时域图150冥方问频域图1005001000200030M频率/缶0200rr150-® 10050-0I |.Y万问频域图100020003000频率阳忑图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

6、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。图4,故障前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。故障轴心轨迹结论：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('

7、;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=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;wk仁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

8、('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);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=fope n('wk.txt','r');A=fsca nf(fid,'%f ',6,i nf

9、);fclose(fid);N=155648;wk1data=A(1,1:N); % 取第 1 列元素 wk1data=wk1data-mea n(wkldata);%去掉直流分量wk2data=A(2,1:N); % 取第 2 列元素 wk2data=wk2data-mea n(wk2data);%去掉直流分量wk仁wk1data(1:N);%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');ylabe

10、l('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('频率/Hz');ylabel('幅值');y=fft(wk2,N);mag=abs(y)*2/N;f=n *fs/N;subplo

11、t(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=fope n('wk.txt','r');A=fsca nf(fid,'%f ',6,i nf);fclose(fid);N=150000;wk1data=A(1,1:N); %取第一列的元素wk1data=wk1data-mea n(wkldata);%去掉直流分量wk1data=wk1data(1:1:N/

12、4);%取故障发生前的数据wk2data=A(2,1:N); % 取第 2 列的元素 wk2data=wk2data-mea n(wk2data);%去掉直流分量wk2data=wk2data(1:1:N/4);N=N/4; wk仁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=fope n('wk.txt','r');A=fsca nf(fid,'%f ',6,i nf);fclose(fid);N=150000;wk1data=A(1,1:N); % 取第一列的元素wk1data=wk1data-mea n(wkldata);%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 2 列的元素wk2dat