设备振动标准及其应用ppt课件

1、 机械振动规范及运用机械振动规范及运用 第一讲第一讲 机械设备振动监测诊断根底实际机械设备振动监测诊断根底实际 第二讲第二讲 机械振动测试分析简介机械振动测试分析简介 第三讲第三讲 机械振动规范及运用机械振动规范及运用第一讲第一讲 机械振动监测诊断根底实际机械振动监测诊断根底实际一振动的根底实际一振动的根底实际二常用监测诊断分析方法二常用监测诊断分析方法三、振动分析的过程三、振动分析的过程一一 振动的根底实际振动的根底实际机械振动是指物体围绕其平衡位置作往复交替的运动。机械振动是指物体围绕其平衡位置作往复交替的运动。m xc xk xft() 惯性力 阻尼力 弹性力 干扰力机械振动的来源机械振

2、动的来源* *机器零件的制造公差机器零件的制造公差* *组装时的间隙组装时的间隙* *零件间的摩擦零件间的摩擦* *旋转不平衡等旋转不平衡等但有时也利用振动的特性来协助我们任务但有时也利用振动的特性来协助我们任务A A 机械振动的分类机械振动的分类B B 周期振动与简谐振动周期振动与简谐振动周期振动普通可看作是多个简谐振动的叠加。周期振动普通可看作是多个简谐振动的叠加。 简谐振动是机械振动中最根本、最简单的一种方式，其简谐振动是机械振动中最根本、最简单的一种方式，其轨迹可以看作是一个作匀速圆周运动的质点在坐标轴上的轨迹可以看作是一个作匀速圆周运动的质点在坐标轴上的投影，可用后面的数学式表示。投

3、影，可用后面的数学式表示。X= Xmsin(2t/T+)X= Xmsin(2t/T+) = Xmsin(2ft+) = Xmsin(2ft+) = Xmsin(t+) = Xmsin(t+) X- X-质点位移质点位移 Xm- Xm-位移最大值，振幅位移最大值，振幅(A)(A) T- T-周期，质点反复同一运转所需最短时间周期，质点反复同一运转所需最短时间 f- f-频率，单位时间同一形状出现次数，频率，单位时间同一形状出现次数，1/T1/T - - 圆频率，圆频率，2f2f - -初始相位角初始相位角 - -园频率园频率rad/s) ,f-rad/s) ,f-频率频率Hz) ,T-Hz) ,

4、T-周期周期s)s)振动的三个要素：振动的三个要素：幅值、频率周期、相位幅值、频率周期、相位 )sin(tXXm)2()2(t fSinXTtSinXXmm 其中：其中：2f f1/T振动位移、速度和加速度振动位移、速度和加速度振动位移对时间求一次、二次导数得到速度、加速度信号。振动位移对时间求一次、二次导数得到速度、加速度信号。)2sin(coscostVtVtxdtdxVmmm)sin(sinsin222tatatxdtxddtdvammmmmmmmXVXVa2n位移、速度、加速度nv = Xmsin(t+ /2)n a = 2 Xmsin(t+ )n振动速度信号比位移超前90，幅值是位移

5、信号倍；振动加速度信号比振动速度超前90，幅值是速度信号倍。常用单位常用单位n位移位移 峰峰值峰峰值 微米微米 n速度速度 有效值均方根值有效值均方根值 毫米秒毫米秒n加速度加速度 峰值峰值 米秒米秒2 2 振动波形的峰值、峰峰值、有效值和平均值振动波形的峰值、峰峰值、有效值和平均值 峰值：峰值： Xpeak= Xm Xpeak= Xm 峰峰值：峰峰值：Xp-p Xp-p 2Xm2XmTdttxTx0)(1TrmsdttxTx02)(1222prmsxxx 平均值算术平均值：有效值均方根值有效值均方根值：正弦波形的有效值：正弦波形的有效值：速度有效值均方根值速度有效值均方根值测试参数的选择原那

6、么测试参数的选择原那么 缺点诊断为突出缺点频率成分，对低频缺点引荐采用位移信号分析，对高频缺点引荐采用速度、加速度信号。 测试参数的选择原那么测试参数的选择原那么 位移位移X X 与频率与频率f f 无关，特别适宜低频振无关，特别适宜低频振动选用。动选用。 速度速度 V V X X 与频率与频率f f成正比，通常引成正比，通常引荐选用。荐选用。 加速度加速度 A A VVX2 X2 频率频率f2 f2 成正比，特别适宜高频振动选成正比，特别适宜高频振动选用。用。 2f2f二二. .形状监测常用分析方法简介形状监测常用分析方法简介幅值分析振动总值、列度、变化趋幅值分析振动总值、列度、变化趋势势波

7、形分析：峰值变化、周期性特点波形分析：峰值变化、周期性特点频谱分析：振动能量的频率分布分析频谱分析：振动能量的频率分布分析倒频谱分析倒频谱分析波特图波特图三维谱图三维谱图 n冲击频响：测物体自振频率冲击频响：测物体自振频率n传送函数：反响系统输入、输出信号传送函数：反响系统输入、输出信号之间的幅频系和相频关系。之间的幅频系和相频关系。 n相关分析：用来确定输出信号有那些相关分析：用来确定输出信号有那些频率成分、多大程度来自输入信号。频率成分、多大程度来自输入信号。 n相位分析：设备各测点振动相位的比相位分析：设备各测点振动相位的比较。较。常见振动图形根本概念n不同的振动形状表示方式具有不同的特

8、点，有些缺点在某些图形上反映不明显，但在另外一些图形上却表现得比较突出。n常用图形有：波形图、频谱图、瀑布图、级联图、趋势图、轴心轨迹图、轴中心位置图、奈奎斯特图等。振动波形n振动信号的时间历程表示出来。丈量到振动幅值、频率、相位和波形变化。n振动信号能否平稳、有没有毛刺、削波、调频、调幅、动摇、不稳定等异常景象。在频谱图表现的不是很明显。摩擦缺点时，很多毛刺或削波等，不平衡缺点为规范正弦波。幅值分析幅值分析n振动总值、振动总值、 列度的分析判别列度的分析判别n 与规范允许值比较与规范允许值比较n 与历史统计值比较与历史统计值比较n 与同类机组振动值比较与同类机组振动值比较n振动值变化趋势的分

9、析判别振动值变化趋势的分析判别n 总量值的趋势总量值的趋势n 频段值的趋势频段值的趋势振动频谱n通常情况振动信号包含很多简谐振动成分，当频率成分较多时，从振动波形中很难直接看出波形中包含的频率成分。作傅里叶变换求出频率。频谱图将这些频率成分和大小表示出来。n不同振动缺点所包含的振动频率成分并不一样。不平衡缺点主要为与转速同频的工频成分；油膜振荡缺点为与转子系统固有频率相对应的低频成分等。与转速相等频率成分定义为基频或工频，如1x、2x、3x、1/2x。频谱分析频谱分析 频谱分析是机械缺点频谱分析是机械缺点诊断中运用得最广泛的信号处诊断中运用得最广泛的信号处置方法之一，大多数旋转机械置方法之一，

10、大多数旋转机械普通都产生带有周期的振动信普通都产生带有周期的振动信号，并不是都只含有单一频率号，并不是都只含有单一频率成分的简谐运动，而是包含有成分的简谐运动，而是包含有多种的频率成分，这些频率成多种的频率成分，这些频率成分往往直接与机器中各零部件分往往直接与机器中各零部件的机械物理特性联络在一同。的机械物理特性联络在一同。频域分析的根底是频率分析方频域分析的根底是频率分析方法，利用傅里叶变换，将复杂法，利用傅里叶变换，将复杂的信号分解为简单信号的叠加。的信号分解为简单信号的叠加。傅里叶变换：傅里叶变换： Nkkktkbtkaatx1000sincos2频谱分析表示频谱分析表示 0.5x 1x

11、 2x 3x 4x 5x 升、降速波德图n以转速为横坐标，升降速过程中振幅和相位变化作为纵坐标得到的反映变速过程中振动变化情况的图形。n转子系统在各种转速下的振幅和相位；转子系统的临界转速；转子系统的共振放大系数A临/A工=38 ；转子振型；系统的阻尼大小。由这些数据可以获得有关转子的平衡情况和振动体刚度阻尼特性等动态参数。n最大功能：判别系统临界转速，过临界时振幅最大，相位变化最明显受系统阻尼影响，不同机组过临界相位变化幅度不同。n多次启停过程中振动变化有没有异常。正常情况下，升、降速过程振动根本吻合。动静摩擦、转子热弯曲时，快速停机过临界振动比开机要大。波特图波特图 ：转速与振幅、相位之间

12、：转速与振幅、相位之间的关系。的关系。 振型图n轴系上各点振动分布情况，指点动平衡任务。选取加重平面、确定加重方式。计算得出，研讨实测方法。瀑布图n将不同时辰的频谱图叠加在一同，以时间作为坐标得到的三维图形。x轴振动频率，y轴时间，z轴振幅。n根据瀑布图可以直观看到不同时辰的振动频谱，了解异常振动缺点发生时频谱及幅值变化情况。n可以判别机器临界转速、振动缘由以及系统的阻尼等情况。n由频谱分析仪或信号处置安装直接显示出来。短期趋势图短期趋势图n将振动幅值和相位随时间变化情况表示出来。可以对一段时间内的振动变化情况进展分析，判别机组能否稳定、有没有周期性等。长期趋势图长期趋势图例如例如三、振动分析

13、的过程：三、振动分析的过程： 问诊问诊 监测监测 诊断诊断 措施措施 问诊：了解设备背景，运转环境、问诊：了解设备背景，运转环境、能够引起振动的缘由能够引起振动的缘由 设备构造传动链参数，如齿轮齿设备构造传动链参数，如齿轮齿数、轴承型号、皮带轮直径数、轴承型号、皮带轮直径 等、等、设备的动态特性等信息设备的动态特性等信息;设备运转工况，过程参数：温度、设备运转工况，过程参数：温度、压力、转速、负荷压力、转速、负荷设备维修档案设备维修档案监测监测: : 确定振动测试分析方案确定振动测试分析方案 测试转速、负荷；测试转速、负荷；测点位置；测试参数振动位移、速度、加速度；测点位置；测试参数振动位移、

14、速度、加速度；绝对振动、相对振动绝对振动、相对振动测试振动的方向测试振动的方向H/V/AH/V/A数据类型幅值、频谱、波形、相位数据类型幅值、频谱、波形、相位信号检测类型：峰值、峰峰值、有效值信号检测类型：峰值、峰峰值、有效值诊断：引起振动的缘由和部位诊断：引起振动的缘由和部位 振动幅值趋势分析振动幅值趋势分析 振动波形识别振动波形识别频谱分析、峰值能量谱分析频谱分析、峰值能量谱分析 频响特性与相关分析频响特性与相关分析瞬时频率变化与相位分析瞬时频率变化与相位分析措施：给出结论措施：给出结论 继续运转；还能运转多久继续运转；还能运转多久? ?维修、检查；部位维修、检查；部位? ?第二讲第二讲

15、机械振动测试机械振动测试一一振动传感器种类和选择振动传感器种类和选择二、振动传感器丈量位置选择二、振动传感器丈量位置选择一、振动传感器种类和选择n电涡流型、速度型、加速度型、电容型、电感型五类。后两者受周围介质影响较大，很少运用。前三种传感器优缺陷。n电涡流传感器-头部有扁平的感应线圈，高频电缆输出。感应线圈通上高频电流12MHz时，线圈周围产生高频电磁场。周围金属导体外表产生感应电流，即电涡流，根据楞次定律，电涡流产生的电磁场与感应线圈电磁场方向相反，这两个磁场叠加，改动了感应线圈的阻抗，感应线圈内阻抗变化可表示为：nZ = f,r,I,。n - 导磁系数n - 电导率n r - 线圈尺寸因

16、子n - 感应线圈与导体之间的间隔n I - 励磁电流n - 励磁电流圆频率。n当金属导体构造均匀、各向同性且,r,I,一定时，感应线圈阻抗变化是感应线圈与金属导体之间间隔的单值函数。n, I,一定时，增大线圈尺寸r，磁场分布范围将增大，但磁场感应强度的变化幅度减少，反之那么相反。这种传感器的线性范围随感应线圈直径增大而添加，而传感器灵敏度单位间隙的阻抗变化值随感应线圈直径增大而减少。n信号经放大、检波、滤波后，可得到一个与值成正比的输出电压。输出电压直流分量正比于感应线圈与金属导体的静态间隙。假设线圈与金属板之间存在相对振动，那么有交流电压输出，它正比于线圈与金属板之间的相对位移。n前置器到

17、电涡流传感器的高频电缆是由制造厂精心调配好的，不同型号或不同系列的传感器不能互换，而且不能延伸或截短，最长达10米。电涡流传感器安装n任务温度-最高允许温度180，国产传感器大部分120 以下。实践任务温度超越70 ，灵敏度显著降低，还会损坏。必需安装在轴瓦内，特制高温传感器允许安装在汽封附近。n防止交叉感应-两个传感器不能考得太近，交叉感应，传感器输出灵敏度降低，要求大于2540mm。n防止侧隙过小-头部两侧存在导体，侧隙较小，也使传感器输出灵敏度显著降低，不仅思索冷态，而且还要思索汽缸和转子受热后膨胀。侧隙d，头部外露高度2d。n防止支架共振和松动-支架自振频率高于23倍任务频率，支架采用

18、68mm厚扁钢，悬臂长度不超越100mm。传感器与支架的衔接采用支架上攻丝再用锁母拼紧。n传感器顶部与被测物体之间的静态间隙有要求，思索任务转速下轴颈位置的变化。速度传感器n目前较常见的一种振动传感器，任务原理实践上是一个往复式永磁小发电机。目前较常见的一种振动传感器，任务原理实践上是一个往复式永磁小发电机。支承不同，有相对式和绝对式两种。支承不同，有相对式和绝对式两种。n绝对式传感器外壳固定在振动物体上时，整个传感器跟着振动物体一同振动，绝对式传感器外壳固定在振动物体上时，整个传感器跟着振动物体一同振动，而处在空气间隙内的动线圈是用很软的簧片固定在外壳上的，其自振频率很低。而处在空气间隙内的

19、动线圈是用很软的簧片固定在外壳上的，其自振频率很低。当振动体频率大于自振频率当振动体频率大于自振频率1515倍时，动线圈处在相对传感器外壳静止形状，倍时，动线圈处在相对传感器外壳静止形状，线圈与磁钢之间发生相对运动，线圈切割磁力线产生感应电势：线圈与磁钢之间发生相对运动，线圈切割磁力线产生感应电势：nE = BLvE = BLvn B B 磁场强度磁场强度n L L 感应线圈导线长度感应线圈导线长度n v v 相对运动速度相对运动速度nB B、L L一定时，输出电一定时，输出电n 势势E E正比于振动速度正比于振动速度v v，n 一切称它为速度传感器，一切称它为速度传感器，n 或绝对式传感器，

20、或地或绝对式传感器，或地n 震式传感器。震式传感器。n相对式弹簧较硬，很少采用。相对式弹簧较硬，很少采用。n假设要获得与振动位移成正比假设要获得与振动位移成正比n的振动信号，传感器输出的的振动信号，传感器输出的n信号必需经积分回路。普通信号必需经积分回路。普通n在仪表内，也有单独分别出来，在仪表内，也有单独分别出来，n称为速度称为速度/ /位移转换器位移转换器VDCVDCn 速度传感器安装n方式-手扶、橡皮泥粘接、永磁吸盘固定、螺丝固定。n任务温度-120以下，过高损坏绝缘和退磁，灵敏度降低。n防止传感器固定不稳和共振。n测点位置前后一致。n传感器的互换性。n传感器安装方向与丈量方向一致。加速

21、度传感器n它利用石英、陶瓷等资料压电特性，当外力作用在这些资料上时产生电荷。这种安装固定在振动物体上，由于物体振动产生加速度。a=2A=42f2A单幅值。n根据牛顿定律F=ma，施加在n 压电晶体片上的作用力与重n 质量和振动加速度成正比。n 而压电晶体片输出电荷与作n 用在晶体片上的力成正比。n 当m一定时，传感器输出电荷n 与振动加速度成正比。n它不能作静态丈量，只能动态丈量。只需在遭到延续交变力作用下，压电晶体才干延续不断产生电荷，在电路中构成电流、电压。n输出信号经过较长导线输到振动仪，即使输入阻抗很高，也会显著降低传感器的灵敏度，必需先送到前置放大器。n经过一次、二次积分获得振动速度

22、、振动位移，但振动信号衰减98%以上，灵敏度缺乏，受外界干扰影响大，在汽轮发电机组上没有广泛运用。n对于具有滚动轴承或齿轮部件的旋转机械来讲，由于需求获得缺点振动加速度信号，加速度得到广泛运用。放放 大大 器器 惯惯 性性 质质 量量压压 电电 晶晶 体体绝绝 缘缘 体体 导导 电电 平平 面面 绝绝 缘缘 体体 预预 载载 螺螺 钉钉加速度传感器表示图加速度传感器表示图 二、振动传感器丈量位置选择二、振动传感器丈量位置选择第三讲第三讲 机械振动规范及运用机械振动规范及运用一、 规范的作用与制定二、 轴承振动和轴振动规范三、 规范的运用和维护值的设定四、 机械振动规范运用三例如一一 、规范的作用与制定、规范的作用与制定 1. 1. 振动规范的作用：振动规范的作用：检查考核机器的设计程度、制造质量、安装质检查考核机器的设计程度、制造质量、安装质量、检修质量量、检修质量保证机器平安运转，防止发生振动事故保证机器平安运转，防止发生振动事故 2. 2. 制定振动规范的根底：制定振动规范的根底：平安性平安性经济性经济性规范制定主要靠阅历和统计规律规范制定主要靠阅历和统计规律振动规范分类 目前最常采用的是通频振幅来衡量机械运转形状目前最常采用的是通频振幅来衡量机械运转形状的，根据所运用传感器