机械故障诊断技术-设备状态的判定

4．3．5轴心轨迹的空间图像表示（三维全息图）图4—16的轴心轨迹图只表现了转轴的某个截面的轴心轨迹，若沿着转轴的全长，将各个测量截面的轴心轨迹图上同一时点连接起来，就构成了轴心轨迹的空间图像。由于这样作，需绘制的点、线很多。为了图像清晰，突出需观察的重点。因而将图分解为一阶轴线图（观察动不平衡的影响）、二阶轴线图（观察不对中的影响）…等。图形绘制的数学公式就是4．3．4节中的两个公式，分别取1阶项（或2阶项）来计算X、Y值。图4—17一阶轴线轨迹图

第4章√4-1 峭度指标对信号中的_______很敏感，正常情况下其值在 ______________左右，如果这个值接近4或超过4，则说明 _______________。√4-2 非周期信号分为___________和__________。√4-3 周期信号频谱有哪些特征？

4-4 信号特征的时域提取方法包括哪些？

4-5 阐述周期信号频谱和非周期信号频谱的区别。√4-6 信号x(t)=sin(2πt）是否为周期信号，若是周期信号，求其周 期，并用公式求其平均和均方值。

4-7 什么是泄漏？为什么会产生泄漏？窗函数为什么能减少泄漏？

4-8 什么是窗函数？描述窗函数的各项频域指标能说明什么问题？

4-9 什么是栅栏效应？如何减少栅栏效应的影响？

4-10 时域信号统计指标和频谱图在机械故障诊断系统中的作用分别 是什么？4-11 在观察频谱图作故障诊断分析时，应注意哪些要点？4-12 如何绘制轴心轨迹曲线？√4-13 测试信号中最高频率为100Hz，为了避免混叠，时域中的采样时 间应如何选取？4-14 矩形窗频谱图有什么特点？4-15 为了减少谱泄漏，工程上采用哪两种措施？4-16 采样定律的内容是什么？4-17 频率细化分析的基本思想是什么？4-18 轴心轨迹图通常应用在什么场合？如何绘制轴心轨迹图？第五章设备状态的判定与趋势分析5．1设备状态诊断标准5．1．1振动诊断标准的判定参数

设备振动诊断标准(或称判定标准)是通过振动测试与分析，用来评价设备技术状态的一种标准。在选好对象设备，决定测试方案之后，就要进行认真的测试。而对所测得的数值如何，判定它是正常值还是异常值或故障值，就需要依靠诊断标准的帮助。因此诊断标准的制订和应用是设备诊断工作中一项十分重要和必不可少的任务。

理论证明； 振动部件的疲劳是与振动速度成正比， 而振动所产生的能量则是与振动速度的平方成正比， 由于能量传递的结果造成了磨损和其他缺陷， 因此，在振动诊断判定标准中，是以速度为判定参数比较适宜。对于大多数的机器设备，最佳参数是也速度，这也就是为什么有很多诊断标准，如IS02372、IS03945及VDl2056（德）等采用该参数的原因。还有一些标准，根据设备的低、高频工作状态，分别选用振幅(位移)和加速度。5．1．2状态判定标准的分类

根据判定标准的制定方法的不同，通常将振动判定标准分为三类。1）绝对判定标准绝对判定标准由某些权威机构颁布实施。由国家颁布的国家标准又称为法定标准，具有强制执行的法律效力。还有由行业协会颁布的标准，称为行业标准，国际标准化协会ISO颁布的国际标准。以及大企业集团联合体颁布的企业集团标准。这些标准都是绝对判定标准，其适用范围覆盖颁布机构所管辖的区域。

国际标准、国家标准、行业标准、企业集团标准都是根据某类设备长期使用、观测、维修及测试后的经验总结，并规定了相应的测试方法。因此在使用这些标准时，必需按规定的适用范围和测定方法操作。目前应用较广泛的是：

ISO2372《机器振动的评价标准基础》ISO3945《振动烈度的现场测定与评定》CDA/MS/NVSH107《轴承振动测量的判据》VDI2056《震动烈度判据》（德国标准）等2）相对判定标准相对判定标准是对同一设备，在同一部位定期测试，按某个时刻的正常值作为判定基准，而根据实测值与基准值的倍数，进行设备状态判定的方法。由于是基于设备自身某时刻的测量值作为判定基准，所以称为相对判定标准。

3）类比判定标准相对判定标准是建立在长期对某一设备的测量数据的基础上。若某个设备运行时间不长、或没有建立长期测量数据的基础，在对设备进行状态判定时，可以采用类比判定标准。类比判定标准是对多台同样设备在相同条件下运行时，通过对各设备的同一部位的测量值进行相互对比，来判定设备状态的方法。5．1．3振动判定标准介绍 根据判定标准的制定方法的不同，可将振动判定标准分为以下10类：旋转机械振动标准，金属切削机床振动标准，齿轮判定标准，滚动轴承判断标准，往复机械振动标准，多种机型混合的振动标准，行业设备判断标准，部分引进设备振动标准，类比判断标准，管道振动判断标准。1．旋转机械振动标准

(1)旋转机械几个常用的绝对标准

目前，旋转机械常用的振动诊断标准有国际标准化组织颁布的ISO2372和ISO3945，德国标准VDI12056，英国标准BS4675，我国国家标准GB／T1l347一1989等。这些标准在数值级别上大同小异，但在各类诊断文献中常以各自的标准名称出现。（表5-1～表5-4）

表5—1机械振动诊断标准（ISO2372和ISO3945）说明：1.ISO2372标准中，把诊断对象分为4个等级：Ⅰ级—小型机械，15kW以下电动机等；Ⅱ级—中型机械，15~75kW电动机等；Ⅲ级—刚性安装的大型机械（600~12000r/min）；Ⅳ级—柔性安装的大型机械（600～12000r/min）。2.A、B、C、D及优、良、可、不可代表对设备状态的评价等级。A-良好，B-允许，C-较差，D-不允许。3.采用ISO2372标准时，要考虑被诊断设备的功率大小、基础形式、转速范围等约束条件；采用ISO3945标准时，要考虑基础特性。4.标准ISO2372和ISO3945所采用的诊断参数均为速度有效值Vrms。支承基础（刚性和柔性）：柔性基础——机械行业标准中，规定当支承系统的一阶固有频率低于机组的主激振频率（指轴的转动频率）时，属于柔性基础。刚性基础——与柔性基础定义相反的。所制繁定的红大型遵旋转夕机械执振动尘标准黄（图亮5-伸1)该标候准是办国处窜应用开得最或早的承振动芳判据萝之一偏，它逆是在佣长期画经验拨积累坚的基蛙础上释制定是的。使用惑该标武准应乎注意含以下泊几点劈燕：1）带这是特一个准用坐吐标图伞形表厕达的油振动会标准励，每准根曲四线划粘分为塔一个撕状态接范围网值。2）五该标味准主著要考钥虑转安速(罚r/命mi传n)般因素龙。3）梢该标盟准对秧状态冒评价烂分六拌个级百别：衰非常剖好、打良好柜、容惧许、该稍坏溜、坏榨、非歌常坏陡。4）鲁诊断已参数威为最怕大位章移（择双峰贱）。（2磨）旋困转机薪械相偷对标均准表5考—5捞旋锈转机迟械振芦动诊踏断的焦相对咱标准注：统1．拘本标筒准的挺判断疼依据惑有二仰：(1啄)实裙际测税量振养动值其与其圾初始孟值之脖比；(2惹)所跌测振舰动信阴号的河频扔率范子围。2．玻标准课将设群备状象态的勉评判监分为炮三个垦等级筹：良钞好、悠注意陡、危抱险。实测烂值与俗初值枕之比（3仿）电克动机帖振动男标准电动壳机也溜属于渗旋转对机械膏。它债是一砍种原垮动机菊，为声它制敌定了仙专用鞭标准剑后，便于有单机炕检测发，有慈利于猛加强座对电矮动机悦的维水护管顽理。倾国际睬标准夫化组蜡织制葬订的IS刚O3秧23色73乔标准侵和德具国标欣准D荐IN疏45戏66贴5，咱在内朝容上食是相弊同的副，故戒合并津列于览表5—办6。表5揭—6蓄IS局O3膀23细73接和D滋IN匙45村66惑5护电动西机振踩动标挂准注：塞1．代本标股准把进电动口机按漆其中固心高溉度(货H)顷分为寺三个睁类型律，中名心高汽度越雅大，爬振动瞎阈值怒越大钓。2．办电动挎机状轧态判垫别分邪为三掏个等蔽级：侦正常妖、良摆好、炊特佳遮。3．当本标纺准是睬指电摸动机镰在空浇转（皇不带匹负荷朝）条蔬件下洗的阈妻值。4．缴诊断触参数乒为速讲度有素效值职(V很rm傅s)妈。(4倦)僻汽轮浓机及祸汽轮助发电员机组鞋振动忠标准汽轮榴机也歪属于课旋转勤机械景的类乖型。款表5耽一7蒸为我锦国水摄电部案于1较95奔9年运颁布的《舟电力垦工业赔技术我管理呼法规缺》，黎其中头规定顿15棵00仔r／涛mi碎n、回30膛00敌r／时mi跟n和50撑00潮r／望mi蠢n之迹内的兄汽轮缝发电置机组劣轴承个的振烤动标扯准。表5虚一7抹水电帅部汽芽轮发聋电机撤组振瘦动标贸准（悼轴承旗双振促幅允边许值谦）注：陪1．医本标详准规统定测职点位站置在魂轴承唱处的衰垂直楚和水系平方刊向。2．秋阈值弹的大娘小取套决于梨汽轮糊机的手转速细，转得速愈盖大，渐振动北位移匹允许符值愈跪小。3．哪状态说评判篮分为诱三个妈等级斜：“践优”莫、“对良”敞、“渐合格走”。4．影诊断膛参数钉为位划移峰萝峰值派(即斤双振淘幅)货。表5呀—8免为国宏际电妙工委神员会张(I飘EC睬)推羊荐的陪汽轮本机振耗动标怎准注：趴1．叫本标封准按狼转速既将汽僚轮机拐分为辣五种凳类型砌，随付转速矛增大良：汽敞轮机排允许寸振幅逐减小乓。2．前表中覆分别侦列出进两种础测量衣方式慨的标眠准值印，即聚：测孕量轴眉承与穷测轴脱，轴测振动劣允许板值约转为仍轴兔承振词动的桑2倍报。3．登测量趁参数法为位脾移峰亲峰值遍。(5罪)离迫心鼓昨风机柜和压张缩机逆振动每标准表5罢—9深为机谈电部亮关于救《离吗心鼓农风机白和压水缩机附技术顽条件厚》中由规定县的轴承振夕动标绒准。表5旺—9早离杆心鼓眼风机蒜和压兆缩机常技术饺振动汗标准注：丽1．握本标辉准按续转速贸将离庸心鼓修风机库和压库缩机信分为想4个逼类型雀，转锯速越丝式高，猴允许辰振动邀值越替小。2．盆测点会部位瞧分两柏种型嗓式：申主轴灯轴承回和齿驳轮箱杜轴承帆，后格者振存动值扇允差角略高族予前就者。3．脉诊断呆参数默为振坚动位轿移峰规峰值胁(双欺幅)抚。2.污金渴属切高削机声床振芬动标副准金属士切削找机床均大多麦数属偿于旋轿转机朵械，贴但作唱为工遭作母筝机，种它与汇一般纤非加慢工机都械有幅很大千的差属别。港它的榨工作咏性质号决定叠它要宰求有可很高殿的运拴动精支度，骡因此绳对振兵动水脆平的察控制灯特别徒严格话，比飞一般胆机械汉的振失动标肤准要哈求高朝得多屋。3.齿轮岔判定蠢标准由于歇齿轮捎的类贵型和腊大小仓不同驴，其竞判断坡标准服也不缺相同华。图通5-佳2为勒国外病的一虾种齿院轮箱茎判断华标准基，这固里只匆能算堤一个葱实例宰。1）傻本标夹准分宽两个宗频段榴确定冠差别勿参数馅及其与阈值及。测量主频率满在1维00洞0H张z以茄下，费用速罚度作滋为诊栗断参被数，姥且其承标准换值不晒随频似率而葛变化邮；测量舰频率另在1大00摩0H获z以它上，鼠用加扩速度戚作为叙诊断滴参数唱，且亲标准尸值随烘频率专增大磨而减振小。2）卷齿轮雁状态堂分为师三个逮等级凳：良选好、箭注意阳、危材险。4.璃滚葬动轴香承判佳断标野准图5缺-3念是国耐外某废公司匹用于休诊断蔑滚动蜂轴承候的加桂速度予标准仆。使用听该标舱准的段几点挥说明斧：1）巴应用斩该标减准时播，横袭坐标肯=转暂速X蚁转轴竭轴颈喇直径肯；纵赶坐标塞=实讯测的灵轴承抵加速狼度。2）蹦轴承塘状态盟分为龄三个帆等级突：A扶（良川）、兵B（碗注意毙）、穗C（羽危险狡）。3）见测量唱参数报采用剩加速损度g飞。5.价往瘦复机疲械振炕动标为准在工捏业生闹产中叙，应疤用最叉多的滋往复勺机械雄是往列复空暮压机避。目润前用货于往籍复机涂械振歇动诊握断的格标准注较少姿，使姥用经就验也陵不多够，表右5-均11惧为一架种。6.汉多种饶机型治混合步的振垂动标抗准（呼即综躺合型遍标准贵）表5公-1狐2是故加拿蜂大政糕府颁委布的窄轴承烤振动帐速度府判据棵。此右标准群包括帐12觉种机矿型2鄙4种盈规格桨的各闭类设竿备，哨其中厘主要狸是旋郑转机把械（铺有多卧种机备型）吐，也贩有往签复机惯械，优下面参把作谦为综涉合型月标准屋列出带，以虚利查伞询。7.辈行业愁设备所判断摧标准国内部有的甘部门垃也曾适制定璃了本辱行业糊的设饺备判斯断标惰准。联表5勤—1何3贡是化尾工行饥业制怕订的台几种工设备枪的振寒动标宿准。表5蕉—1亦3像部分引化工慰设备容的振温幅标未准(锅测量庆参数窄为位攀移全埋振幅责，峰啄峰值扑）8.络部分屈引进貌设备嗽振动浩标准表5远—1攀5争日本归制造您厂为枝宝钢铸引进您设备踪蝶提供求的部变分振筒动标掉准注：鼻1．虽本表坑所列爪全部艇是风善机的肚振动牧标准抖。考掌虑的疯相关仿因素座有：星转速缴、功尾率、蜻测点耕位置欠及设备扑的作只业地迟位等蝇，这作也是饭参考键使用伐表中屿数据熄时应陈当考石虑的建。2．捎判断队参数研为位纹移峰均峰值俩(D赚p-伞p)证。9.鉴类比岸判断丽标准当有咸数台冤机型礼相同贸，规解格一庄致的飞设备胳，在付相同家的条莫件下制对它究们进时行同等建测量菜时，符一般鼓按下猫列标吸准判牧断：1）泪在低副频段强(≤朋10搏00书Hz财)测佳量，供其振辉动值能大于墨其它慢大多筹数设防备振且动值璃的l肚倍旧以上盈时，忠判为膛异常研；在蝇高频企段(胶>1湿00恢0剪Hz战)实返测振榜动值治大于克正常纸值的伍2倍矮以上颈时，饶判为乏异常梦。2）稼在低突频段快测量傍，若辩其振东动值烂大于津其他陕设备太的2差倍以扭上；构或高辟频段枣的振乞动测筛值大础于其荐他设殿备4割倍以妄上时徐，一就般判许为故姻障严瞧重，稳应考太虑停教机修栗理。10唉.管道瞎振动的判断猫标准机器热设备西的异竭常振译动有铁时会以引起滨与之醋相连浴接的悔管道锄振动幻玉器鸟同样蔑，管蒸道的剑异常告振动梢（如湾压气驴管道磨振动武）也均会导五致设欺备的壮振动报超差仅。（1驻）管络道振耍动速翁度判竭断标贱准19袋84沸年加彻拿大支梅特之提出永的管柔道和勒机器典的振首动速仰度现贞场判伍断标展准。（2唤）管弊道振的动位值移判锤断标沙准日本阿西南弹研究动所曾匠经作拜出了找一个置容许敬的管欢道振困动标踪蝶准。5．2设备趴状态骂劣化肯趋势斧分析5．帽2．畜1聪状态予趋势凭分析才在故销障监爸测预火警中撇的作流用设备铅诊断卖的实樱质就是设备可运行毅状态耻识别。在工哗业现雾场有炎两类绍设备糖诊断挑模式独都在唯应用远：一类是在唤线故傲障监期测诊妈断系艳统，团它依柳靠复膛杂的活测试形分析居系统赢对重抗要设辨备进祝行2售4小冷时的色连续慎监测翁分析淋。另一笨类是采盲用便踏携式乘仪器赠，对贡设备姥进行朋定期岁的巡千检，愁记录遭所测泡定的墨参数奸，根咳据在读时间哪历程斜的数层据进背行故体障判斜断、牙劣化笔趋势剃分析敬。这够类模它式称里为点误巡检聪制度逼。又巾称定吓人员掉、定廊时间翁、定创测点黑参数蚁、定粪测点惨部位左、定菌测量露仪器冠的五定特作业祸制度。这两屿种设沸备诊车断模碍式都料在使拐用过予程中瓦产生逃大量漏的具浅有时间环序列管特征的数傲据，添是设司备状既态劣田化趋势小分析的基墙础。趋势趟分析遍属于迟预测映技术防，对维于设河备劣必化趋窝势分徐析属殿于设昌备趋恳势管供理的减内容门，也走是状债态预烟知维钱修与俩其他矛维修枪方式道相比凡，所鼠具有杯的显书著而哀独特番的方插式，斜其目标是从慕过去顾和现腐在的虽已知装情况坐出发塑，利踪蝶用一黄定技义术手规段，束去分欠析设必备的优正常向、异谦常和运故障世三种朽状态弦，推顷测故纹障的伙发展丈过程艇，有痕利维旁修决干策和翼过程会控制猴。设备雹劣化犁趋势橡分析萄的作减用有柿：l）袜检查优设备饶状态题是否馅处于贡控制断范围箱以内动；2）捆观测课设备车状态识的变吓化趋希向或敲现实驰状况勇；3）押预测熟设备固状态态发展铲到危嗽险水熄平的伞时间补；4）锋早期钱发现根设备朱异常盈，及枝时采赔取对透策；5）军及时率找出之有问脱题的燃设备注(提井交精找密诊烈断)臣。趋势思分析遣图例设备愧劣化胸趋势哨分析找的数据对类型吼：*可藏以是索状态示信号经分析展中的借各项辅时域素指标疼；*也晚可以雄是频铲谱分样析中短的某育一特担征频痒率的服振幅邀；*或家者是良执行魄点巡逃检制扯度所蹲获得揉的记锹录数案据。图5—脾5是时从域指宽标的费趋势枕分析纹图例古。其利中：然最下井面的苦趋势狸曲线斜是有晌效值Vrm态s；中咐间的角趋势胡曲线驰是峰族值指距标；刻最上镰面的富是劣滋化指侨标—峭度唱值Cq。图5—温5时域贱指标摔的趋卷势分谢析图联例由于弱Cq追对轴驴承缺塞陷十污分敏缺感，至不易末受型后号参性数、席转速版、负袜荷、辽温度庄等影金响，萄且其奋在正尿常状片态下聚的标锹准值咳=3模，故合常用蔽于故机障诊另断中齿作为石趋势倚分析乌的第砍一项贯指标耐。例：滔热轧恐机轧困辊趋痕势分奴析管工理图搂表。绘制更趋势胸管理互图的服步骤第1夫步秋制膛作图识表格膊式首先猴要编虑制如橡图5衬-6言所示帮的表钉，在疯左上身栏绘挑出设随备简袍图，撕标明忽测点毯。设陈备的态规格哨参数镜是诊活断的桃重要灵依据苍，必脏须从啦实填丹写。第2比步译标氏明刻蜻度低频络领域怨Lo药以振仅动速愉度表挂示，域选择敌合适其的计浪量单伐位，管如图港所示煤的范重围在勉0.渔5—句5.赛0c摇m／滨s之退间。肤中频弟领域巨Hd及高哀频领蒸域Hi以加简速度皂g为琴计量犁单位摩，范勉围在哄（0抓.1疫～0姻.6士）g嫁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