振动监测技术讲座

1、用测振仪诊断设备故障北京时代龙城科技有限责任公司姚正平 电话转机械设备概念w由电动机、汽轮机、柴油机等旋转机械驱动的机器统称为旋转机械设备。设备诊断技术的发展历程w设备诊断技术是在设备管理和维修的基础上发展起来的。其首先出现在欧洲，主要是以英国倡导的设备综合诊断学为指导，在6070年代，英国机械保健和状态监测协会最先开始故障诊断技术，他们在摩擦磨损、汽车和发电机监测方面处于领先地位。w美国的发展则是以后勤学为指导的设备服务维修，美国在1961年开始执行阿波罗计划后，出现了一系列因故障造成的事故。1967年在美国航天局的倡导下，由美国海军研究室主持成立了美国机械故障预防

2、小组，积极从事技术诊断的开发，他们在航空航天、军事及核能等尖端领域处于领先地位。w日本则吸收了英美两国的优点，提出了全员维修(TPM)的观点。日本的新日铁自1971年开始开发诊断技术，1976年达到实用化。日本的钢铁、化工、电力等行业处于世界领先。w我国自1979年才初步接触开发诊断技术，已应用于飞机自动驾驶、人造卫星、航天、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、石油化工过程、飞机、汽车、冶金、矿山设备等领域。机械设备故障w机械故障征兆1.性能变化：工艺参数达不到额定出力2.振动异常：超过规定的上限或现场有震感振动异常：超过规定的上限或现场有震感3.声音异常：出现杂音或噪声超标4.过热：温度突

3、然上升或超过许可的温度5.变形：出现几何变形、严重磨损或裂纹等振动基本概念w物体在平衡位置附近作快速的往复运动称为振动。物体在平衡位置附近作快速的往复运动称为振动。w振动时振动时偏离振动中心的最大距离，称为振动的振幅振幅，单位为毫米或微米。它反映振动的范围和强弱。w振动过程中每隔一定时间运动就重复一次，我们把运动每重复一次所需的时间T称为振动的周期周期，单位是s（秒）。w单位时间内振动位移量变化称为振动速度，用mm/s表示。w单位时间内振动速度变化称为振动加速度，用m/s2表示。振动位移、速度、加速度w物体运动物体运动距离：S平均速度：VS/t加速度：av/tw物体振动物体振动振动位移：x振动

4、速度：v=dx/dt振动加速度：a=dv/dt振动值时域指标1. 周期T：完成一次振动循环所需的时间。单位秒（s）2. 频率f：单位时间振动循环的次数 f =1/T。单位:赫兹（Hz）3. 峰值：振动偏离零位的最大幅度。4. 峰峰值：振动在正负两个方向上的最大振幅5. 有效值：TrmsdttxTX02)(16. 简谐振动：)sin(tAxA -初相角-角频率-振幅f2振动参量及其表征参数的选取 参量： 加速度 速度 位移 参数：（单）峰值 有效值 峰峰值 代号： AVD 振动加速度、速度、位移之间的转换振动加速度、速度、位移之间的转换w对于单一频率的振动，当振动的加速度幅值一定时，振动的频率越

5、高，则振动速度和位移将越小。w设备的振动位移测量值小，并不代表设备的振动加速度小，很可能存在频率很高而加速度幅值也很大的振动。w振动监测时振动的加速度、速度、位移之间存在幅度之间的简单运算关系仅在单一频率下成立。AfAAM222MMAfAV21MMAfAD221机械振动w各种机器设备是由许多零部件和各种各样的安装基础所组成，这些都可认为是一个弹性系统。某些条件或因素可能引起这些物体在其平衡位置附近做微小的往复运动，这种每隔一定时间的往复性机械运动，称为机械振动。 w引起机械振动的原因很多，常见的原因有：动平衡不良、对中不良、松动、摩擦、喘振、共振等振动诊断w对正在运行的机械设备进行振动测量，对

6、得到的各种数据进行分析处理，然后与事先制定的标准进行比较，然后判断出影响机械运行的故障，找出问题的根本所在并进行消除振动监测的周期w振动监测周期确定原则是应能及时反映设备状态变化为前提，根据设备的不同种类及其所处工况确定。w振动监测周期一般有定期巡检、随机点检、长期连续监测三种。振动监测仪器w百分表：最原始的振动测量仪器，可用于测量振动幅度，特点是直观、成本低，但安装麻烦，精度低。w测振仪：可将机械的振动信号转换为电信号，通过电路放大处理，以数值形式显示实际振动值，这种仪器一般比较轻便小巧，主要用于机械设备的振动位移、速度（烈度）和加速度三种参数的测量。测振仪通过把所测数据与国际、国家或企业、

7、机器的振动标准相对照，即可据此判断设备的运行状态。w振动分析仪：将振动传感器采集的振动信号经电路处理后再经高级运算，根据分析需要在仪器上显示出来，它能实时监测振动波形和振动数据，可对振动数据进行频谱分析。w振动在线检测系统：许多台振动分析仪连续工作，可实时连续检测设备振动情况，并能进行历史记录查询；能够准确判断故障类型、故障程度，精确定位故障部件。LC2200系列测振仪型号说明系列测振仪型号说明wLC2200 X X X 拓展功能：C测温功能、E听诊功能 频带下限：N（通用型）10Hz（600r/min） L（低频型）5Hz （300r/min） 传感器连接形式：A为一体式 B为分体式例如：L

8、C2200ANE表示一体式，频带下限10Hz，带听诊器功能测振仪 LC2200BLC表示分体式，频带下限5Hz，带测温功能测振仪 测振仪外形图LC-2200ANLC-2200BN振动测点位置的确定振动值的测量w将测振仪的探头顶住被测体，方向与被测方向（水平、垂直或轴向）保持平行，不能歪斜。w按住“测量”键（电源上电）不动，这时显示屏显示振动测量值。w待显示测量值稳定后，松开“测量”键，测量值将保持在显示器上，然后把传感器从被测物体上拿开，并读取记录测量值。w再按“测量”键，可退出保持状态，重新测量。w松开“测量”键大约一分钟后，电源自动关闭。振动参数的选定wLC2200系列袖珍式测振仪主要应用

9、于一般情况下的机械振动测量，尤其适用于设备状态监测方面。w各种机械振动的振源主要来自于结构设计、制造、安装、调试和环境本身。振动的存在必然要引起疲劳损伤、能量消耗、零部件磨损和冲击破坏等故障。w对于5Hz以下的低频振动，经常会出现疲劳破坏，故障时振动幅度大，所以检测时一般以振动位移作为检测判定依据。w对于中频振动（工作转速50010000r/min），主要应考虑疲劳强度破坏性质的破坏；理论证明，振动部件的疲劳与振动速度成正比，振动所产生的能量与振动速度的平方成正比，能量传递的结果造成磨损和其它缺陷。因此，在振动判定标准中，无论从疲劳损伤还是磨损等缺陷来说，以速度标准最为适宜。w对于1kHz以上

10、的高频振动（例如轴承），主要应考虑冲击力和共振破坏。此时应以振动加速度作为检测判定依据。常用机械设备的ISO2372振动标准 振动烈度的分级范围机械设备的类别振动速度的有效值分贝第一类第二类第三类第四类（mm/s）（dB）0.071-0.11271-81 良好良好良好良好良好良好良好良好0.112-0.1881-850.18-0.2885-890.28-0.4589-930.45-0.7193-970.71-1.1297-101较好较好1.12-1.8101-105较好较好1.8-2.8105-109允许允许较好较好2.8-4.5109-113允许允许较好较好4.5-7.1113-117允许允

11、许7.1-11.2117-121不允许不允许允许允许11.2-18121-125不允许不允许18-28125-129不允许不允许28-45129-133不允许不允许45-71133-137振动等级划分w在国际标准ISO2372中规定了转速为60012000r/min的机器在101000Hz的频率范围内机械振动强烈度的范围，它将振动速度有效值从0.07mm/s（人体刚有振动的感觉）到71mm/s的范围内分为15个量级，有了振动烈度量级的划分就可以用它表示机器的运行质量。为了便于实用，将机器运行质量分成四个等级：wA级机械设备正常运转时的振级，这时称机器的运行状态“良好”。wB级已超过正常运转时的

12、振级，但对机器的工作量尚无显著的影响，称为“较好”，这种运行状态是“容许”的。wC级机器的振动已经到了相当剧烈的强度，导致机器只能勉强维持工作，这时机器的运行状态称为“可容许”的，允许短时间运行。wD级机器的振动能已达到使机器不能运转工作，随时可能发生破坏故障，这种机器的振级是不允许的。机器设备的分类w为了便于实用，ISO2372将常用的机械设备分为六大类，使每一类的机械设备用同一标准来衡量其运行质量。机械设备分类情况如下：w第一类：在其正常工作条件下与整机连接成整体的发动机和机器的零件（如15kw以下的电动机、发动机）。w第二类：设有专用基础的中等尺寸的机器（如1575kw的发电机）及刚性固

13、定在专用基础上的电机、发动机和机器（300kw以下）。w第三类：安装在测振方向上相对较硬的、刚性的和重的基础上的具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器（大于300Kw），例如电动机和风机。w第四类：安装在测振方向上相对较软的基础上具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器（如透平发电机、带减振装置的各类破碎机）。w第五类：安装在测振方向相对较硬的基础上具有不平衡惯性力的往复式机器和机械驱动系统（如往复式压缩机、发动机等）。w第六类：安装在测振方向相对较软的基础上具有不平衡惯性力的往复机器和机械驱动系统等（通常指安装在作业平台上带减振装置的往复式压缩机、发动机等）。经验参考w实践表明：比较可靠准确的

14、办法是用振动实践表明：比较可靠准确的办法是用振动烈度的相对变化来表示机器的运行质量。烈度的相对变化来表示机器的运行质量。可以考虑以机器可以考虑以机器“良好良好”运行状态的量级运行状态的量级为参考值，在此基础上若增大为参考值，在此基础上若增大2.5倍，表明倍，表明机器的运行状态已有重大变化，此时机器机器的运行状态已有重大变化，此时机器虽尚能进行工作，实际上已处于不正常状虽尚能进行工作，实际上已处于不正常状态；若从参考状态的基础上增大态；若从参考状态的基础上增大10倍，就倍，就说明该机器已需进行修理说明该机器已需进行修理；再继续增大，机器就将处于不允许状态。 振动故障简易判断w正常情况下，第一、二

15、、三类设备的水平、垂直、轴向振动均应小于1.8mm/s。超过这一指标即表明设备存在缺陷。w水平方向振动速度、位移大，通常是动平衡不良引起的，如果振动速度超标，但位移不超标，通常是轴承缺陷造成，应补充测量振动加速度值。w垂直方向振动大，通常是松动或支撑刚度不足造成的。w轴向振动大，一般是存在轴向力或安装时轴承座不水平或地脚不平造成的。w地脚部位振动大，说明基础处理不当，设备与基础结合情况不良。w轴承座上、下部振动偏差大，说明轴承盖存在松动现象。w设备上、下部振动偏差大，说明设备稳定性不好，需检查地脚。w设备振动值波动则是部件或基础松动造成的。振动加速度检测wLC2200系列袖珍式测振仪的加速度档

16、具有高低频分档功能，使判断滚动轴承和齿轮箱故障成为可能。w分别测量振动加速度高频值（HI，1KHz）和低频值（LO ，1KHz ）并进行比较：当高频值小于低频值时，说明振动主要由低频引起的，应按速度标准判定，可以考虑轴系类故障，如转子不平衡、轴弯曲、轴不对中、基础松动等；w当高频值大于低频值5倍以上时，说明振动主要由高频引起的，可考虑轴承、齿轮类故障，如滚动轴承磨损、齿轮断齿等。振动诊断标准w为了判定设备是否正常，要以所测定的振动值为依据，而为了作出正确判断，又必须有标准加以对照。w在振动诊断过程中，通常使用的标准有三类1.绝对标准：包括国际标准、国家标准、部颁标准、行业标准、企业标准等，规定

17、必须用同类仪器、在同一部位、相同条件进行检测。2.相对标准：在同一部位、相同仪器、相同条件，以测到的数值与正常值（或初始值）对比的倍数进行比较作为判定依据。3.类比标准：将相同设备在同一时期内、相同条件下测定的值作比较，以掌握异常发生的程度。w需要注意的是，适用于所有设备的绝对判定标准是没有的，所以从维修角度考虑，最好是把上述三类标准相结合，综合使用。轴承振动判定w轴承故障通常是通过听诊器检查出来的，这种方法比较直接，但容易遗漏而且没有一个固定的标准。w由于轴承的质量较轻，一般情况下不会引起振动的位移和振动速度太大的变化，但当轴承出现故障时，会产生冲击力，因此轴承的好坏通常用振动加速度指标进行

18、衡量。w根据检测经验，质量较好的轴承振动加速度（高频，HI）一般小于5m/s2，普通轴承振动加速度也会在10m/s2以下，当轴承老化或产生缺陷时，振动加速度会逐渐上升，当振动加速度超过20m/s2时就应注意观察，加强监测，当振动加速度超过50m/s2时应进行专业检测分析，如果伴有明显的异常声音或温升现象应更换轴承。w如果轴承有沉闷的杂音，应检测轴承低频振动加速度（LO）并对比振动速度及振动位移，如果振动加速度低频值大于20m/s2，振动位移合格但振动速度超标，一般是轴承低频故障，表示轴承存在内外圈或保持架故障。诊断中注意事项1.由于滚动轴承故障种类不同，会产生低频或高频振动，检测时应注意区分。定期检测轴承问题是设备检测的重要内容，应该用测振仪的加速度档进行检测，检测时要分别测量高频及低频振