设备诊断技术培训教程

1、.华阳公司培训教材PAGE ：.；PAGE 1151设备诊断技术培训教材上海华阳检测仪器技术推行部编著 2003年6月目 录设备形状监测和缺点诊断技术综述1、设备形状监测和缺点诊断作用和意义 4 2、设备形状监测和缺点诊断的定义5 3、设备维修方式的演化及开展趋势8 4、描画机械设备形状的参数及其丈量方法10思索题 (12)第二章 设备振动诊断的实际根底1、机械振动根本知识122、振动幅值表达方式133、简谐振动的三要素164、振动检测中位移、速度和加速度参数的选择17思索题 (20)第三章 设备缺点根本分析方法1、信号的时域分析(21)2、信号的频域分析223、趋势分析244、倒频谱分析27

2、5、共振解调29思索题 (32第四章 常见设备缺点种类与典型频谱1、不平衡 322 不对中353、机械松动384、轴承缺点405、齿轮 52思索题 (57第五章 设备形状点检网络化管理系统1、设备形状点检网络化管理系统简介582、设备形状点检网络化管理系统前期预备任务643设备形状点检网络化管理系统中期系统安装714设备形状点检网络化管理系统后期调试运转72思索题 (83附录1 设备振动规范1、设备振动测点的选择与标注832、设备振动监测周期确实定853、设备振动监测信息的采集864、评价机器形状的方法875、设备形状监测和缺点诊断效果评价926、机械设备常用振动规范946、1绝对评价规范的范

3、围适用中/高速滚动轴承946、2风机类振动规范956、3紧缩机振动规范966、4电动机振动规范15kw以下、15kw以上、90kw以上的电动机97附录2： 振动检测仪器 (99)第一章 设备形状监测和缺点诊断技术综述1、设备形状监测和缺点诊断的作用和意义设备形状监测和缺点诊断技术产生、开展并广泛运用的驱动力三个方面的要素。即：流程工业消费的现实需求、测试技术和仪器的开展完善和国家相关的政策。首先，设备形状监测和缺点诊断技术的产生和开展是企业实践需求的结果，主要是设备的平安性、维修本钱的压力。20世纪60年代以来，随着电子技术和计算机技术的快速开展，工业消费越来越现代化。设备和消费朝着大型化、高

4、速化、自动化、延续化、智能化、环保化等方向开展。一方面设备更加精细复杂，许多缺点很难靠人的感官发现，而且有些设备精细复杂，不允许随意解体检查；另一方面设备突发性事故呵斥的损失越来越大；三是设备的维修本钱占总的消费本钱越来越大。所以追求设备的高可靠性和最合理的维修方式是企业设备工程管理的焦点。从技术背景方面看，20世纪60年代是计算机技术、电子丈量技术和信号处置技术飞速开展的年代，FFT算法言语的出现，把信号处置分析技术从硬件到软件，推向了全新的高度。此外可靠性工程、零部件失效机理的研讨等，都为设备形状监测和缺点诊断技术的产生和开展发明了有利条件。20世纪70年代以后，设备形状监测和缺点诊断技术

5、在兴隆国家得到了快速推行和开展，特别是美国、英国、日本、德国等国家。中国从80年代初期开场引进并运用设备诊断技术，20年来,此项技术在中国各个行业得到了快速运用和开展，也遭到中国政府的注重。李鹏总理在1986年7月2日“第二次全国设备管理、维修任务座谈会上指出，“应该从单纯的以时间周期为根底的检修制度，逐渐开展到以设备的实践技术形状为根底的检修制度。这就要求我们采用一系列先进的仪器来诊断设备情况，经过检查诊断来确定检修的工程。1987年，国务院发布了，规定“企业该当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设备形状检测为根底的设备维修方法，不断提高设备管理和维修技术现代化程度。国家经贸委在中

6、明确指出，企业要“继续推进设备管理现代化，广泛采用先进的设备管理方法和维修技术。建立价值形状与实物形状相结合的设备管理信息系统。在采用设备形状监测、缺点诊断等技术的根底上，使设备维修方式逐渐转向以形状维修为主的维修方式。显然，设备的形状监测与缺点诊断是现代化管理的技术根底。当前我国的设备维修体制，已开场从早期的事后维修和长期的按方案维修体制，过度到现代的、具有预知性的视情维修或称形状维修阶段。 在企业推行设备形状监测和缺点诊断技术，可以到达以下目的和作用：保证设备平安运转，防止突发事故；保证设备任务精度，提高产质量量；实施预防维修/按形状维修，节约维修费用；防止因设备事故呵斥的环境损坏和其他危

7、害；给企业带来较大的间接经济效益。企业开展设备形状监测和缺点诊断的最终目的，是服从和效力于消费运营大局，提高对设备形状、劣化趋势的认知和控制才干，提高设备的作业率，延伸设备的运用寿命，降低设备全寿命周期费用。2 设备形状监测和缺点诊断的定义设备形状监测和缺点诊断是设备诊断中的两个过程，两者既有亲密联络又有区别。2.1 设备形状监测的定义 不断获取设备在运转中或相对于静态条件下的形状信息，经过对这些信息的分析和处置，并结合设备的历史情况，来定量地掌握设备的技术形状,预测设备寿命，为设备运转和按形状维修提供技术根底。设备形状信息的获得有很多种方法，其中振动监测和诊断技术是目前较普遍采用的方法之一。

8、机器内部发生异常时，普通都会伴随着出现异常振动、声音和设备性能的变化。经过对机械振动信息的丈量和分析，往往可以不停机或不解体设备就可以对设备劣化的部位和缺点的性质做出判别。由于振动测试的技术和仪器都比较成熟，在企业中得到了广泛的运用，产生了大量的经济效益和社会效益。2.2 设备缺点缺点是个非常广义的概念。简单地说，设备缺点就是设备系统或其中的元件/部件丧失了规定的功能。与缺点意义相近的还有一个叫“失效的概念。失效通常指的是不可修复的对象；缺点指的是可以修复的对象。设备缺点方式从可靠性的观念看设备缺点方式有六种，如图1-1所示。方式A是典型的浴盆曲线。方式B和方式F是“半浴盆曲线，方式B设备投入

9、运用后缺点率固定或是略增趋势而后进入磨耗期；方式F具有高的早期的缺点率，而后降到一个固定程度或是略增趋势。方式C设备显示出缺点率随时间缓慢增长而没有详细的耗损期。方式D表示开场时缺点率低而后快速增长到一个固定程度。方式E那么表示缺点率不随时间变化。民用航空业的研讨阐明，仅4%的产品符合方式A，2%的符合B，5%的符合C，7%的符合D，14%的符合E，并且不少于68%的符合方式F(其它的工业部门不一定与飞机的缺点分布一样，但随着设备的日趋复杂，越来越多的产品符合方式E和F)。图1-1 设备缺点方式这些发现证明了以下的观念是错误的，即：设备的可靠性与其运转时间之间总是存在着某种联络，因此，翻修越频

10、繁，设备越少出缺点。实际也证明了上述观念是不正确的。除非与设备运转时间有关的缺点方式占主导位置，否那么，定期翻修或改换无助于改善复杂产品的可靠性。由设备各种缺点方式可知，设备能否可靠性地任务与设备工龄之间没有必然的联络。设备在服役期中，较少的时间内处于缺点高发期早期缺点和磨耗期缺点，更多的时间是处于偶发缺点期。在不同的缺点期，设备管理和检测诊断任务的重点有所不同。对早期缺点，可以经过运转实验、变卦设计、改善安装来减少、消除。偶发缺点率高是不正常景象应深化研讨各种病症、清查分析设备缺点缘由，制定相应对策和措施。在设备磨耗期，应防止不测突发缺点。要加强全员设备管理TPM，广泛运用各种设备监测和诊断

11、技术手段，了解掌握设备运转趋势，进展劣化倾向管理。2。3设备缺点诊断定义指设备在运转中或者在根本不解体设备的情况下，对设备缺点的性质、缘由、部位、程度等进展识别诊断，并提供维修维护措施。设备缺点诊断分为简易诊断和精细诊断两个层次。简易诊断：即设备的“安康检查。详细实施时，往往监测设备的某一个特征量，根据量值的范围判别设备是正常还是异常。假设对设备进展定期或延续监测，便可以得到一些有规律的东西，并借此进展预测/预告。简易诊断的作用是监测和维护，目的是对设备的形状作出迅速而有效的概括和评价。精细诊断：是在简易诊断根底上更深层次的诊断，通常需求更多的信息。目的是判别缺点的性质渐进性/突发性、缘由不平

12、衡/不对中、部位电动机/风机、轴承/齿轮、程度普通缺点/严重缺点等，并提供设备检修或治理决策。设备简易诊断和精细诊断的区别和关系可以用图1-2表示。图1-2 设备简易诊断和精细诊断3、设备维修方式的演化及开展趋势设备维修阅历了由事后维修、定期维修、预防维修到按形状维修的进化。设备点检和形状监测的实施，对维修方式的进化起到了宏大的促进作用。如今随着企业的信息化改造和信息技术的开展，设备点检监测和诊断任务曾经/正在融入设备维修管理系统、设备管理信息系统、企业资产管理系统EAM等，成为设备根底管理最重要的信息。定期维修仅适宜与损耗性缺点。按阅历确定的定期维修，往往呵斥维修缺乏或者是过剩维修。定期大修

13、至少有3种不良后果：1定期维修添加设备的总体缺点率。有许多事例，本来很稳定的设备，经过维修反而出现许多缺点。由于对于稳定的系统而言，维修就是一种干扰。特别是对于精细设备定期维修只能添加缺点率。2定期大修浪费大量人力、物力。根据统计，大修中有4050%的费用被浪费了。由于有许多被维修设备完全处于良好形状。3定期大修使设备的寿命减少。对于精细设备，零部件很多，各种零部件的衔接特别结实，每次拆、组、装都要损伤一些另部件，是零部件遭到冲击，是设备整体寿命下降。 近年来，基于设备形状监测和缺点诊断技术开展起来的设备按形状维修是维修方式的革命。这种维修的特点是：不规定设备的修缮周期，而是实时掌握、不断积累

14、设备的形状信息，预测设备的劣化趋势和剩余寿命，根据详细情况制定不同的维修措施。这种维修方式的目的努力于：1经过早期探测缺点征兆，及时消除隐患，从而减少非方案检修；2根据机器形状确定检修内容，提早作好预备，从而缩短停机检修时间；3根据机器异常的缘由和部位，指点检修，从而防止过剩维修；4经过改善机器性能，提高可靠性，从而延伸设备运用寿命；5经过发现异常工艺参数，及时处置调整，从而优化运转操作等等。设备维修战略主要有：1预防维修也称为定期维修，Preventive maintenance/Time_based maintenance、按形状维修也称为预测维修，Condition_based main

15、tenance/Predictive maintenance和自动维修也称为改善性维修，或基于缺点根源的维修，Proactive maintenance/Corrective maintenance/ Root Cause Analysis maintenance。 以上三种维修战略为主，构成了可靠性维修RCM或称之为RBM的根本框架见表1-1。有效的常规检查及对于零部件磨损的监控是非常必要的。某些情况下，配置备用机组也是必需的。对于流程消费关键消费设备来说，事后维修是绝对不可取的。表1-1 设备可靠性维修根本框架维修战略任务原理优点缺陷预防维修设备应具有较稳定的平均缺点间隔期，根据设备制造厂

16、建议或运用阅历确定减少设备缺点和事故，具有较好人力资源和物质资源方案，维修预算易且准过剩维修、欠维修形状维修以设备形状监测、缺点诊断技术为根底，发现随机性早期缺点，预测缺点开展防止设备缺点和事故，充分发扬设备效能，实施有针对性的维修，节省维修时间和维修费用需求各种监测诊断仪器和经过特殊培训的专业技术人员自动维修针对反复性缺点，以缺点根源分析为根底，改良/改善设计，改善消费/操作工艺等根除设备缺点或事故发生要素，提高设备运转的可靠性对专业技术人员要求高，确认和排除均存在一定难度4描画机械设备形状的参数及其丈量方法描画机械设备形状的参数很多，对于形状检测和缺点诊断来说，主要有功能参数、损伤参数、环

17、境参数和开关量等，见表1-2。表1-2 描画机械设备形状的参数及其丈量方法形状参数分类描画丈量方法功能参数消费才干、能耗、工艺参数电、磁输出功率、效率、能耗损伤参数承载件裂纹及扩展参数、接触运动副的磨损参数、腐蚀环境的腐蚀参数目测、光学、射线、超声、磁粉、浸透、电涡流、声发射环境参数振动参数感官、机械式丈量、非电量丈量、光学振动丈量噪声参数感官耳朵、声强、声压、声功率温度参数热电偶、热电阻、红外、光纤检测油污染参数污染度、磁性磨屑、铁谱、光谱排气成分参数CO浓度、HC浓度、Nox浓度开关参数开关量、继电器动作信号等记录表1-3华阳检测仪器主要产品一揽表思索题设备诊断技术的全称是什么？其含义？何

18、为缺点？何为失效？设备维修管理包含哪些维修方式？ 简述设备维修方式的演化及开展趋势。设备维修管理诊断技术的意义？6、“浴盆曲线对设备诊断有什么实践意义？第二章 设备振动诊断的实际根底1 机械振动根本知识1。1 振动的分类振动就是物体围绕平衡位置做往复运动。从振动力学的观念来看，振动有以下四类：自在振动即系统只受初始鼓励产生的主振动，这是一种理想的振动，它忽略了系统阻尼的影响。系一致次获得必需的能量输入，振动的特点由系统的固有特性决议。受迫振动在继续不断的周期力鼓励下系统的振动，当设备存在不平衡、不对中、不同心、摩擦、过大间隙等缺点时，常呵斥这种振动。自激振动指系统在遭到初始鼓励后，将继续作用的

19、能源转换成周期作用的能源，从而维持或开展系统的振动。例如钟摆、电铃铃锤振动、乐器、呼吸、心跳以及油膜涡动、喘振、机翼颤振密封产生的气动力引起的振动等等。参变振动由于系统的物理参数刚度为主发生变化引起的振动。例如主刚度不相等的弹性轴转动时，转子挠度将周期变化。还有齿轮齿接触刚度的变化、滚动轴承滚珠与滚道的接触刚度的变化引起的振动等。1、2振动信号分类周期信号可用确定的时间函数来表达。如：简谐振动的位移信号。从此式可见，确定了任何瞬时t的振动位移值。非周期信号这里主要指瞬态信号，普通将继续时间短，有明显的开端和终了的信号称为瞬态信号。如碰撞，爆炸等构成的激振力信号。随机信号无法用确定的时间函数来表

20、达，不能预测它未来任何瞬时值，只能用概率统计方法进展分析。1、3振动信号的时域波形实践上，经常是几个信号叠加在一同。因此，我们需求熟习了解它们的特点，把我们以为有用的信号提取出来。相关分析，频谱分析振动幅值表示方法2、1常用振动幅值表示方法Xp 是指信号能够出现的最大瞬态幅值。在测试之前，普通都应对Xp或Xp-p有足够的估计。以便确定测试系统的动态范围。使之不致产生削波景象，真实的反映被测信号的最大值。Xrms 普通振动测试都是用有效值来描画。其主要缘由是在于有效值与振动的能量有直接关系。如位移的Xrms代表了振动系统的势能含量；速度的Xrms代表了振动系统的动能含量；加速度的Xrms代表了振

21、动系统的功率谱密度的含量。2、2时域无量纲诊断征兆参数 1波形目的 (Shape factor)波形与正弦波比较的偏移和歪斜。2峰值目的 (Peak factor) 波形能否有冲击。3歪度目的 (Skewness) 以平均值为中心，波形的对称性。4峭度目的 (Kurtosis) 波形的尖峭程度、有无冲击。xrms 有效值 xp 峰值xav 平均绝对值 X 平均值波峰因数其定义为：峰值与有效值之比。它是一个无量纲参数，它用于诊断滚动轴承的优点是它不受滚动轴承几何尺寸、转速和载荷的影响，也不受传感器灵敏度的影响。该参数适宜于滚动轴承和齿轮箱的早期诊断。设备无缺点时，该值为3左右；随缺点的出现和开展

22、，该值逐渐增大，可到达1015；当缺点开展到一定程度，它又逐渐变小，并接近于3。齿轮轴承缺点的峭度检测也有类似的规律。波峰因数适宜点蚀类缺点的诊断。监测波峰因数随时间的变化趋势，普通阅历以为，滚动轴承正常时，波峰因数大约为35；轴承出现损伤并开展时，波峰因数明显增大，超越35，并能够到达1015；缺点严重时，波峰因数再次回到35。峭度诊断峭度定义为归一化的四阶中心矩。它也是一个无量纲参数，它用于诊断滚动轴承的优点是它不受滚动轴承几何尺寸、转速和载荷的影响，也不受传感器灵敏度的影响。峭度也是适宜点蚀类缺点的诊断。监测峭度随时间的变化趋势，普通阅历以为，滚动轴承正常时，峭度大约为3；轴承出现损伤并

23、开展时，峭度明显增大，甚至可到达几十；缺点严重时，峭度再次回落到3附近。3 简谐振动的三要素运用振幅、频率、相位三个物理量可以独一地描画振动，因此,它们被称为简谐振动的三要素。其中振幅可以用位移振幅、速度振幅和加速度振幅3个物理量表示。它们之间由简单的微积分运算相互联络起来。 4 振动检测中位移、速度和加速度参数的选择普通以为，对振动频率在10Hz以下，位移量较大的低频振动，选择位移为检丈量。另外对于某些高速旋转的机器的振动，旋转精度要求较高时，也用位移来衡量。对于多数机器来说，都用速度来评价其振动强度。阅历阐明在覆盖10Hz1000Hz的频带上，速度丈量完好地表示了机器振动的严重程度。而加速

24、度丈量的适用范围可以到达10000Hz以上，对于宽频带丈量、高频振动和存在冲击振动的场所都丈量加速度。当齿轮、滚动轴承、轴瓦等出现剥落、磨损等缺陷时，往往首先在高频段出现缺点信息，只需当缺点比较明显时，才干在低频段反映出来，因此，经过检测加速度，可以有效发现设备早期缺陷。检测实际中，往往对位移、速度和加速度进展结合丈量。 图2-1 位移、速度和加速度参数的选择图2-1描画的是同一部机器的同一工况用三种传感器丈量的幅频图，三者均可用于机器情况的监测。但是速度计给出一个近似程度的谱，它所需的动态范围小，因此，针对这一实践丈量，速度计被称为“最正确参数。而对用位移计、加速度计丈量，为了描画一切分量的

25、变化，必需采用大得多的动态范围。4、1 位移、速度和加速度的工程单位根据ISO1000，位移、速度和加速度的工程单位见表2-1。表2-1 振幅的工程单位振幅参数工程单位位移m, mm, m速度m/s,cm/s, mm/s(或ms-1,mms-1)加速度m/s2或ms-2工程中，丈量加速度时，常运用g做单位，1g=9.81 m/s2。4、2振动量单位及单位变换 1) 绝对单位制位移m；速度m/s；加速度m/s2，g=9.81m/s2 工程上。通常用来描画振动呼应的三个参数是位移、速度、加速度。普通情况下，低频时的振动强度由位移值度量，中频时的振动强度常由速度值度量；高频时那么由加速度值度量。2)

26、单位变换 虽说位移、速度、加速度这三者之间经过微积分电路进展切换以显示他所需求的参数。但是在传感器选择时，应力图使最重要的参数能以最直接、最合理的方式测出。 因此，我们应该根据对振动景象、振动性质的了解以及对干扰的估计，在位移、速度和加速度三个参数之间正确选定某一个传感器。 经过地基传来的干扰常具有广大的频带，但占主导位置的是低频干扰。齿轮、轴承和丈量安装的噪声那么主要是高频干扰。 丈量电路中的积分网络可以显著地抑制高频干扰。但却使低频干扰得到加强。 而微分网络那么反之。 在发电、石化工业的机组振动监测中，主要用于不平衡和不对中的监测。用位移参数进展丈量，这时可略去大部分高频小振幅的频率分量。

27、相反轴承滚动部件的高频振动监测来说，加速度却是最适宜的监测参数。3)相对单位dB与绝对单位制比较相对单位制的特点：扩展了动态范围；简化计算 图2-2 线性幅值谱与对数幅值谱比较思索题振动幅值有哪几种表示方式？常用单位？时域中无量纲诊断征兆参数有哪些？峭度目的的含义？在缺点诊断中有何运用？描画振动的三要素？在振动检测中，如何在位移、速度、加速度三个参数中选择其一？设备振动测点的选择？如何标注？7 振动监测周期如何确定？ 设备缺点根本分析方法1 信号的时域分析方法信号波形是某种物理量随时间变化的关系。信号在时域内的变换或分析称为时域分析。如信号波形的最大值、最小值、平均值、有效值等。为了正确判别设

28、备的情况及诊断其缺点，必需了解和设备形状有关的各种物理量随时间变化的规律。常用的物理量有振动量(位移、速度、加速度)、温度、压力、转速等等。因此，信号的时域分析是最根本的、最常用的分析方法，也是其它分析方法的根底。时域分析最重要的特点是信号的时间顺序，即数据产生的先后顺序、时域分析主要包括时基波形分析、自相关分析和相互关分析等优点：包含的信息量大缺陷：不易看出所包含的信息与缺点的关系。(通常用于缺点的初步识别)图3-1转子碰磨的时域，频域图形2 信号的频域分析方法频谱分析是设备缺点诊断中用得最广泛的信号处置方法之一。频谱分析的根底是频谱分析方法。运用最普遍的变换是傅氏变换，它将复杂信号分解为有

29、限或无限个频率的简谐分量。动态信号的诸频率成分的幅值、相位、功率、能量与频率的关系表达出来就是频谱。 频谱图形有离散谱与延续谱之分。 频域分析还能研讨系统的传送特性，系统输入与输出的关系等图3-2 信号的时域和频域图形称号 波形 频谱 称号 波 形 频 谱图3-3 频谱分析技术3 趋势分析 所谓趋势分析，即对机器的重要部位的振动量级幅值或能量进展定期的巡检或在线监测，然后对某一个或几个频率分量做出“级值-时间趋势曲线。进一步将该曲线沿着时间轴外推可的出什么时间机器的运转形状到达危险的极限或做出机器寿命的估算，因此可决议什么时间停机及什么时间检修。 图3-4中所示，是某一频率分量的“级值-时间趋

30、势表示图。该图比较直观地提示了机器运转形状的变化情况。如丈量的时间间隔越短，那么对趋势变化显示得越详细，越容易发现隐藏的问题。 趋势分析的根底是对设备的振动监测，以及正确地设定振动的规范。振动监测常用的有振动的电平值峰值或有效值监测；转速振平图监测在升速或降速时振平值随转速变化的曲线；呼应谱监测呼应的振幅谱或功率谱。 在各种趋势分析方法中，振动时域信号的峰峰值是最常用、最方便的目的，用比较简单的硬件可以实现对峰峰值的延续在线监测。一旦超限，立刻将超限前存储的数据调出来供分析之用，做到不丧失重要的信息。这是消费上最受欢迎的做法。峰峰值可以用位移、速度或加速度传感器采集。振动信号可以是基座的或者轴

31、颈相对于轴承的。前者所采集的是基座或轴承座处的绝对振动，后者是轴颈相对轴承的相对振动。由于回转机械的振动形状非常复杂，从频谱上看，包含着多个不同频率、幅值和相位的分量；振动对不同的零部件呵斥的后果也各异：有的由于疲劳或动载荷超载使构造断裂，轴承、齿轮、连轴节一类零件会磨损、胶合或外表疲劳，动静部件之间的摩擦缺点会呵斥机器的功能丧失和破坏；因此，单单用峰峰值来作为判据并不非常可靠。由于构造设计的差别也很大，运转环境和各类回转机械的功能差别很大，要想确定一个绝对的限值，超出这一限值某种机器必然损坏，而低于这一限值必然能保证长期平安运转，是不能够的。只能说，这样的限值可以添加长期平安运转的能够性，同

32、时最大限制地减少非方案事故停车的次数。 图3-4 通频值趋势分析法3、2频谱趋势分析图3-5频谱趋势分析图3-6 整个机械振动能量程度图3-7 从瀑布图中获得进一步信息图3-8 峰值和有效值趋势瀑布图4 倒频谱分析倒频谱分析也称二次频谱分析，是近代信号处置科学中的一项新技术，是检测复杂谱图中周期分量的有用工具。在机械振动中缺点监测和诊断以及排除报答反射波影响等方面均得到广泛的运用。倒频谱定义对数功率谱的频谱。 CPq=|FlogSxf|2式中：CPq倒频谱；Sxf信号的自谱；信号的自功率谱密度函数 q倒频率；具有时间量纲，单位为s或ms。在工程上，还常用Caq幅值倒频谱Ca(q)= |Flog

33、Sx(f)|Ca(q)=F-1logX(t)复倒频谱图3-9齿轮箱振动的频谱与倒频谱图3-9为一齿轮箱振动的频谱与倒频谱。频谱图中高频段的A、B、C分别为齿轮啮合频率的基频与二、三次倍频，但调制在啮合频率及谐频处的边带不明晰；倒频谱图中85Hz的信号明显，故判别缺点源主要在转频为85Hz的轴及该轴上的齿轮。5共振解调51调制与解调调制是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理方法，主要是为理处理微弱缓变信号的放大问题。从放大处置来看，直流放大有零漂和极间耦合等问题。为此，往往把缓变信号先变为频率适当的交流信号，然后利用交流放大器放大。最后，在恢复为原来的直流缓变信号。像这样一种变换过程，称为调制

34、与解调。调制信号传感器输出的缓变电信号载波载送缓变信号的正弦高频振荡。调制波缓变的信号控制，改动高频振荡的某个参数幅值、频率、相位，使它随着被测信号作有规律的变化以利于实现信号的放大与传输，输出的波形称为调制波。调制波分为：调幅波AM、调频波FM、调相波PM。 图3-10 信号的调制类型52共振解调共振共振解调技术主要是根据设备产生缺点时会产生周期性的脉冲鼓励，由于脉冲鼓励是宽带信号，与设备与传感器的固有频率产生共振，在频谱中表现为一谱峰群，对此谱峰群进展解调，不仅能有效的识别出设备的早期缺点，且根据缺点特征频率能准确地诊断出究竟是哪个元件发生了缺点。 图3-11 HY-106巡检仪的共振解调

35、图形 图3-12 共振解调法原理的图解当齿轮轮齿外表有了损伤时，在啮合过程中就要产生冲击振动。冲击振动具有正常振动冲击所不含的高频分量。本方法就是利用高频谐振器将其中等于谐振器谐振频率的高频成分放大从图3-12可见，同时也就剔除了一切其他的频率成分。每遭到一次冲击，谐振器就发生一次共振，直到其能量衰减完为止。将此高频衰减波用包络检波器进展解调，就得到一组只需缺点冲击发生时才有的指数曲线脉冲。然后对它进展简单的频谱分析，得到一组基频与其高阶谐频的谱线，其中基频谱线频率就是缺点冲击的反复频率，根据解调波的频谱找出齿轮的缺点。思索题：从信号的时域波形分析中，他能知道哪些有用信息？为何说频谱分析是设备

36、缺点诊断中用得最广泛的信号处置方法呢？什么是趋势分析？在设备诊断技术中有何实践意义？通频值趋势分析与频谱趋势分析有什么区别？工程中常用的倒频谱定义是什么？在设备诊断中倒频谱主要用于哪些缺点的判别？共振解调是什么？华阳公司的哪一型号的振动监测仪器有此功能？常见设备缺点种类与典型频谱本章对于各种常见缺点，分别简述其缺点缘由，给出频谱和波形特征，并指出与其他缺点的区分，最后提供一些典型的实例，以供参考。1 不平衡不平衡有多种情况，有力不平衡、偶不平衡和动不平衡等。力不平衡诊断当转子质量中心偏离转动中心时出现不平衡。呵斥不平衡的缘由通常是：装配不适当、转子上有附加物生成、转子质量磨损、转子破裂或丧失部

37、件。1振动波形接近正弦波；2轴心轨迹近似圆形；3振动以径向为主，普通程度方向幅值大于垂直方向的幅值；4振动大小与转速平方成正比；5振动频率以1X转频振动为主；6振动相位稳定，两个轴承处相位接近。同一轴承程度方向和垂直方向的相位相差接近90 度。偶不平衡诊断1振动波形接近正弦波；2轴心轨迹近似圆形；3在两个轴承处均产生较大的振动，不平衡严重时，还会产生较大的轴向振动；4振动大小与转速平方成正比；5振动频率以1X转频振动为主，有时也有2X,3X等谱线；6振动相位稳定，两个轴承处相位相差180度。动不平衡诊断1振动波形接近正弦波；2轴心轨迹近似圆形；3振动以径向为主；4振动大小与转速平方成正比；5振

38、动频率以1X转频振动为主；6振动相位稳定，两个轴承处相位接近。悬臂转子的不平衡诊断1振动波形接近正弦波；2在轴向和径向均出现较大振动；3振动频率以1X转频振动为主；4轴向相位稳定，两支承处轴向振动相位接近，而径向相位会有变化。图4-1 转子不平衡的典型频谱从图4-1转子不平衡的典型频谱中可见：1) 力不平衡相位稳定，在一阶临界转速下，失衡引起的振幅与速度的平方成正比。较高是1RPM下的频谱。同一设备的两个轴承处相位接近。程度方向和垂直方向的相位相差90度。2)力耦不平衡在同一转动轴上有180相位差。通常为1RPM频谱，随速度平方的添加而变化，可以引起轴向及径向的较大振动。校正时需求在至少2个程

39、度面上放置平衡物。3)动不平衡是前两种不平衡的合成结果。仍以1RPM频谱占主导，相位稳定。两支承处同方向振动相位差接近。4转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1RPM振动。轴向相位稳定，而径向相位会有变化。往往是力不平衡和力耦不平衡同时出现。 图4-2 转子不平衡缺点的诊断2、不对中资料阐明，3050的设备存在不对中问题. 不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动；既会呵斥临近联轴节处支承的振动，也会呵斥远离联轴节的自在端的振动。不对中易产生2X振动，严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动. 相位是判别不对中的重要判据之一。不对中也有多种情况，有平行不对中、角度不对中和平行与角度不对中等。

40、平行不对中诊断1平行不对中产生较大的轴向振动，但径向振动也较大；2振动频率以1X和2X转频振动为主， 2X 转频振动往往超越1X；3不对中严重时，也会产生高阶谐波振动；4联轴器两侧相位相差0度。角度不对中诊断1角不对中产生较大的轴向振动；2振动频率以1X和2X转频振动为主；但往往存在3X以上转频振动；3假设2X 或3X转频振动超越1X的30到50，那么可以为是存在角不对中；4联轴器两侧轴向振动相位相差180度。平行与角度不对中诊断1产生较大的轴向振动，但径向振动也较大；2振动频率以1X和2X转频振动为主；但往往存在高次谐波振动；3联轴器两侧轴向振动相位相差在0到180度之间。转轴弯曲1振动特征

41、类似动不平衡和不对中；2振动以1X转频为主，也会产生2X 转频振动。3振动随转速添加很快；4通常振幅稳定，轴向振动能够较大，两支承处相位相差180度。 图4-3 转子不对中的典型频谱图4-4 角度不对中的典型频谱图4-5 平行度不对中的典型频谱图4-6 转轴弯曲的典型频谱图4-7 转子不对中缺点的诊断3 机械松动 松动既能够导致机器的其它缺点也能够因其它缺点所引起，机械部件的磨损变形、轴系的不对中、不平衡等与松动相互影响。因松动引发的振动多为中低频振动，普通在1000Hz以下，振动频率通常为转频或转频的分数谐涉及高次谐波，但有时也能够在中高频段有特征表示。常见部件松动时振动频率见表4-1。表4

42、-1 机械松动及特征松动类型松动部位振动频率形状描画非旋转件松动轴承盖、支座转频，高次谐波，分数谐波振动具有方向性，振动幅值稳定。根底螺栓转频，高次谐波轴瓦合金松动、间隙大转频，高次谐波，分数谐波旋转件松动联轴器磨损、松动转频，高次谐波振动具有方向性，测点位置不同，振幅值不同。运转时稳定，暂态过程振幅变化。滚动轴承配合松动转频，高次谐波有时也有分数谐波，轴承特征频率转子部件配松动转频，高次谐波；转子或支承的固有频率C: 图4-8A构造框架或底座松动图4-8 B轴承座松动图4-8C 轴承等部件配合松动图4-9 轴承部件松动时的频谱4、轴承缺点41滚动轴承滚动轴承的早期缺点是滚子和滚道剥落、凹痕、

43、破裂、腐蚀和杂物嵌入。产生缘由包括搬运大意、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、光滑缺乏或密封失效、负载不适宜以及制造缺陷。图4-10 滚动轴承频谱1径向振动在轴承缺点特征频率见下面阐明部分及其低倍频处有峰。假设有多个同类缺点内滚道、外滚道、滚子，那么在缺点特征频率的低倍频处有较大的峰。2内滚道缺点特征频率处有边带，边带间隔为1RPM。3滚动体缺点特征频率处有边带，边带间隔为坚持架缺点特征频率。4在加速度频谱的中高频区域假设有峰群忽然生出图4-17，阐明有疲劳缺点。5径向振动时域波形有反复冲击迹象有轴向负载时，轴向振动波形与径向一样，或者其波峰系数见阐明部分大于5，阐明缺点产生了高频冲

44、击景象。图4-11 滚动轴承缺点频率阶次图图4-12 滚动轴承缺点I(a) 外环图4-13 滚动轴承缺点I(b):外环和不平衡图4-14 滚动轴承缺点II: 内环 (带径向负载)图4-15 滚动轴承缺点III：转动部件 带有径向负载图4-16 滚动轴承缺点IV: 坚持架图4-17 轴承疲劳时的加速度频谱a正常轴承；b外圈疲劳；c钢球疲劳；d内圈疲劳缺点分析1频域确认缺点特征频率处有峰，阐明存在该种缺点，假设还有明显的倍频成分，阐明缺点严重。确认内滚道特征频率处不但有峰，还有间隔为1RPM的边频，阐明有内滚道缺点。确认滚子特征频率处不但有峰，还有边频，阐明有滚子缺点。确认高频区域有峰群出现，阐明

45、轴承有疲劳缺点。假设轴向有负载，那么可留意轴向滚动。与径向振动有类似特征。2时域能够有反复冲击景象，但很小。反复率等于缺点特征频率。42滑动轴承滑动轴承能够有多种缺点，其中包括间隙过大，油膜涡动和油膜振荡以及摩擦。呵斥这些缺点的缘由是装配不当，光滑不良，负荷欠妥，长久磨损及轴承设计不当。421间隙过大无涡动轴与轴承间隙过大，这种情况类似于不对中和机械松动，应留意其区别。其频谱和波形特征如下图4-18图4-18 滑动轴承间隙过大振动频谱1径向振动较大，特别是垂直方向：有稳定的l、2或3RPM分量；能够有明显的高次谐波分量410RPM。2能够有较大的轴向振动，特别对于止推轴承：有稳定的l、2或3R

46、PM分量；能够有较高次谐波分量。3径向和轴向时域波形为稳定的周期波形占优势，每转一圈有1、2或3个峰值。没有较大的加速度的冲击景象。假设轴向振动与径向振动大小相近，阐明问题严重。缺点诊断：1确认频谱中有稳定的1、2或3RPM分量并占优势。垂直方向比程度方向振动更大。相对较小的410倍频成分，但能够仍较显著。2检查轴向振动，能够与径向频谱类似。假设与径向振动大小相近，阐明问题严重。3确认时域波形中稳定的周期波形占优势，每转一圈有1、2或3个峰值。没有较大的加速度的冲击景象。阐明：l间隙过大与不对中的区分可根据以下两点：间隙过大时垂直方向振动比程度方向更大；而不对中时垂直与程度方向振动一样；间隙过

47、大时410RPM分量较显著，类似于机械松动的景象；而不对中时高次谐波小。2间隙过大与机械松动的区分可根据以下两点：间隙过大时其时域波形为稳定的周期波形占优势，且没有大的冲击景象；而机械松动时其时域波形较杂乱，有明显的非周期性信号使波形不稳定；间隙过大时轴向振动能够较大，特别是止推轴承；而机械松动时轴向振动较小或正常。普通应在排除了机械松动的能够性之后再确认间隙过大。4 2.2油膜涡动和油膜振荡在轴与轴承间隙太大或机组热态不对中等引起较大振动的情况下，假设加之轴承设计不当、光滑不良或由于载荷、转速的突变破坏了正常光滑形状，能够产生油膜涡动。在此情况下，假设转速高于轴系一阶临界转速的两倍，那么涡动

48、能够开展成更危险的油膜振荡。其频谱、轴心轨迹和波形特征如下图4-19，l较大的径向振动。频谱中有明显而稳定的涡动频率分量4248%RPM分量。能够有高次谐波分量。2轴向振动在涡动频率处的分量较小。3假设在一阶临界转速频率处出现显著峰值，那么阐明已出现油膜振荡。4轴心轨迹呈现双椭圆或紊乱不重合，模拟轴心轨迹呈现内“8字形。5时域波形中稳定的周期信号占优势，每转一周少于一个峰值，没有较大的加速度冲击。图4-19 滑动轴承油膜涡动或油膜振荡时的频谱、波形a频谱；b波形缺点诊断：1确认径向振动频谱中有显著而稳定的0.420.48RPM分量看起来象是1/2RPM分量，须仔细分辨。能够有较大的高次谐波分量

49、。2确认轴向振动的涡动频率处分量较小。3察看轴心轨迹呈双椭圆或紊乱不重合，模拟轴心轨迹呈内“8字形。4确认时域以稳定的周期波形为主，每转一周少于一个峰值。没有较大的加速度冲击。阐明：1为了区分涡动频率42%48%RPM分量与机械松动或轴承摩擦产生的1/2RPM分量，须运用高分辨率频谱和峰值标志。为此，应设置足够大的谱线数、使频率分辨率到达转速的25%。如机器转速为7500r/min，分析频率2000Hz，要求分辨率到达2%RPM=7500/602%=2.5Hz，那么谱线数N=2000/2.5=800条。假设分析分析频率改为1000Hz，那么谱线数N=1000/2.5=400条。2机器起动过程中

50、，假设到达临界转速时油膜涡动开场出现，那么当转速超越临界转速后涡动仍会存在，当转速超越临界转速的两倍时，油膜振荡有能够出现。一旦出现油膜振荡，振幅急剧增大，即使再提高转速，振幅也不会减小。3涡动频率与轴和轴承间隙有关，间隙增大时涡动频率减小。摩擦有能够激发涡动。4具有导向轴承的长垂直轴容易发生涡动，部分缘由是由于轴上静载小。由其他液体光滑轴承时也容易出现涡动，例如，具有水光滑导向轴承的垂直提升泵。423摩擦轴颈与轴承外表直接接触就发生磨擦，摩擦可以是延续的或延续的。引起摩擦的缘由是光滑缺乏，间隙不适当，载荷不正确或其他缺点呵斥的较大振动。摩擦往往呵斥轴的反向涡动。其频谱和波形特征如下：1对于延

51、续性摩擦：径向振动较大，有不稳定的1/2、1/3或1/4RPM分量，类似于机械松动引起的1/2RPM分量；时域波形中有不稳定的冲击信号占优势，轴每转一圈只需少于一个的峰值；轴向振动小。2对于延续摩擦：径向振动大止推轴承除外，高频部分能量较大；时域波形中有不稳定的“噪声信号；轴向振动小对于止推轴承，有摩擦时其轴向振动大于径向振动。缺点诊断：l确认径向振动大止推轴承除外：假设频谱中有不稳定的1/2、1/3或1/4RPM分量，那么能够是延续性摩擦；假设频谱中高频部分能量大，那么能够是延续性摩擦。2假设时域波形有不稳定的冲击信号占优势，轴每一转只需少于一个的峰值，那么能够是延续性摩擦；假设时域波形中有

52、不稳定的“噪声信号，那么能够是延续性摩擦。3确认轴向振动小止推轴承的轴向振动大于径向振动。阐明：1摩擦可激发构造共振，共振频率在高频范围。由于延续摩擦呵斥的共振较大，所以其高频能量大。2为了确认延续摩擦时的高频振动能量大，也可在低频101000Hz和高频10010000Hz范围内分别丈量其振动有效值并进展比较。5齿轮齿轮箱有一些特殊的缺点，如节线偏斜、偏心、齿距误差、齿面磨损、点蚀和剥落、断齿等。呵斥上述缺点的缘由有：制造缺陷、安装调整不当、过量磨损、光滑缺乏、污染、金属疲劳和超负荷运转等。这些缺点虽然能在频谱上反映出来，但由于齿轮箱频谱看起来比较复杂，识别比较困难。一个有效可行的方法是，针对

53、每个齿轮箱，在形状良好、任务正常情况下采集得到其基准频谱，并在形状监测和缺点诊断中经过对比基准频谱发现问题。普通齿轮箱的基准频谱如图4-20所示。图4-20 齿轮箱基准频谱51齿轮有缺点时的频谱和波形特征见图4-211缺点齿轮在啮合频率机器谐波频率上有较大的振动分量。图4- 21 齿轮箱振动频谱和波形a频谱；b波形2在啮合频率及其谐波频率附近有阐明调制造用的边频带。3对于螺线齿轮、斜齿轮和人字齿轮，轴向振动大，其频谱特征与径向振动一样。缺点诊断：l在一样任务条件下，将缺点齿轮箱频谱与基准频谱对比，留意频谱中的啮合频率及其二倍和三倍频。根据明显增大的啮合频率分量或其谐波分量确定有缺点的齿轮对。2

54、在对比基准频谱时，留意啮合频率及其二倍和三倍频有无边频带。根源边频的频率间隔确定缺点的根据即产生调制的缺点所在，边频幅值的大小阐明缺点严重程度。3为求出边频的频率间隔，应设置足够大的谱线数，以提高频率分辨率，也可采用细化和倒频谱技术。4利用延续监测断定齿面点蚀剥落程度如图4-22。图4-22 齿轮点蚀程度诊断a新齿轮；b中等程度点蚀c严重点蚀；d啮合频率新齿轮全频范围内振动程度低，啮合频率分量及其二、三次谐波分量的幅值依次减小。中等点蚀程度的频谱振动程度增大，啮合频率二次谐波幅值超越基波幅值，且二次谐波边频增多。到达严重程度时，谱底噪声程度急剧上升，且啮合频率谐波延伸到七次以上。5齿轮缺陷产生

55、的冲击可以激发一个或多个齿轮的自振，自振频率是各齿轮的固有频率图4-23。在自振频率两图4-23 以自振频率分量诊断齿轮缺点a频谱；b细化谱侧有缺点齿轮转速调制产生的边频，在高分辨率细化谱上可以分析,啮合频率边频一样进展诊断。阐明：1齿轮啮合频率计算：设两轴转速分别为f1、f2，两齿轮齿数分别为Z1、Z2，那么啮合频率fc= f1 Z1= f2 Z22由边频间距代表的调制频率可以是：各轴转速输入轴、输出轴、中间轴外部转速或负荷的动摇频率动摇啮合频率等于啮合频率fc/f1与f2的最小公倍数3假设同时存在两种以上的缺点，那么各缺点频率之和或之差也可成为调制频率，这称为“中间调制。4常见的频率调制转

56、速动摇，常见的幅值调制齿轮偏心或不均匀磨损。密集在啮合频率周围的边频节圆偏心，很宽的边频断齿。实例 JCF-500齿轮箱的边频分析某水电站用JCF-500齿轮箱振动过大。其技术参数为：输入轴转速f1=180r/min=3Hz；输出轴转速f2=750r/min=12.5Hz；大齿轮齿数Z1=99；小齿轮齿数Z2=24；啮合频率fc=f1Z1=300Hz。2诊断对振动最大的轴承作振动信号频谱分析并进展细化，其细化谱如图4-24所示。以非常接近啮合频率实际值的299Hz为中心，向两侧寻觅边频带。结果见表4-1。表4-1编号fHz编号fHz1274.810302.82278.011305.83281.

57、112307.54204.213312.35287.314315.56290.515318.17295.516320.88296.717324.79299.818328.7图4-24 齿轮箱细化谱仔细分析可以看出，一族变频为299n12.5Hz，比较突出；另一族为299n3Hz，不太明显。由于12.5Hz是输出轴转频，阐明啮合振动遭到小齿轮转频f2的调制。由此诊断为小齿轮有缺点，缺点性质有两种能够：小齿轮加工分度误差大，或者载荷动摇引起。思索题：不平衡有哪几种方式？它的频谱图有何特点？不对中频谱图与不平衡的频谱图有何区别？机械松动的频谱图的特点？如何运用共振解调功能，分析滚动轴承的缺点？如何运

58、用共振解调功能，分析齿轮的缺点？设备形状点检网络化管理系统1、设备形状点检网络化管理系统概述设备形状点检管理系统是面向企业全面进展点检设备形状检测和管理的操作平台。它依托企业内部网络，采用效力器/客户端体系构造，以数据库为中心，将企业内部各部门点检设备情况信息动态上传至效力器，实现了数据的内部共享，并利用客户端程序进展数据读取和设备形状的分析，不仅有助于各任务站现场设备监测诊断人员的直接沟通，而且使中、高层技术和管理人员可及时了解设备情况，并可进一步优化宏观管理。系统构造: 系统构造流程整个系统基于企业内部的Intranet网络，采用Client/Server体系构造；HY106巡检仪把巡检数

59、据回收至设在车间的点检任务站；各点检任务站再经过数据上传程序将点检数据上传至分厂级数据库效力器；以数据库为中心，企业内部各车间的点检设备情况信息动态上传至厂级效力器后，实现了数据的内部共享；客户端点检数据分析软件信号分析可利用数据库效力器中实时的数据对设备的形状进展分析处置；客户端点检数据阅读软件形状阅读为管理层人员提供测点分布图片以及设备报警形状；任务站和操作平台上均提供了丰富的信号分析功能，可以保证及时有效的对设备形状进展分析诊断。系统作用动态上传点检任务站的分布设备数据至厂级数据库效力器，实现企业内部数据积累和共享；客户端程序信号分析软件采用树状构造直观显示设备的形状信息；信号分析软件提

60、供波形、谱分析多种功能，可分析企业集团公司内部设备中任一测点的数据并显示趋势；信号分析软件提供包含幅值、频段报警在内的多种报警方式；信号分析软件自动生成测点的报警事件报告和数据分析报告；报警设置具有用户根据系统实践情况进展修正、调整的功能。系统组成之一：点检数据库效力器 以数据库效力器为中心，在整个企业单位范围内，实现信息共享。数据库包含信息设备的完好形状信息：设备运转有关的振动量、工艺量、察看量等信息；配置信息：工厂、设备与测点之间的隶属关系以及相关信息；报警设置信息：实现对设备形状的自动监测；事件管理信息：记录设备形状报警事件的相关信息以及对运用系统的操作记录；用户管理信息：分配用户管理和