企业诊断ROZH设备状态监测与故障诊断教材

企业诊断ROZH设备状态监测与故障诊断教材设备状态监测与故障诊断培训教材上海容知测控技术有限公司目录一、设备状态监测与故障诊断技术概述....................4精品文档放心下载1.1设备状态监测和故障诊断技术的产生和作用.............4谢谢阅读1.2设备状态监测和故障诊断的含义.......................5谢谢阅读1.3设备维修管理与设备监测诊断的关系...................8精品文档放心下载1.4振动监测诊断技术..................................10感谢阅读二、设备状态监测的实施.....................................11谢谢阅读2.1设备基本资料......................................11感谢阅读2.2设备监测点的选择与标注............................12谢谢阅读2.3设备监测周期的确定................................13精品文档放心下载2.4设备监测信息采集..................................14感谢阅读三、设备振动监测和诊断的理论基础......................15精品文档放心下载3.1机械振动的分类....................................15谢谢阅读3.2简谐振动及振动三要素..............................17感谢阅读3.3实际振动及振动的时域指标..........................18精品文档放心下载3.4振动的频谱........................................20感谢阅读四、数据采集....................................................23谢谢阅读4.1传感器知识........................................24感谢阅读4.2采样..............................................28精品文档放心下载4.3信号处理..........................................29谢谢阅读五、设备故障基本分析方法........................................30谢谢阅读5.1时域分析..........................................30精品文档放心下载5.2频谱分析..........................................30谢谢阅读5.3趋势分析、多趋势分析、频率趋势分析................32谢谢阅读5.4瀑布图............................................34精品文档放心下载5.5多时域、多频谱....................................35感谢阅读5.6倒谱分析..........................................36精品文档放心下载5.7包络解调..........................................37精品文档放心下载5.8长时域波形........................................38感谢阅读5.9交叉相位..........................................39感谢阅读5.10轴心轨迹.........................................39谢谢阅读5.11波德图...........................................40精品文档放心下载六、设备状态的评价.................................................41谢谢阅读6.1绝对判断标准......................................41精品文档放心下载6.2相对判断标准......................................45感谢阅读6.3类比判断标准......................................45精品文档放心下载6.4波峰因素评价法....................................46精品文档放心下载6.5频谱图报警法......................................46精品文档放心下载七、机械设备常见故障振动监测诊断方法......................46谢谢阅读7.1不平衡............................................47谢谢阅读7.2不对中............................................50谢谢阅读7.3机械松动..........................................52谢谢阅读7.4滚动轴承故障......................................53感谢阅读一、设备状态监测与故障诊断技术概述1.1设备状态监测和故障诊断技术的产生和作用有三个方面的因素成为设备状态监测和故障诊断技术产生、发展并广泛应用的驱动力，谢谢阅读即：流程工业生产的现实需要、测试诊断技术和仪器的发展完善和国家有关的政策。感谢阅读首先，设备状态监测和故障诊断技术的产生和发展是企业实际需要的结果，主要是设备感谢阅读的安全性、维修成本的压力。20世纪60年代以来，随着电子技术和计算机技术的快速发展，谢谢阅读工业生产越来越现代化。设备和生产朝着大型化、高速化、自动化、连续化、智能化、环保感谢阅读化等方向发展。一方面设备更加精密复杂，许多故障很难靠人的感官发现，而且有些设备精精品文档放心下载密复杂，不允许随便解体检查；另一方面设备突发性事故造成的损失越来越大；三是设备的感谢阅读维修成本占总的生产成本越来越大。所以追求设备的高可靠性和最合理的维修方式是企业设精品文档放心下载备工程管理的必然选择。从技术背景方面看，20世纪60年代是计算机技术、电子测量技术谢谢阅读FFT算法语言的出现，把信号处理分析技术从硬件到软件，感谢阅读推向了全新的高度。此外可靠性工程、零部件失效机理的研究等，都为设备状态监测和故障精品文档放心下载诊断技术的产生和发展创造了有利条件。20世纪70年代以后，设备状态监测和故障诊断技感谢阅读术在发达国家得到了快速推广和发展，特别是美国、英国、日本、德国等国家。谢谢阅读中国从80年代初期开始引进并应用设备诊断技术，20年来,此项技术在中国各个行业得谢谢阅读到了快速应用和发展，也受到中国政府的重视。李鹏总理在1986年7月2日“第二次全国设感谢阅读备管理、维修工作座谈会”上指出，“应该从单纯的以时间周期为基础的检修制度，逐步发精品文档放心下载展到以设备的实际技术状态为基础的检修制度。……这就要求我们采用一系列先进的仪器精品文档放心下载来诊断设备状况，通过检查诊断来确定检修的项目”。显然，设备的状态监测与故障诊断是谢谢阅读现代化管理的技术基础。当前我国的设备维修体制，已开始从早期的事后维修和长期的按计谢谢阅读划维修体制，过度到现代的、具有预知性的视情维修（或称状态维修）阶段。谢谢阅读在企业推广设备状态监测和故障诊断技术，可以达到以下目的/作用：感谢阅读（1）保障设备安全运行，防止突发事故；（2）保证设备工作精度，提高产品质量；（3）实施预防维修/按状态维修，节约维修费用；（4）避免因设备事故造成的环境损坏和其他危害；（5）给企业带来较大的间接经济效益。1.2设备状态监测和故障诊断的含义设备状态监测和故障诊断是设备诊断中的两个过程，两者既有密切联系又有区别。谢谢阅读1.2.1设备状态监测的含义谢谢阅读,谢谢阅读维修提供技术基础。设备状态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谢谢阅读之一。机器内部发生异常时，一般都会伴随着出现异常振动、声音和设备性能的变化。通过精品文档放心下载对机械振动信息的测量和分析，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故精品文档放心下载障的性质做出判断。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应用，谢谢阅读产生了大量的经济效益和社会效益。1.2.2设备故障/部件丧失了精品文档放心下载规定的功能。与故障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谢谢阅读象；故障指的是可以修复的对象。为了对设备故障以更清楚地了解，参考图1-1，精品文档放心下载图1-1设备故障的含义Ts：为设备缺陷开始出现时间点；Td：为设备缺陷可以被检出时间点；感谢阅读Tf：为设备故障发生时间点；Tb：故障停机时间点。感谢阅读Td实精品文档放心下载际的位置则取决于是否对设备进行了监测、监测的技术手段和方法、监测人员的素质和能力谢谢阅读等等。实际上设备监测的主要任务就是尽早检测出缺陷，并作好从Td到Tf之间的监测工作。感谢阅读由图1-1感谢阅读已经发生，见图中性能临界点。设备故障出现后，如果不采取一定措施，设备性能往往将迅谢谢阅读速下降，直到故障停机或发生设备事故。1.2.3设备故障的分类设备故障的分类方法很多，从设备寿命周期看设备故障，可以分为两类：谢谢阅读●先天性故障——是由于设计、制造不当造成的设备固有缺陷引起的故障。对于此类故感谢阅读障必须通过技术改造来改进设备性能。常见的先天性故障有动态性不良，运行时发生迫振、谢谢阅读自振或工作转速落入临界转速区；存在应力集中；运行点接近或落入非稳定区；零部件加工感谢阅读制造不良，精度不够；零部件材质不良，强度不够；转子动平衡精度不合乎技术要求等等。谢谢阅读●使用性故障——是由于安装维修、运行操作、设备自然劣化等因素引发的故障。安装谢谢阅读维修方面的主要原因有安装不当；零部件错位；轴系对中不良（热膨胀考虑不够）；机器几精品文档放心下载何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当等等。运行操作方面的原因主要有机器谢谢阅读在非设计状态下运行；转子局部损坏或结垢、焊缝开裂、部件脱落；工艺参数不当（介质的感谢阅读温度、压力、流量、负荷），机器运行失稳；润滑或冷却不良；启动、停机或升速过程操作谢谢阅读不当，暖机不够，热膨胀不均匀，或在临界区域停留过长等。设备劣化方面的主要原因有机感谢阅读器长期运行，零部件磨损、点蚀或腐蚀；配合面受力劣化、产生过盈不足或松动；转子挠度谢谢阅读增大；机器基础沉降不均匀、机壳变形等；机器基础受损，基础的基础软化等。对于此类故精品文档放心下载障，要研究现有管理规程、操作规程、润滑规定是否合理，要改进不合理的规程、还要研究谢谢阅读优化生产工艺和设备运行方式。严格来讲，设备的先天性故障是人为因素故障，它除了与设计制造者的水平、责任心有谢谢阅读关外，还受科学技术发展的阶段性制约。设备投入运行后，精心操作和日常管理成为最主要感谢阅读的人为因素。1.2.4设备故障模式从可靠性的观点看设备故障模式有六种，如图1-2。模式A是典型的浴盆曲线。模式B和谢谢阅读模式F是“半浴盆曲线，模式B设备投入使用后故障率固定或是略增趋势而后进入磨耗期；谢谢阅读模式F具有高的早期的故障率，而后降到一个固定水平或是略增趋势。模式C设备显示出故谢谢阅读障率随时间缓慢增长而没有具体的耗损期。模式D表示开始时故障率低而后快速增长到一个精品文档放心下载固定水平。模式E则表示故障率不随时间变化。4%的产品符合模式A2%的符合B5%的符合C7%的符合D14%谢谢阅读的符合E，并且不少于68%的符合模式F(其它的工业部门不一定与飞机的故障分布相同，但随谢谢阅读着设备的日趋复杂，越来越多的产品符合模式E和F)。谢谢阅读图1-2设备故障模式这些研究数据证明了下列的观点是错误的，即：“设备的可靠性与其运行时间之间总是谢谢阅读存在着某种联系，因此，翻修越频繁，设备越少出故障”。实践也证明了上述观点是不正确精品文档放心下载的。除非与设备运行时间有关的故障模式占主导地位，否则，定期翻修或更换无助于改善复感谢阅读杂产品的可靠性。由设备各种故障模式可知，设备能否可靠地工作与设备工龄之间没有必然的联系。设备谢谢阅读在服役期中，较少的时间内处于故障高发期（早期故障和磨耗期故障），更多的时间是处于感谢阅读偶发故障期。在不同的故障期，设备管理和检测诊断工作的重点有所不同。对早期故障，可以通过运精品文档放心下载转试验、变更设计、改善安装来减少、消除。偶发故障率高是不正常现象——应深入研究各感谢阅读种症状、追究剖析设备故障原因，制定相应对策和措施。在设备磨耗期，应避免意外突发故精品文档放心下载TPM感谢阅读行趋势，进行劣化倾向管理和故障诊断。1.2.5设备故障诊断含义简单的说，设备故障诊断就是给设备看病。指在设备运行中或者在基本不解体设备的情谢谢阅读况下，对设备故障的性质、原因、部位、程度等进行识别诊断，并提供维修维护措施。谢谢阅读在技术手段和仪器远远不如现在丰富和方便的情况下，人们将设备故障诊断分为简易诊精品文档放心下载断和精密诊断两个层次。●简易诊断：即设备的“健康检查”。具体实施时，往往监测设备的某一个或某几个特精品文档放心下载征量，根据量值的范围判断设备是正常还是异常。如果对设备进行定期或连续监测，便可以感谢阅读/感谢阅读测和保护，目的是对设备的状态作出迅速而有效的概括和评价。对于振动监测来说，主要是感谢阅读通过一些简易的测振仪测取振动信号的一些时域指标，通过这些指标的变化来初步地判断设精品文档放心下载备的状态，做一些简单的分析、判断。●精密诊断：是在简易诊断基础上更深层次的诊断，通常需要更多的信息。目的是判断精品文档放心下载故障的性质（渐进性/突发性…/不对中…/风机…、轴承精品文档放心下载/齿轮…）、程度（一般故障/严重故障…）等，并为设备检修提供决策依据。往往需要很专精品文档放心下载业的人员使用很昂贵的仪器来进行这项工作。设备简易诊断和精密诊断的区别和关系可以用图1-3表示。谢谢阅读图1-3设备简易诊断和精密诊断随着电子技术、计算机技术、网络与通讯技术及数据库技术的飞快发展，信息化在企业谢谢阅读的逐步实施，这种方式显然已经不能满足企业经营管理的需要，因此目前国内的企业纷纷进感谢阅读行设备状态网络化系统的实施和应用。这种设备状态网络化系统通过对设备状态信息的积累感谢阅读和共享，使得设备状态的监测和诊断更容易，在降低企业维修费用的同时，也为企业积累了谢谢阅读可贵的设备状态信息资源。1.3设备维修管理与设备监测诊断的关系设备维修经历了由事后维修、定期维修、预防维修到按状态维修的演变过程。企业设备谢谢阅读点检和状态监测的实施，对维修方式的进化起到了巨大的促进作用。谢谢阅读/正在融入感谢阅读EAM精品文档放心下载要的信息—设备状态信息。目前很多企业都在实行的定期维修仅适合于损耗性故障。按经验确定的定期维修，往往感谢阅读造成过维修或欠维修。定期大修至少有3种不良后果：1）精品文档放心下载精品文档放心下载备定期维修只能增加故障率。2）定期大修浪费大量人力、物力。根据统计，大修中有40—50%的费用被浪费了。感谢阅读因为有许多被维修设备完全处于良好状态。3）感谢阅读感谢阅读下降。近年来，基于设备状态监测和故障诊断技术发展起来的设备按状态维修是维修方式的革精品文档放心下载感谢阅读预测设备的劣化趋势和剩余寿命，根据具体情况制定不同的维修措施。这种维修方式的目标谢谢阅读致力于：1）通过早期探测故障征兆，及时消除隐患，从而减少非计划检修；精品文档放心下载2）根据机器状态确定检修内容，提前作好准备，从而缩短停机检修时间；精品文档放心下载3）根据机器异常的原因和部位，指导检修，从而防止过剩维修；谢谢阅读4）通过改善机器性能，提高可靠性，从而延长设备使用寿命；感谢阅读5）通过发现异常工艺参数，及时处理调整，从而优化运行操作等等。谢谢阅读设备维修策略主要有：预防维修（也称为定期维修）、按状态维修（也称预测维修）、感谢阅读主动维修（也称为改善性维修，或基于故障根源的维修）。以以上三种维修策略为主，构成精品文档放心下载了可靠性维修（RCM或称之为RBM）的基本框架见表1-1。感谢阅读表1-1设备可靠性维修基本框架有效的常规检查及对于零部件磨损的监控是十分必要的。某些情况下，配置备用机组也感谢阅读是必须的。对于流程生产关键生产设备来说，事后维修是绝对不可取的。感谢阅读1.4振动监测诊断技术1.4.1振动监测诊断技术概述振动监测与诊断技术是普遍采用的基本方法，因为振动的理论、测量方法和测试仪器都感谢阅读比较成熟，且简单易行。另外，据统计70%的机械故障可以从振动测量中检测出来。感谢阅读一台设计和安装都很好的机器，运行时应该是很平稳的。但当机器磨损、基础下沉、部感谢阅读件变形时，机器的动态性能开始出现各种细微的变化：轴变得不对中，部件开始磨损，转子感谢阅读变得不平衡，间隙增大。所有这些因素都在振动能量的增加上反映出来。因此，振动加剧常谢谢阅读常是机器要出毛病的一种标志，而振动是可以从机器的外表面测到的。谢谢阅读过去，设备工程师根据经验靠手摸、耳听来判断机器是否正常或其故障是否在发展。但精品文档放心下载如今机器越来越精密复杂，许多警告性的振动出现在高频段，只有用仪器才能检测出来。例感谢阅读如，对旋转机械（旋转机械广泛应用于石化、电力、冶金、煤炭、核能等行业，旋转机械种感谢阅读类繁多，有汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及电动机感谢阅读等。这类设备的主要部件有转子、轴承系统、定子和机组壳体、联轴器等组成，转速从每分精品文档放心下载钟几转到几万转）的故障诊断，是在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状感谢阅读态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆及故障敏感参数等，精品文档放心下载经过综合分析判断，确定故障原因，做出符合实际的诊断结论，并提出治理措施。谢谢阅读日常监测中记录的一般是机器正常时的波形和频谱及其它工艺量等，而当机器的故障在感谢阅读发展的时候，机器的动态过程以及机器零件上的一些作用力也随着变化，从而影响机器的振精品文档放心下载动波形和频谱的图形。通过对振动信号和其它相关信号的测量和分析，我们可以判断设备的精品文档放心下载状态、预测趋势、进行精确的诊断，从而为备品备件和维修计划的制定提供科学依据。谢谢阅读根据监测方式的不同，一般将振动测量仪器分为离线监测仪器和在线监测系统两大类。精品文档放心下载采用离线监测仪器进行设备监测，需要点检人员按照确定的设备、测点、参数以及周期进行感谢阅读连续的数据采集，为后续的分析提供详实的设备振动信息。谢谢阅读在线监测分析系统会自动、连续的采集设备相关信息（包括振动和其它过程量信息），谢谢阅读1谢谢阅读的关键性；2）机组突然停机造成的损失；3）灾难性破坏的损失费用；4）监测系统的费用。精品文档放心下载下一章节讲的是设备状态监测的具体实施。即确定合适的监测方案。感谢阅读二、设备状态监测的实施设备状态监测的完整流程包括：123感谢阅读备的监测方案（确定测点、确定测量定义即采集参数、确定监测周期、确定点检路线）；4）感谢阅读根据确定的方案建立点检计划；567精品文档放心下载机软件中进行分析。根据多种因素一般将设备分为A、B、C三类。A类设备：即关键设备1精品文档放心下载造成重大生产损失和其他损失；2）一旦发生故障，将危及人身、安全和环境的生产设备；谢谢阅读3）维修或修复费用高、周期长的设备；4）大型、精密生产设备。B类设备：指主要设备1）有备用机组的关键性生产设备；2）局部生产具有较大影响的设备。C类设备：一般设备1）发生突发性故障对生产影响不大的设备；2）结构简单，维修方便，发生故障可以很快恢复生产的设备。精品文档放心下载A、B类设备需要专职设备监测人员和生产车间共同作好监测及诊断工作，并逐步实现按感谢阅读状态维修；C类设备可以采用事后维修方式，但也要作好点检工作。感谢阅读确定好受控设备后很重要的是收集设备的基本资料以及确定设备的监测方案，然后按照谢谢阅读确定的方案采集数据、进行分析。2.1设备基本资料设备基本资料主要包括设备基本信息、设备图片（传动简图）、部件信息、设备图纸等精品文档放心下载技术档案及设备故障记录、检修记录、备件更换记录等其他设备信息。具体为：感谢阅读1）谢谢阅读2）设备图片：为了确定振动监测点、以及后续数据分析的方便，必须拍摄设备图片或感谢阅读建立设备主要部分的传动结构图。3）部件信息：有了完整清楚的部件信息，包括轴承型号、齿轮齿数、叶片数、带轮直精品文档放心下载径等，系统可以自动计算出故障特征频率，利于快速判断设备故障原因及部位。感谢阅读4）主要技术档案资料：包括设备的图纸、主要设计参数、质量检验标准和性能指标、精品文档放心下载厂家提供的有关设备常见故障分析处理的资料（一般以表格形式列出）都可以以文档的方式谢谢阅读挂入相应的设备下面。5）设备故障记录。掌握设备曾经出现过的故障情况，对于研究该设备的故障机理、分谢谢阅读谢谢阅读并于设备监控数据对照分析。6）感谢阅读对于判断设备状态、分析设备故障至关重要。2.2设备监测点的选择与标注1）监测点选择测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分进行传递的地方。对包括回转质量的谢谢阅读设备来说，建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点，但要能够反谢谢阅读V精品文档放心下载平方向标注为H，轴线方向标注为A，见图2-1。图2-1监测点选择2）振动监测点的标注（1）卧式机器这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001开始，朝着被驱动设备，按数字精品文档放心下载次序排列，直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上，轴承座的次感谢阅读序从驱动器开始，按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列，接着再沿着第三根感谢阅读轴线往下排列，直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图2-22-4。谢谢阅读图2-2振动监测点的标注图2-3振动监测点的标注图2-4振动监测点的标注（2）立式机器遵循与卧式机器同样的约定。3）现场机器测点标注方法机壳振动测点的标注可以用油漆标注，也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点，最好感谢阅读采用后一种方法标注。采用钢盘时，机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm，直径精品文档放心下载30mm，用强度较好的粘接剂粘接，以保证良好的振动传递特性。精品文档放心下载2.3设备监测周期的确定振动监测周期设置过长，容易捕捉不到设备开始劣化信息，周期设置过短，又增加了监精品文档放心下载测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因精品文档放心下载素，合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时，监测周期可以长一些；当设备出现精品文档放心下载缺陷和故障时，应缩短监测周期。在确定设备监测周期时，应遵守以下原则；感谢阅读1）新装设备或大规模维修后的设备运行初期，周期要短（如每天监测一次），待设备精品文档放心下载进入稳定运行期后，监测周期可以适当延长。2）监测周期应尽量固定。3）对点检站专职设备监测，多数设备监测周期一般可定为每周1-3感谢阅读监测时，监测次数可以多一些，以积累设备的初始数据，以后可以适当延长。感谢阅读4）实测振动值接近或超过该设备报警标准值时，要缩短监测周期。如果实测振动值接谢谢阅读近或超过该设备停机值，应及时停机安排检修。如果因生产原因不能停机时，要加强监测，感谢阅读监测周期可缩短为1天或更短。2.4设备监测信息采集2.4.1振动监测参数的选择描述振动与描述运动一样，有位移、速度和加速度三个参数。其中，位移参数对低频振精品文档放心下载动敏感，加速度参数对高频信号敏感，而速度参数居其中。这就决定了我们在进行低频类故精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读国际振动烈度标准就是以速度有效值为依据。SVD精品文档放心下载这为后续分析提供了尽可能全面地数据。2.4.2振动监测中的几个“同”为保证测量结果的可比性，在振动监测中要注意做到以下几个“同”：精品文档放心下载12345谢谢阅读振动同。并尽量由同一个人测量。2.4.3振动数据采集应严格按监测路径和监测周期对设备进行定期监测。采集设备振动数据时，还需要同时精品文档放心下载记录设备的其他过程参数：如温度、压力和流量等，还包括人的五感观察到的设备状况，以精品文档放心下载便于比较、趋势分析以及综合的来判断设备的状态。设备监测人员要及时回传数据；对存在谢谢阅读疑义的数据记录，要及时核准，删除错误数据；及时分析处理测量数据。精品文档放心下载三、设备振动监测和诊断的理论基础3.1机械振动的分类机械振动，从物理意义上来说，是指物体在平衡位置附近来回往复的运动。谢谢阅读机械振动表示的机械系统运动的位移、速度、加速度量值的大小随时间在其平均值上下感谢阅读交替变化的过程。从不同角度来考察振动问题，对振动进行分类：感谢阅读1．按振动规律简谐振动周期振动复杂周期振动确定性（规则）振动准周期振动非周期振动机械振动瞬态振动窄频带随机振动随机振动平稳随机振动宽频带随机振动bvg非平稳随机振动这种分类，主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。大多数机械设备的振动感谢阅读类型是周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动以及几种不同类型振动的精品文档放心下载谢谢阅读设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机振动信号中。若设备故障程度加谢谢阅读剧，则随机振动中的周期成分加强，从而整台设备振动增大。因此，设备振动诊断的过程，精品文档放心下载就是从随机信号中提取周期成分的过程。几种振动信号的时域波形如下图所示，其中1)简谐振动---精品文档放心下载期振动。2)复杂周期振动---实际中最常见的振动形式，可看成是由一系列简谐振动的合成。感谢阅读3)瞬态振动---谢谢阅读形成的激振力信号。4)随机振动---无法用确定的时间函数来表达，不能预测它未来任何瞬时值，只能精品文档放心下载用概率统计方法进行分析。2．按产生振动的原因机器产生振动的根本原因，在于存在一个或几个力的激励，不同性质的力激起不同的振精品文档放心下载动类型。1)自由振动：即系统只受初始激励产生的主振动。2)受迫振动：在持续不断的周期力激励下系统的振动，当设备存在不平衡、不对中、感谢阅读不同心、摩擦、过大间隙等故障时，常造成这种振动。3)自激振动：在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振精品文档放心下载动，如油膜振荡、喘振等。这是因为系统在受到初始激励后，将持续作用的能源转谢谢阅读换成周期作用的能源，从而维持或发展系统的振动。例如钟摆、电铃铃锤振动、乐精品文档放心下载谢谢阅读4）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。例如主刚度不感谢阅读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、滚动轴感谢阅读承滚珠与滚道的接触刚度的变化引起的振动等。因机械故障而产生的振动，多属于受迫振动和自激振动。3．按振动频率机械振动频率是设备振动诊断中一个十分重要的概念。我们常常要分析频率与故障的关感谢阅读系，要分析不同频段振动的特点。按频率的高低，通常将振动分为三种类型，如下表所示：精品文档放心下载振动类型频率范围实例低频振动f<5倍轴的旋转频率谢谢阅读荡等引起的振动中频振动f=10~1000Hz齿轮振动、流体振动精品文档放心下载高频振动f>1000Hz齿轮、轴承振动3.2简谐振动及振动三要素简谐振动是机械振动中最基本、最简单的振动形式。对施加的激励力连续响应在恒速运动的记录纸上记录质量块的运动谢谢阅读如图所示的弹簧-谢谢阅读固定在这个作往复运动的质量块上，然后将记录带靠近它，这时质量块的振动响应就会被记谢谢阅读录下来，记录的波形即为位移随时间的变化规律。质量块的运动即为人们常说的简谐运动。精品文档放心下载从数学的角度来阐述，简谐运动的形成如下图所示：匀速圆周运动的投影即为简谐运动，其位移D与时间t的关系可以用正弦曲线表示为：感谢阅读D（t）=Asin[(2π/T)t+φ]公式中：A—最大振幅，偏离平衡位置的最大值，又称峰值，2A称为峰-峰值，单位为mm或μ精品文档放心下载m；T—振动的周期，即再现相同振动状态的最小时间间隔（或完成一次振动所花的时谢谢阅读s；φ—振动的初相位，描述振动在起始瞬间的状态，单位为rad；谢谢阅读振动周期的倒数称为振动频率ff=1/T谢谢阅读为Hz。如T=0.1s，则f=1/T=10（HzT越短，频率f越高，精品文档放心下载振动得越快。以上的振幅、频率和相位即为简谐运动的三要素，可以唯一地描述振动。谢谢阅读振动幅值表征机械振动的强度和能量，是评价机器状态的主要参数。对振幅值有不同的谢谢阅读描述方法，通常以峰值、峰峰值和有效值来表征。频率是振动的重要特征之一。不同的结构、不同的零部件、不同的故障源，会产生不同精品文档放心下载频率的机械振动，所以频率的分析将成为进一步了解设备状态的重要工具（后面的振动频谱谢谢阅读而相位是机器某一部分的振动与另一部位振动的相互关系，与频率一样，都是用来表征感谢阅读振动特征的重要信息。一般用来做辅助诊断。用双通道数据采集器采集数据是最方便的测试精品文档放心下载相位的方法。实际中关注的往往是两个同频率的信号的相位差。精品文档放心下载3.3实际振动及振动的时域指标实际振动信号比较复杂，往往是多个信号叠加的结果。如下图所示：精品文档放心下载实际振动信号在实际的振动分析中，工程师们一直在致力于寻找一些简单的参数用来判别设备状态，谢谢阅读例如：振动位移、速度或加速度的峰-峰值、峰值、均方根值（即有效值Xrms）等。这些简精品文档放心下载单的参数可用于识别设备状态、报警以及进行设备的劣化倾向分析、进行状态预测等。实际精品文档放心下载-峰值，速度有效值、加速度有效值，容知软件的数据列感谢阅读表区中测量值即分别为以上三个参数，直接对应趋势分析中的总值指标。这些常规的幅值域精品文档放心下载参数通常称为有量纲参数，具体的有量纲参数及其计算公式如下：谢谢阅读3.3.1有量纲参数均值；平均幅值方根幅值；均方根值亦即“有效值”有量纲参数中的均方根值即有效值Xrms表征了振动的破坏能力，是衡量振动能量大小的精品文档放心下载量。一般的振动测试都是用有效值来描述。国际“振动烈度”标准ISO2372、ISO3945等皆采谢谢阅读用振动速度有效值来度量。实际使用标准时要注意，不同的标准选用的参量（sva精品文档放心下载标都不尽相同。对于简谐振动来说，其各个参数的计算如下：以上有量纲参数虽然会随着故障的发展而上升，但也会因工作条件（负载、转速）的变精品文档放心下载化而改变，因此，有量纲参数有其使用的局限性，即要尽量保证在相同的条件下测试数据。谢谢阅读改善的办法是引入无量纲参数，即所谓的归一化处理。归一化之后的参数与机器工作条件的感谢阅读关系不大，而对故障足够敏感。3.3.2无量纲时域指标另有裕度指标：，其中的Xmax等同于XpXr为方根幅值。谢谢阅读平均绝对值Xav即为平均幅值。峭度指标、裕度指标、脉冲指标对脉冲类故障比较敏感，特别是当故障早期发生时，他谢谢阅读们有明显增加；但上升到一定程度后，随着故障的逐渐发展，反而会下降，表明他们对早期感谢阅读故障有较高的敏感性，但稳定性不好。一般来说，均方根值（即有效值rms精品文档放心下载但对早期故障信号不敏感。所以，为了取得较好得效果，常常将他们同时使用，进行多趋势精品文档放心下载分析，以兼顾敏感性和稳定性。3.4振动的频谱3.4.1频谱基本概念实际的振动往往由多个不同的信号组合而成，非常复杂。时域波形显示了机器的实际振感谢阅读动形态。对于某些故障，其时域波形具有明显的特征，可以直接观察出周期振动信号、短脉精品文档放心下载冲信号等，但对时域波形进行分析比较困难，无法深入了解设备的真实状态。这是因为信号精品文档放心下载的时域描述只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除只有一个频率分量的简谐波外一般很谢谢阅读难明确揭示信号的频率组成和各频率分量的大小。例如，下图是一受噪声干扰的多频率成分周期信号，从信号波形上很难看出其特征，但谢谢阅读从信号的频谱图上却可以判断、并识别出信号中的几个周期分量和它们的大小。信号的频谱谢谢阅读代表了信号在不同频率分量处信号成分的大小，它能够提供比时域信号波形更直观，更丰富谢谢阅读的信息。频谱给我们提供了另外一个观察设备状态的工具。精品文档放心下载受噪声干扰的多频率成分周期信号波形和频谱振动频谱是振动幅值随振动频率而变化绘制出来的振动曲线图。信号从时域到频域的转感谢阅读换是基于傅里叶的如下理论，即：“现实当中的任何正弦波形都能组合产生另一个比较复杂精品文档放心下载精品文档放心下载何波形，无论多么复杂，都可以看成是由很多不同频率和幅值的正弦波组成。如下图所示：谢谢阅读频谱分析是通过快速FFT变换将测量得到的时域振动信号（幅值对时间）转换成为频域精品文档放心下载精品文档放心下载即信号由哪些谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相位，从而揭示了信号的频率信息。谢谢阅读频谱分析主要用于识别信号中的周期分量，是信号分析、故障诊断中最常用的手段。感谢阅读总的来说，时域分析从波形的角度来分析信号的特征，频谱分析则从频率的角度来看信谢谢阅读精品文档放心下载3.4.2特征频率计算计算故障特征频率是频谱分析的基础，可以帮助我们精确诊断旋转机械的故障。其中，精品文档放心下载电机的转频是计算后面各级转子及转子上各个转动部件特征频率的基础。谢谢阅读转速与频率的关系如下：f=转速/60，转速（转/1/s，Hz感谢阅读举例：若电机的转速为1500RPM，则电机的转频为1500/60=25Hz。精品文档放心下载1X2X3X谢谢阅读上面的例子中1X=25Hz，也叫一倍频,2X、3X等称为倍频分量，也叫谐波分量。精品文档放心下载以下是转轴上不同旋转部件的故障特征频率，皆以电机的转频为基准频率。精品文档放心下载1.各级轴的转频：根据传动比来计算，其中1为主动轮，2为从动轮感谢阅读齿轮传动：i12=n1/n2=Z2/Z1=f1/f2，Z为齿轮的齿数感谢阅读皮带轮传动：i12=n1/n2=D2/D1=f1/f2，D为皮带轮的节径感谢阅读2.叶片通过频率=叶片数×轴的转频3.齿轮啮合频率=齿数轴的转频4.皮带轮特征频率=（皮带长度*转频）/（3.14*皮带轮直径）感谢阅读5.轴承特征频率包括了外圈通过频率BPFOBPFIFTFI谢谢阅读珠通过频率BSF。软件提供了以上特征频率的自动计算功能，不需要我们另行计算，并且可以自动标注在谢谢阅读频谱图上。四、数据采集数据采集是设备状态监测与故障诊断的重要而基础的环节，所采集数据的质量直接影响精品文档放心下载后续信号分析的精度和结果。一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置感谢阅读三部分组成。测试过程中传感器将反映被测试对象特性的物理量，如压力、加速度、温度等，检出并精品文档放心下载转换为电量，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分谢谢阅读析处理或经A/D变换后用软件进行计算，再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显谢谢阅读谢谢阅读随着相关学科的不断发展，测试方法和手段不断地完善和提高，特别是微电子及计算机谢谢阅读技术的发展，测试系统趋向于一体化、微电脑化。容知公司的点检仪和频谱分析仪就是一个精品文档放心下载完整的测试系统，它包括了加速度传感器、中间变换装置以及数字显示、记录装置。谢谢阅读4.1传感器知识4.1.1传感器的分类测振传感器是用来测量振动的传感器，根据所测振动参量和频响范围的不同，一般将测精品文档放心下载振传感器分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器三大类。感谢阅读位移传感器：测的是轴与传感器尖端的相对位移，通过钻孔安装到轴承内，也称为“涡谢谢阅读流传感器谢谢阅读高频测量。速度传感器：介于两者之间，体积大，运动部件会影响使用寿命，不适合低频和高频测谢谢阅读量。精品文档放心下载所有的便携式数据采集器基本都配备加速度传感器。安保系统中也常常使用加速度传感器。感谢阅读下图显示了这三种测振传感器不同的频率响应。不同传感器的频率响应4.1.2压电式加速度传感器在种类众多的加速度传感器中，压电式加速度传感器由于具有很多优点而获得了广泛应感谢阅读用。其优点具体如下：1)非常宽的频率范围2)宽振幅范围、宽温度带3)相当耐用，适合于不同的应用场合4)稳定性好，不需要经常进行标定5)体积小、重量轻、灵敏度高、安装简便6)现在常用的是“内部放大压电式加速度传感器”其工作原理——压电效应当压电晶体受到外力作用时，其表面出现极性相反的等量电荷，其电荷大小与受力大小感谢阅读成正比，外力去掉时，又重新恢复到原来状态，这种能将机械能转换成电能的现象称为压电谢谢阅读效应。利用材料压电效应制成的传感器称为压电式传感器。现在普遍使用“ICP内部放大压感谢阅读电式加速度传感器谢谢阅读器进行进一步的处理。加速度传感器特性：灵敏度——单位振动对应的输出电压，是根据电压信号大小来确定振动值大小的一种能谢谢阅读力。大多数情况下选择100mv/g：表示当振动为1g时，输出电压为100mv。对于精密设备如感谢阅读机床或低振动的低速机器，典型的为1000mv/g谢谢阅读高噪声的机器，灵敏度要求较低：10mv/g左右。频率范围——对低频和高频测量的能力。每一个传感器都有它自己的频率范围。其低频谢谢阅读范围主要由传感器灵敏度决定，而高频范围则受传感器安装固有频率的限制。谢谢阅读如下图所示：从图上可以看出最佳的工作频率范围4.1.3加速度传感器的安装精品文档放心下载湿度、环境温度、噪声以及安装方式等，其中，安装方式是影响测量结果的重要因素。精品文档放心下载不同的安装方式对传感器频响特性的影响是不同的，如下图所示。加速度传感器的使用感谢阅读上限频率取决于幅频曲线中的共振频率，而后者又与加速度传感器的固定状况有关。加速度感谢阅读传感器出厂时的幅频曲线是在刚性连接的固定情况下得到的。实际使用的固定方法往往难于谢谢阅读达到刚性连接，因而共振频率和使用上限频率都会有所下降。谢谢阅读不同安装方式对传感器频响特性的影响从安装图可以清楚地看出，不同的安装方式对其使用上限频率的影响。用手持探针仅使感谢阅读用于数百Hz10kHz谢谢阅读的水平。用钢制双头螺栓是最好的安装方法，按频率特性大体可将传感器与被测物体看成为精品文档放心下载一个整体，但现场实施比较麻烦，因而一般的设备监测皆选择磁座吸附的方式。感谢阅读现场测试时，要注意以下几点：1)传感器的安装要保证采集的安全；2)要保证振源与传感器间的最短路径，即保证良好的机械传输路径。故一般选择在轴谢谢阅读承座上测试振动信号。3)传感器最好能安放在平面上进行采集；4)保持机器与磁座表面的清洁；5)传感器放置时先边缘接触，再逐渐的全部接触，要给传感器一个稳定下来的时间；谢谢阅读6)保证每一次采集放在同一个位置，提高数据的可比性。精品文档放心下载4.2采样4.2.1采样定理采样：将一连续信号x(t)按一定的时间间隔Ts逐点取得其瞬时值。感谢阅读采样定理：fs≥2fm即：采样频率大于等于2倍的分析频率精品文档放心下载若不满足采样定理，将会产生频率混叠现象，从而影响所采集数据的真实性。谢谢阅读实际测试时一般采样频率fs=2.56×fm，其中的fs为采样频率，fm为最大分析频率。精品文档放心下载4.2.2采集参数采样的基本问题是确定合理的采样间隔TsN以保证采样所得的谢谢阅读数字信号能真实地代表原来的连续信号x(t)。采样频率fs(fs=1/Ts)精品文档放心下载样长度Nfs和N低到一定程精品文档放心下载度就会丢失或歪曲原来信号的信息。在实际使用数据采集器测试数据时，需要事先设置采样的参数，主要为采样长度和采样感谢阅读2.56感谢阅读倍。1)采样长度：一般为1024、2048、4096、8192、16384。感谢阅读2)最大分析频率FmaxFmax的设定需要根据所采集信号的频率范围来确定。对于位移精品文档放心下载Fmax一般不超过1000Hz500RPMFmax设为200Hz精品文档放心下载即可。对于速度信号来说，其Fmax一般不超过2000Hz，一般设定为1000Hz。加速精品文档放心下载度信号对高频信号响应较好，其Fmax一般可以设定到5000Hz或者更高。谢谢阅读3)谱线数：400、800、1600，3200，谱线数=采样长度/2.56（FFT感谢阅读4)频率分频率：在设置Fmax精品文档放心下载频率分辨率，在进行频谱分析时，频率分辨率是一个很重要的参数，它直接关系到感谢阅读频谱分析的精度。所谓频率分辨率是指频谱图上相邻两根谱线之间的间隔。设定好精品文档放心下载Fmax=Fmax/Fmax越小、感谢阅读谱线数越多，频率分辨率越高，频谱分析的精度越高。容知的所有仪器皆可以柔性的设置采集参数，这为数据的采集和以后的分析提供了很大精品文档放心下载的选择余地。可以适应不同种类、不同转速的设备实际数据采集的需要。感谢阅读4.3信号处理4.3.1加窗将信号从时域向频域转换的过程中，由于采样和截断，引起频率混叠和能量泄漏，影响谢谢阅读到频谱分析的精度。为了解决这个问题，提高频谱分析精度，一般会对信号进行加窗处理。精品文档放心下载4.3.2滤波滤波器的作用利用滤波器筛选频率的特性，可以滤掉干扰噪声，提高信噪比。对动态精品文档放心下载信号进行频谱分析，即通过分辨力高的窄带滤波器从具有复杂频率成分的信号中分离单一的谢谢阅读频率分量，进行幅值和相位分析。滤波器定义——凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大的衰减或抑制其他频率感谢阅读成分的装置或系统，称为滤波器。以下为四种滤波器的幅频特性。谢谢阅读0—f2精品文档放心下载频率的信号通过，而高通滤波器是只允许高于f2频率的信号通过，带通滤波器是只允许谢谢阅读f1—f2f1即为感谢阅读f2f1f2感谢阅读内的信号会保留，范围外的信号会预先过滤掉。4.3.3平均对信号进行平均处理是为了减少随机误差，只有多次平均才能提高信号的准确性，改善感谢阅读信噪比。线性平均：是把每一个频率处的幅值简单相加再平均。峰值保持：是指把所有信号中每一个频率处的最大值保留下来。感谢阅读五、设备故障基本分析方法对信号的分析和处理有很多种方法，使用这些方法对信号进行处理和分析的目的是从中感谢阅读提取出与设备运行故障相关的特征信息，以达到判断设备状态、进行故障分析的目的。容知感谢阅读的软件中提供了如下一些分析手段：5.1时域分析为了正确判断设备的状况及诊断其故障，必须了解和设备状态有关的各种物理量随时间谢谢阅读谢谢阅读信号的时域分析是最基本、最常用的分析方法，也是其他分析方法的基础。谢谢阅读时域波形最直观地展示了信号随时间的变化，对于某些故障，其波形具有明显的特征，精品文档放心下载通过时域波形可以直接看出周期信号、谐波信号、短脉冲信号、调制信号等，利用波形可以感谢阅读识别不平衡、共振、调制现象以及齿轮断齿故障。如下图所示：感谢阅读不平衡故障的时域波形图对于旋转机械来说，当不平衡故障较严重时，信号中有明显的以旋转频率为特征的周期感谢阅读成分，上图所示即为转子不平衡的典型时域波形图。对时域波形的分析除了看形状，还可以对波形做一些数值分析，如前面所述的有量纲参感谢阅读数以及无量纲参数。这些参数的变化往往预示着设备状态发生了变化，因而可以用来判断设感谢阅读备状态、进行设备状态的劣化倾向管理。这在后面的趋势分析中还要讲到。感谢阅读5.2频谱分析频谱是构成信号的各频率分量的集合，它完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些谢谢阅读谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相位，从而揭示了信号的频率信息。谢谢阅读频谱分析是设备故障诊断中用得最广泛的信号处理方法。设备故障的发生、发展一般都感谢阅读会引起振动频率的变化。这种变化主要体现在两个方面：一是出现新的频率成分，二是原有精品文档放心下载频率的幅值增长。不同的故障在频谱图上对应于不同的频谱特征，如下图所示：谢谢阅读不同故障的不同频率特征感谢阅读为了更迅速的识别谱图中的特征频率成分，软件提供了特征信息面板，只要我们预先输入轴谢谢阅读承型号、齿轮齿数、电机转速以及皮带轮直径等部件参数，系统会自动计算故障特征频率，谢谢阅读并且可以直接标注在谱图上，从而降低了频谱分析的难度，提高了频谱分析的速度。下图所感谢阅读示为一个轴承外圈故障的典型频谱图及其特征信息面板。轴承外圈故障特征信息面板对波形进行频谱分析不仅要关注幅值较大的频率成分，而且要关注突然出现的新的频率精品文档放心下载成分，尽管其幅值还很小。与基准数据的比较可以帮助我们及时发现这种频谱结构发生的变感谢阅读化。如下图所示：与基准数据的比较5.3趋势分析、多趋势分析、频率趋势分析趋势分析工具可以帮助我们迅速识别设备状态，找到真正有问题的设备，提高数据分析精品文档放心下载的效率，减少工作量。在帮助我们迅速找到有问题的设备后，还可以对设备状态进行跟踪分精品文档放心下载析，进行趋势预报。容知软件中的趋势分析功能不仅可以对振动的各个时域有量纲参数和无量纲参数进行趋谢谢阅读势分析，还可以对各个工艺量参数，例如温度、压力、流量、电流等过程量信号进行趋势分感谢阅读析和管理。如下图所示：鼓风机电机端的温度趋势图多趋势分析可以同时对多个时域有量纲参数和无量纲参数进行趋势分析。有量纲指标中精品文档放心下载用得最为广泛的是位移的峰-rms精品文档放心下载测量值概念和趋势图中的总值指标。无量纲参数中的峭度指标、裕度指标、脉冲指标对脉冲感谢阅读类故障比较敏感，特别是当故障早期发生时，他们有明显增加；但上升到一定程度后，随着精品文档放心下载故障的逐渐发展，反而会下降，表明他们对早期故障有较高的敏感性，但稳定性不好。一般精品文档放心下载来说，有效值rms的稳定性较好，但对早期故障信号不敏感。所以，为了取得较好得效果，谢谢阅读常常将他们同时使用，以兼顾敏感性和稳定性。如下图所示：感谢阅读图5-7多参数趋势图谢谢阅读在进行频谱分析时，我们经常会对频谱图上某一频率成分的变化感兴趣，可以建立关于谢谢阅读此频率的特征参数，通过频率趋势分析功能来跟踪此频率幅值的变化。如下图所示：谢谢阅读频率趋势图（轴承外圈故障的6倍频：6_BPFO）5.4瀑布图瀑布图展示的是整个频谱图的趋势，亦称为三维频谱图，第三座标可以是时间，也可以精品文档放心下载是转速。当我们对同一测点不同时间段所测试的数据用瀑布图（时间三维谱图）来展示时，谢谢阅读可以看出频谱图上的各个频率成分随时间的变化，从而揭示出设备状态的逐渐变化及某些故感谢阅读障的发生、发展的情况。如下图所示：瀑布图（轴承外圈故障）精品文档放心下载判断设备的状态，这需要进行设备的启停车测试。对于启停车测试数据可以用瀑布图来展示谢谢阅读其振动随转速的变化规律。一般来说，旋转机械中有两种类型的振动源，一种与转速相关联，例如旋转部件不平衡感谢阅读引起的振动。另一种是与转速无关的振源，如周围环境振动引起的或机器中流体介质引起的精品文档放心下载振动等。利用转速三维谱图可以快速识别这两种振源。如下图所示：转子的不平衡故障为1精品文档放心下载倍频幅值随着转速的升高而成平方关系的升高。瀑布图（不平衡故障的启停车测试）5.5多时域、多频谱多时域、多频谱分析是系统提供的一个非常灵活的对比分析的工具，它支持数据库中任精品文档放心下载意选择的多个波形和多个频谱之间的对比。我们主要用多时域、多频谱分析来进行以下数据精品文档放心下载的对比分析：a)不同设备的同一测点的波形（或频谱）的对比分析；感谢阅读b)同一设备下不同测点的波形（或频谱）的对比分析；感谢阅读c)同一位置处不同方向V、H、A的波形（或频谱）的对比分析；感谢阅读d)同一测量定义下不同时间的多个波形（或频谱）的对比分析；感谢阅读同一测量定义下不同时间的时域波形的对比同一测量定义下不同时间的频谱图的对比5.6倒谱分析倒频谱分析（Cepstrum）是信号处理的一项新技术，也称为二次频谱分析。它可以很清感谢阅读楚地检测和分离出复杂频谱图中的周期分量，包括边频带和谐波，并有助于突出周期性的小感谢阅读信号。这在齿轮箱振动和滚动轴承振动的故障诊断方法中具有特殊的优越性。精品文档放心下载频谱图倒谱分析图:1/0.02ms=50Hz,频谱图上的精品文档放心下载边带信号主要是由50Hz的转轴边频信号调制。5.7包络解调在振动分析中，包络解调（共振解调）技术是很常用的方法。收音机一般有调幅（AM）感谢阅读和调频（FM）两种调制方法。为了能够长距离地传输电台信号并分辨出不同的电台，采用高谢谢阅读频率来发射信号是很有必要的（500-1700KHz“载波，音乐和DJ的声音都谢谢阅读精品文档放心下载和人声。如下图所示：载波音乐和DJ的声音电台发射的信号（调幅波）调制信号的频谱调制信号的频谱如上图所示，当然，通常情况下会有更多的边频。谢谢阅读许多故障的振动信号表现为幅值调制，比如故障轴承、齿轮表面剥落或损伤会产生周期谢谢阅读性的冲击振动信号。通过共振解调技术（或称包络解调）来进行轴承故障诊断是利用轴承元精品文档放心下载件表面损伤类故障产生的冲击脉冲引起相应的轴承元件、轴承座或加速度计的共振（其频率精品文档放心下载即为高频的载波频率）来对滚动轴承进行精确诊断的。这是因为，表面损伤类故障所引起的冲击脉冲（对应于各自的故障特征频率）对结构固谢谢阅读有频率（高频载波）进行了幅值调制，所以若对包含有结构固有频率及故障调制信息的信号精品文档放心下载谢谢阅读除其它低频干扰，但含有故障信息且信噪比已大为提高的包络解调波，对此解调波进行频谱精品文档放心下载分析就可以在故障发生的早期就精确诊断表面损伤类故障，如轴承内、外圈剥落，滚动体表感谢阅读面剥落（点蚀）等。5.8长时域波形RH801/802单/谢谢阅读记录仪。采集的时间由用户输入，采集数据的最大长度不超过64M，如双通道采集，则数据感谢阅读最大长度不超过32M，可代替磁带记录仪，抓取设备的瞬态过程数据，如轧钢设备的一个完精品文档放心下载整的轧制过程或设备的启停车过程。如下图所示：图5-19长时域波形数据对于长时域波形数据，可以选择其中的任何一段进行时域分析和频谱分析，或设定好段感谢阅读长及时间间隔之后进行整体的瀑布图分析。这与直接分析启停车数据是类似的。若设定段数精品文档放心下载据长度为4K，时间间隔为100ms，对以上长时域波形进行瀑布图分析如下：精品文档放心下载图5-20瀑布图分析设置图5-21对长时域波形数据进行瀑布图分析5.9交叉相位此功能用来分析双通道采集数据，上面为互功率谱，下面为相位差谱。互功率谱由互相谢谢阅读关函数进行傅里叶变换求得，它不仅提供了按频率分布的信号能量大小，而且还能提供两个谢谢阅读信号之间的相互关系。相位差谱则提供了关于两个信号在各个频率分量处相位的差值，用来感谢阅读进行辅助诊断，在实际使用中我们往往关心的是1X处的相位差。精品文档放心下载互功率谱相位差谱5.10轴心轨迹轴心轨迹是转轴轴心相对于轴承座的运动轨迹，直观地反映了转子瞬时运动状态，对轴精品文档放心下载心轨迹形状的观察有利于了解和掌握转子的运动状态，判断设备故障类型。谢谢阅读轴心轨迹是利用安装在同一截面内相互垂直的两支电涡流传感器对轴颈进行振动测量，感谢阅读再利用软件对两个方向的振动信号进行合成而得到的，如下图所示：精品文档放心下载图23原始轴心轨迹和提纯轴心轨迹(1X)如上图所示，左边的图是原始轴心轨迹，也称为未滤波的轴心轨迹，所含的成分比较复感谢阅读杂，不易获得清晰的特征；右图为提纯轴心轨迹，是在频谱分析的基础上提取相应的频率成感谢阅读分重构而成，比较简洁，也突出了与故障有关的成分。此图所示即为不平衡或轴弯曲的轴心感谢阅读轨迹。正常情况下，转子的轴心轨迹是稳定的，如果其形状、大小不断变化，则预示转子的运精品文档放心下载行状态不稳，必须及时调整控制。轴心轨迹可以用来指示各种故障，例如不对中、不平衡、感谢阅读油膜涡动、摩擦等。5.11波德图波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)（也称为Nyquist图）两者所含信息相同，精品文档放心下载都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。以极坐标表示即奈魁斯特图，以直角谢谢阅读坐标表示即波德图。其作用和瀑布图类似，主要用以确认共振频率。谢谢阅读波德图奈魁斯特图六、设备状态的评价对设备状态的评价，关键的是选择相应的振动判断标准。振动标准是前人总结了大量实谢谢阅读践经验总结出来的，也是评价机器状态最常用的方法。设备的振动具有加速度、速度和位移三个描述参量。因此基于振动的设备运行状态判定谢谢阅读标准相应地可分为加速度标准、速度标准、位移标准三大类。绝对标准有国际标准、国家标感谢阅读准、行业标准等。振动标准有通用的，也有某些特定设备或部件的标准。感谢阅读6.1绝对判断标准6.1.1在非旋转部件上测量和评价机器以前常用的振动标准是ISO2372（表6-1ISO10186（表6-2）等国际振动标准是精品文档放心下载最常用的振动判断标准。表6-1ISO2372国际振动烈度标准振动速度有效ISO2372ISO3945值（mm/s）第一类第二类第三类第四类刚性基础柔性基础精品文档放心下载0.280.450.711.121.82.84.57.111.21828451.121.82.84.57.111.21828451.82.84.57.111.218284571AAAAAABDBDCBBCBBCCCCDDDD注：第一类：小型机械（如15Kw中型机械（如15～75Kw的电机以谢谢阅读及300Kw精品文档放心下载速：600～12000rpm；振动测量范围：10～1000Hz。谢谢阅读需要说明的是，ISO2372精品文档放心下载度有效值（RMSRMS值说明了设备振动的能量大小；振动值是所测量的各感谢阅读个轴承各个方向的最大值；应选取机器在额定转速和各种负荷下的最大振动烈度作为判断依精品文档放心下载据；所谓刚性基础是指机器支承系统的固有频率高于激振力的频率，柔性支承指机器支承系感谢阅读统的固有频率低于激振力的频率。表6-2ISO10186国际振动标准第一组：额定功率大于300KW小于50MW的大型机器

电机转轴高度H≥315mm谢谢阅读支撑类型区域边界位移有效值μm速度有效值mm/s感谢阅读A/B292.3刚性B/C574.5C/D907.1A/B453.5柔性B/C907.1C/D14011.0第二组：额定功率大于15KW小于等于300KW的中型机器

电机转轴高度160≤H≤315mm感谢阅读A/B221.4刚性B/C452.8C/D714.5A/B372.3柔性B/C714.5C/D1137.1第三组：离心式、混流式或轴流式——额定功率小于15KW的泵精品文档放心下载A/B232.8刚性B/C364.5C/D577.1A/B364.5柔性B/C577.1C/D9011.0支撑类型区域边界位移有效值μm速度有效值mm/s谢谢阅读注：115KW和额定转速在120rpm~15000rpm在现场测量的工谢谢阅读业机器；2）区域说明：区域A：优质；区域B：良好；区域C：注意；区域D：危险。感谢阅读6.1.2ISO7919轴振动评价标准表6-3为ISO7919-1旋转机器轴振动标准。精品文档放心下载表6-3轴振动标准轴的最大相对振动位移轴的最大绝对振动位移区域转速rpm转速rpm15001800300036001500180030003600谢谢阅读A/B10090807512011010090感谢阅读B/C200185165150240220200180精品文档放心下载C/D300290260240385350320290精品文档放心下载表6-3使用说明：1精品文档放心下载定的相互垂直的测量方向上位移峰峰值的较大者，如果只使用一个方向，那么应注意确保它感谢阅读2A感谢阅读区域BC感谢阅读D：停机极限、危险，立即停机。3）振动幅值的变化，可以是瞬时的或者是随时间逐渐发展谢谢阅读的，振动变化意味着机组可能有故障。振动幅值变化量报警设定值为：基线值+区域B上限谢谢阅读值的25%。6.1.3美国石油学会齿轮振动标准：API－613《石油精炼用高速、特殊用途齿轮装置》感谢阅读表6-4API-613振动标准齿轮最高转速/（r/min）振动容许值（双振幅）/µm空负荷工厂试验带负荷工厂试验轴承轴（轴承附件）轴承轴（轴承附件）＜800025501837.58000-120001837.512.525精品文档放心下载＞12000＜18＜37.5＜12.5＜25精品文档放心下载6.1.4蒸汽透平振动标准IEC精品文档放心下载向测得的振动，表6-5。该标准给出的振动值为经过良好平衡、在额定转速和稳定工况下运感谢阅读行的蒸汽透平的振动标准，对振动限制值没有做出规定。标准规范又指出，“在汽轮机振动谢谢阅读高于表中相应规定值情况下，也可能持续良好地运行。“良好”谢谢阅读这一档。表6-5IEC蒸汽透平振动标准/（µm，峰－峰值）谢谢阅读测点转速/（r/min）1000150018003000360060007200轴承振动7550402521126转轴振动1501008050422512精品文档放心下载表6-6为美国石油学会标准API611感谢阅读为振动容许值。表6-6API611通用蒸汽涡轮机振动标准转子转速/振动容许值（双振幅µm）（r/min）轴承轴（轴承附近）4000以下25504000～60001837.56.1.5往复活塞压缩机械振动标准表6-7和表6-8给出了我国国家标准GB7777－1987《往复活塞压缩机械振动测量与评感谢阅读价》中规定的振动烈度分级和限值标准。表6-7GB7777－1987往复活塞压缩机械振动烈度分级表感谢阅读振动烈度分振动速度有效值(mm/s)振动烈度振动速度有效值(mm/s)感谢阅读级大于到分级大于到0.110.0710.1124.52.84.5谢谢阅读0.180.1120.187.14.57.1精品文档放心下载0.280.180.2811.27.111.2感谢阅读0.450.280.4518.011.218.0感谢阅读0.710.450.7128.018.028.0精品文档放心下载1.120.711.1245.028.045.0感谢阅读1.81.121.871.045.071.0精品文档放心下载2.81.82.8112.071.0112.0谢谢阅读表6-8GB7777－1987往复活塞压缩机械振动标准精品文档放心下载类别压缩机结构型式振动烈度Ⅰ对称平衡≤18.0Ⅱ角度式（L型、V型、W型、扇型）≤28.0Ⅲ立式、卧式≤45.0Ⅳ非固定式≥71.06.2相对判断标准是对同一设备的同一测点、在同一方向（V/H/A/NON精品文档放心下载定。将机器的正常值作为初始值，后来的实测值与初始值与初始值进行比较。表6-9为精品文档放心下载ISO2372相对振动标准。表6-9ISO2372相对振动标准1000Hz以下低频4000Hz以上高频注意区2．5倍（8dB）６倍（１６dB）异常区１０倍（２０dB）１００倍（４０dB）在实际工作中常用的趋势图法与此类似，可以根据设备运行经验、或经过计算模拟，判谢谢阅读断设备的状态，估计或推断设备的剩余寿命。6.3类比判断标准谢谢阅读表6-10为推荐的类比判断标准。表6-10类比判断标准1000Hz以下低频１000Hz以上异常区１倍以上２倍以上危险区２倍以上４倍以上6.4波峰因素评价法波峰因数是无量纲参数的一种，其定义为：峰值与有效值之比。该参数适合于滚动轴承谢谢阅读和齿轮箱的早期诊断。设备无故障时，该值为3精品文档放心下载可达到10～15；当故障发展到一定程度，它又逐步变小，并接近于3。谢谢阅读齿轮轴承故障的峭度检测也有类似的规律。6.5频谱图报警法频谱图报警有两种，宽频带报警和窄频带报警。宽频带报警是选择设备正常状态的频谱感谢阅读图作为基准谱，在监测的整个频带上设定若干报警线，一旦某些谱线超过报警线设备即处于谢谢阅读报警状态。窄频带报警与宽频带报警不同之处是，窄频带报警的报警线仅针对某些谱线，这感谢阅读些谱线常常是设备的转频或转频的倍频或零部件的故障频率或倍频等，一旦某些谱线超过报精品文档放心下载警线设备即处于报警状态。报警线的设置要以大量的监测实践为基础才能有效建立。精品文档放心下载总结：评价设备状态还有很多种方法，对于齿轮和滚动轴承还可以根据其它一些监测量谢谢阅读和方法（如冲击脉冲法等）进行判断。当然感官评价也是最常用的基本评价方法，在实际工精品文档放心下载作中应综合运用各种方法，以便作出准确判断。七、机械设备常见故障振动监测诊断方法谢谢阅读观察量）的发展变化，从而得出比较准确的结论，仅凭一、二次测量很难对设备状态做出准感谢阅读确的判断。因此，在做这项工作时一定要注意数据的积累，定期地测取设备的振动信号及其谢谢阅读它工艺量信息，包括五感经验也要记录下来；关于设备的一些基础资料也要相应的收集、整精品文档放心下载谢谢阅读最好在设备的良好运行阶段就开始监测，设备在良好运行阶段的各种数据是判断设备状感谢阅读感谢阅读2X分量的大小、不同方向（V、感谢阅读H、A）的数据的变化、是否有谐波成分、有无边频带、高频段是否有谱峰群、各频率处能量谢谢阅读的变化等等。这些变化通过与基准数据（设备正常状态下的数据）的比较可以很方便的识别感谢阅读出来。例如：1X变化不大而2X幅值明显增大可能说明不对中加剧，而不平衡增大使得水平谢谢阅读和垂直方向的振动同步增长。趋势分析也是很有效的手段，不但可以分析各种时域指标的变化趋势，还可以识别各个精品文档放心下载1X精品文档放心下载1X振动幅值突然上升。下面是最常见的四大故障，不平衡、不对中、机械松动和滚动轴承故障。精品文档放心下载7.1不平衡转子质量中心线与转轴中心线不重合时便产生不平衡感谢阅读有多种情况，有力不平衡、偶不平衡和动不平衡等。7.1.1力不平衡力不平衡就是质量中心线离开且平行于轴中心线的一种转子不平衡状态。可采用静平衡感谢阅读法修正之。力不平衡的典型频谱及相位关系图：力不平衡的诊断:1）振动波形接近正弦波；近90度。2大于垂直方向的幅值；3）轴心轨迹一般为椭圆；3）振动大小与转速平方成正比；4）振动频率以1X转频振动为主；5同一轴承水平方向和垂直方向的相位相差接7.1.2力偶不平衡质量中心线轴线与轴几何中心线轴线相交于转子的重心处的一种不平衡状态。在转子的感谢阅读每一端彼此相差180度处，有两个质量相等的重点产生一力偶。明显的力偶不平衡可以引起感谢阅读转子严重的不稳定，使之前后摆动(像以转子重心(CG)处为支点的“跷跷板”)。感谢阅读力偶不平衡的典型频谱及相位关系图：力偶不平衡诊1）振动波形接近正弦波；2）轴心轨迹一般为椭圆；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；精品文档放心下载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；精品文档放心下载6）振动相位稳定，两个轴承处相位相差180精