《振动分析案例》

CaseHistories故障诊断应用实例精选-------(48例)--------1编辑课件Contents目录实例No.1某压缩机组振动频谱分析实例No.2某30万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子

动不平衡故障实例No.3某汽轮机叶片断裂故障实例No.4某透平膨胀机叶片断裂故障实例No.5某锅炉风机地脚螺栓松动故障实例No.6某大型风机轴承座松动故障实例No.7某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障实例No.9某原油泵进口管道共振故障的诊断和排除实例No.10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断实例No.11某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例No.12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断实例No.13某除尘风机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断实例No.14某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障实例No.15某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断实例No.16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断2编辑课件Contents目录实例No.17假设干压缩机组齿轮箱齿轮摆动频率实测实例No.18某离心机行星齿轮偏摆振动故障实例No.19某驱动箱伞齿轮高噪声和振动故障的诊断实例No.20某电动机转子条故障实例No.21某纸机滚动轴承外环故障实例No.22某纸机滚动轴承外环故障实例No.23某纸机滚动轴承内环故障实例No.24某纸机滚动轴承滚动体故障实例No.25某纸机滚动轴承保持架故障实例No.26某纸机滚动轴承松动故障实例No.27某纸机滚动轴承同时出现假设干故障实例No.28某纸机滚动轴承松动故障实例No.29某纸机滚动轴承外环故障实例No.30某纸机滚动轴承内环故障实例No.31某纸机滚动轴承外环故障实例No.32某纸机滚动轴承外环故障3编辑课件Contents目录实例No.33某纸机辊子SKF23260滚动轴承外环故障实例No.34某锅炉给水泵SKF7310滚动轴承内环故障实例No.35某水环式压缩机滚动轴承同时出现假设干故障实例No.36某水环式压缩机滚动轴承内环故障分析诊断实例No.37某齿轮箱输入齿轮轴承内环严重磨损故障的诊断的诊断实例No.38某螺杆式压缩机滚动轴承外环严重磨损故障的诊断实例No.39某引风机LinkBelt22232轴承保持架故障的诊断实例No.40某电动机FAG6215C3轴承内环和外环故障的诊断实例No.41一次风机电动机转子与定子之间气隙变化故障的诊断实例No.42某离心式冷水机(约克)电动机定子偏心或定子绝缘层短路故障诊断实例No.43某枯燥机排风机电动机转子条松动故障的诊断实例No.44某变速交流感应电动机转子条松动故障的诊断实例No.45某离心式冷水机(约克)电动机相位故障的诊断实例No.46某电厂大型引风机电动机多根转子条断裂故障的诊断实例No.47某往复式空压机的同步电动机线圈松动故障的诊断实例No.48某直流电动机可控硅整流器起动卡故障的诊断4编辑课件

故障诊断实例分析之一

CaseHistory#1CompressorVibrationSpectrum某压缩机组振动频谱分析5编辑课件机器状态检修的根底振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息6编辑课件9999999

CaseHistory#1CompressorVibrationSpectrum振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息电机转速N0=1480转/分=24.6667赫兹压缩机转速N1=6854.7转/分=114.245赫兹小齿轮齿数Z0=38

大齿轮齿数Z1=176齿轮啮合频率Fm=N0

Z0=N1

Z=4341.3赫兹齿轮边带频率Fb=Fm±iN0或Fm±iN17编辑课件振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息某压缩机组振动频谱实例压缩机电动机齿轮箱振动速度频率电动机转子动平衡电动机与大齿轮轴联轴器对中压缩机转子动平衡压缩机与小齿轮轴联轴器对中齿轮啮合，齿缺陷电机转速N0=1480转/分=24.6667赫兹压缩机转速N1=6854.7转/分=114.245赫兹小齿轮齿数Z0=38

大齿轮齿数Z1=176齿轮啮合频率Fm=N0

Z0=N1

Z1

=4341.3赫兹齿轮边带频率Fb=Fm±iN0或Fm±iN1N02N03N0N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1高速齿轮左边带族高速齿轮右边带族低速齿轮左边带族低速齿轮右边带族1234658编辑课件

这个实例的振动频谱中包含了

(1)电动机转子动平衡(2)电动机转子与定子等小间隙摩擦(3)电动机与低速齿轮轴之间联轴器对中(4)压缩机转子动平衡(5)压缩机转子与壳体间摩擦(6)压缩机与高速齿轮轴之间联轴器对中(7)齿轮啮合和齿轮缺陷(8)各轴承运行状况等等机器主要零部件的机械状态信息

等等

9编辑课件

故障诊断实例分析之二

CaseHistory#2RotorUnbalance某30万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子动不平衡故障罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司10编辑课件CaseHistory#2RotorUnbalance

实例NO.230万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子动不平衡故障1996年11月2日某大型裂解气压缩机中压缸两端轴承座振动突增数倍，诊断为转子严重不平衡!开缸检查证实，因进口过滤器支承块断裂，刮下大量积焦，堆积在转子上造成严重不平衡!经清焦处理，开车证实：振动恢复正常。11编辑课件CaseHistory#2RotorUnbalance

实例NO.230万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子动不平衡故障

TypicalSpectrum典型的频谱TypicalspectrumshowsdominantGMF典型频谱说明转子转速频率突增，这是典型的转子不平衡的特征!严重不平衡的典型频谱12编辑课件

故障诊断实例分析之三

某汽轮机叶片断裂故障(转子不平衡故障)罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司13编辑课件

实例No.3某汽轮机叶片断裂故障上海石化自备电厂5#汽轮机轴承座振动速度突增至5.25毫米/秒，有效值，而6#机仅为0.466毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为一倍转速频率50赫兹。诊断为转子不平衡，据历史经验，汽轮机叶片又断了!停机检查证实确实断了五片转子叶片!转子不平衡!14编辑课件

故障诊断实例分析之四

某透平膨胀机叶片断裂故障(转子不平衡和流体动力激振故障)罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司15编辑课件

实例No.4某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障1989年1月27日某透平膨胀机振动和噪声突增。频谱显示1

RPM和8

RPM频率分量最大分别达5.91和4.68毫米/秒，有效值，比正常机分别大18和25倍。诊断为转子不平衡，并且已断一片叶片(出口导叶为8片叶片，即静子叶片通过频率为8RPM)。转子不平衡16编辑课件故障诊断实例分析之四

转子不平衡！！

振动超标!转子不平衡!17编辑课件故障诊断实例分析之四

诊断结论：BPFS静子叶片通过频率证实，离心叶轮断一片叶片!!!(流体动力激振故障)导流叶片数为8片18编辑课件

实例No.4某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障离心叶轮14片转子叶片已断一片叶片的透平膨胀机叶轮照片断了一片叶片！19编辑课件

故障诊断实例分析之五

某锅炉风机

地脚螺栓松动故障罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司20编辑课件

实例No.5某锅炉风机根底地脚螺栓松动故障3#和4#测点处地脚螺栓松动

松动

21编辑课件

某大型风机轴承座松动故障故障诊断实例分析之六罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司22编辑课件

实例No.65#风机轴承座松动故障汽轮机轴流式风机YISA106A(轴水平振动)YISA106B(轴垂直振动)YISA105(轴水平振动YISA105B(轴垂直振动)YISA103A(轴水平振动)YISA103B(轴垂直振动YISA102A(轴水平振动)YISA102B(轴垂直振动)1#轴承座振动1H，1V，1AZISA104(轴向振动)ZISA101(轴向振动)2#轴承座振动2H，2V，2A3#轴承座振动3H，3V，3A4#轴承座振动4H，4V，4A5#风机是汽轮机驱动的14级轴流式风机，功率为22，247千瓦，最高转速为4463转/分23编辑课件34V33V39V310V37V38V36V35V312V311V31V32V32A33A34A汽轮机侧风机侧35A36A31A37A38A39A310A311A31H32H33H34H35H36H汽轮机侧风机侧H--水平方向V--垂直方向A--轴向方向3#轴承座3#轴承座振动监测点位置实例No.6武汉钢铁公司5#风机轴承座松动故障24编辑课件实例No.6武汉钢铁公司5#风机轴承座松动故障3#轴承座轴向，水平和垂直方向振动监测结果3#轴承座靠风机侧轴承座，底板垂直振动为7.2至8.2毫米/秒有效值；而靠汽轮机侧轴承座，底板垂直振动仅为0.5至1.0毫米/秒有效值，两侧振动相差约十倍!!导致轴承座轴向振动高达13.6毫米/秒有效值，远远超过ISO10816-3标准规定的极限值7.1毫米/秒有效值!!3#轴承座振动大的故障原因可能是底板与混凝土根底之间的地脚螺栓和垫铁固定不可靠，甚至松动!!8.2mm/sRMS0.7mm/sRMS13.6mm/sRMS7.8mm/sRMS垂直方向振动幅值两者相差约十倍!!!此处松动!!!25编辑课件

某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例故障诊断实例分析之七罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司26编辑课件

某油气田海上平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例27编辑课件

某油气田中甲板设备布置图天然气压缩机中甲板28编辑课件

某油气田中甲板压缩机甲板(C3210A/B)天然气压缩机中甲板29编辑课件

某油气田中甲板压缩机甲板(C3310A/B)天然气压缩机中甲板30编辑课件

ISO10816-6标准规定的往复式压缩机振动测量点位置往复式压缩机缸体往复式压缩机缸头往复式压缩机缸头31编辑课件

压缩机制造厂振动速度总量标准压缩机振动超标区32编辑课件

中甲板振动测点布置位置33编辑课件

加固前中甲板振动实测结果34编辑课件

中甲板加固布置图粉红粗线为加固梁35编辑课件

某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例36编辑课件

加固前后甲板振动结果比较37编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect某循环气压缩机

管道振动和噪声故障(流体动力激振故障)罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司38编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8

某循环气压缩机管道振动和噪声故障出口导流叶片转子叶轮叶片数Zr=20

39编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障某离心式压缩机组及其测量系统示意40编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障某离心式压缩机组及其管道系统结构示意41编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障1975赫兹(转子叶片通过频率)振动幅值振动幅值频率频率排故之前排故之后1975赫兹(转子叶片通过频率)转子叶片通过频率BPFR转子叶片通过频率BPFRBPFR=ZR

RPM=20RPM=1975赫兹振动速度频谱

42编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障1975赫兹(转子叶片通过频率)噪声dBA

频率频率排故之前排故之后1975赫兹(转子叶片通过频率)转子叶片通过频率BPFR转子叶片通过频率BPFRBPFR=ZR

RPM=20RPM=1975赫兹

噪声dBA

噪声谱

43编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障转子叶片通过频率BPFR=1975Hz排故前排故后转子叶片通过频率BPFR消失

排故前后振动频谱比较44编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障20X转子转速

20X转子转速

振动速度

噪声

转子叶片通过频率(BPFR=20X转速)振动和噪声占绝对优势45编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8

某循环气压缩机管道振动和噪声故障出口主管道振动分布46编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障出口旁路管道振动分布47编辑课件

故障诊断实例分析之八

CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障离心式压缩机试验装置模型压缩机振动传感器(出口管道)振动传感器(压缩机壳体)消音器

小孔流量计550千瓦带内置齿轮的驱动器扭力计声级计进口控制阀出口48编辑课件

振动源：1.转子不平衡1XRPM2.转子轴心线不对中2XRPM，3XRPM3.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM14油膜振荡(0.430.48)RPM5.气动力激振--叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM

定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM6.管道振动气流脉动

结构共振，等等噪声源：1.气动力激振--叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM

定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM2.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM1，等等振动源：1.转子不平衡1XRPM2.转子轴心线不对中2XRPM，3XRPM3.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM14油膜振荡(0.430.48)RPM5.气动力激振--叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM

BPFR

定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM6.管道振动气流脉动

结构共振，等等噪声源：1.气动力激振--叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM

BPFR

定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM2.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM1，等等对策--从预测的振动源和噪声源与实测的响应的对应关系，查找故障源，对症下药调频改变ZR

修改离心叶轮的叶型设计，等等识别故障源预测的源响应实测频谱对症下药，排故某离心压缩机管道振动，噪声故障诊断排故思路CaseHistory#8Compressor’sPipeVibration&NoiseDefect实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障对策--从预测的振动源和噪声源与实测的响应的对应关系，查找故障源，对症下药调频改变ZR

修改离心叶轮的叶型设计，等等49编辑课件

故障诊断实例分析之九某原油泵进口管道共振

故障的诊断和排除罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司50编辑课件故障诊断实例分析之九

原油泵电动机进口管道

6H

5H

4H

1A1H1V2H2V3H3V某原油泵进口管道共振故障的诊断和排除振动单位：毫米/秒，峰值51编辑课件

故障诊断实例分析之九

52编辑课件

故障诊断实例分析之九

53编辑课件

故障诊断实例分析之九

54编辑课件

故障诊断实例分析之九

诊断结论：该原油泵进口管道水平方向共振

55编辑课件

故障诊断实例分析之九

故障排除：加固该原油泵进口管道支承，共振便消除

56编辑课件实例10故障诊断实例分析之十

某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司57编辑课件实例10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断1C1A1B2B2A2C3H4H3V4V电动机立式泵1#立式泵屡次发生泵轴断裂，断裂处紧靠叶轮压紧螺母处。故障现象是：开始振动大(3V和4V处最大)，叶轮压紧螺母松动。随后用环氧粘住叶轮压紧螺母，能有效防止螺母松动。然而，之后许多泵出现叶轮轴断裂的灾难性破坏。于是，决定进行监测分析：1.测定振动；2.评定振动严重程度；3.诊断潜在的故障；4.提出有效的排故措施。电动机驱动长度为1879.6毫米，轴径为88.9毫米，壁厚为2.4毫米的轴。叶轮的叶片数为2片。58编辑课件实例10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断4.6mm/s1770rpm=1*RPM16.51mm/s

3570rpm=2*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1#泵3V测点振动总量18.14mm/s

峰值振动实测说明：3V和4V测点振动最大。3V测点频谱中，2*RPM频率3570rpm分量的幅值达16.51mm/s峰值，而1*RPM频率分量的幅值仅为4.60mm/s峰值。注意：该叶轮的叶片数为2片，叶片通过频率BPF=2*RPM。这是什么原因引起的？59编辑课件实例10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断振动速度毫米/秒峰值0.43mm/s2021rpm(轴防护罩自振频率)0.42mm/s

3780rpm(泵系统自振频率)频率(转/分)用锤击法测试电动机，轴和泵的自振频率。4V测点的自振频率测试频谱说明：占优势的自振频率3780rpm，它与运行中测到的频谱的最大振动频率分量3570rpm=2*RPM=BPF泵叶轮的叶片通过频率(BPF)仅差210rpm或5.9%。此外，还有2021rpm轴防护罩自振频率。由于自振频率3780rpm太靠近泵叶轮的叶片通过频率或泵转速的二倍频率3570rpm，极易激起泵系统共振。因此，试验用加固泵系统支承刚度，改变系统自振频率(“调频〞)，以防止发生共振。1#泵4V测点BPF=2*RPM=3570rpm仅差5.9%或210rpm锤击试验结果表明：存在泵系统自振频率!!60编辑课件实例10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断2根50.8X101.6mm粱加固1#泵1根101.6X101.6mm粱加固2#泵北墙面东墙面对1#泵加辅助支撑，改变其自振频率61编辑课件实例10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断4.6mm/s1770rpm=1*RPM16.51mm/s

3570rpm=2*RPM=BPF振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1#泵3V测点加固前振动总量18.14mm/s

峰值对泵系统加固前后振动实测比较说明：加固后自振频率提高到3960rpm,提高了180rpm或4.8%,使之与BPF=2*RPM鼓励频率有效地错开，防止共振。3V测点振动总量从18.14mm/s峰值减小到5.99mm/s峰值，减幅达67%。2*RPM频率3570rpm分量的幅值从16.51mm/s峰值减小到4.98mm/s峰值，减幅达70%。1.57mm/s1770rpm=1*RPM4.98mm/s3570rpm=2*RPM=BPF2.23mm/s3960rpm(加固后自振频率)加固后振动总量5.99mm/s

峰值频率(转/分)自振频率提高390rpm62编辑课件故障诊断实例分析之十一

某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司63编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例111A1V2V1H2H2A3H(E-W)3A3V(N-S)4V4H4A同步电动机一级缸二级缸压缩机为英格索兰公司XLE24往复式，一级缸和二级缸成90度配置。电动机为通用电气公司同步电动机，转速为450转/分=7.5赫兹。64编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例11压缩机储气罐建筑物墙壁此处加支撑此处45度方向加支撑此处垂直方向加支撑2345678910121114131615XLE型6#压缩机出口管道布置及测点位置示意65编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例114.39mm/s

1*RPM=450rpm4.98mm/s

2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#压缩机3H测点6#机3H测点的频谱说明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，到达4.98毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的幅值。振动总量为6.81毫米/秒峰值，而这种压缩机的振动允许值为12.70毫米/秒峰值可见，压缩机本身振动合格。振动总量6.81mm/s

峰值往复式压缩机振动实测数据66编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例1114.4mm/s

1*RPM=450rpm39.37mm/s

2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#机出口管道测点96#机测点9处的频谱说明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，到达39.37毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的幅值。振动总量为42.42毫米/秒峰值或39.99毫米/秒有效值，管道振动很大。振动总量42.42mm/s

峰值往复式压缩机出口配管振动实测数据67编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例11往复式压缩机配管振动与往复式压缩机相连接的管道常常会受来自压缩机的强迫振动频率的鼓励而产生共振。由于XLE型往复式压缩机的一次和二次往复力常会激起转速基频1*RPM和转速二倍2*RPM频率的明显振动，所以必需使配管的自振频率远离这些一次和二次往复力强激振频率。不仅这些压缩机的强迫振动频率会激起配管和结构的机械自振频率振动，而且往复式压缩机压缩的空气的压力脉动也会激起管道内空气的声学自振频率振动(声学自振频率需要在管道内安装压力传感器，通过FFT分析仪频谱分析测定)。配管和结构的自振频率可以用锤击法等测定。68编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例113.73mm/s

870rpm=Fn3.37mm/s

675rpm=Fn无支撑时

测点9处加支撑后

测点9处振动速度毫米/秒峰值振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)频率(转/分)6#压缩机出口配管自振频率测试结果的比较无支撑时，在测点9处实测的出口配管的自振频率为Fn=870rpm=14.5赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹仅低3.3%。加支撑后，在测点9处实测的出口配管的自振频率为Fn=675rpm=11.25赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹低25%，这样，使出口配管的自振频率有效地偏离了2*RPM鼓励频率，从而防止发生配管共振。900rpm900rpm(压缩机二倍转速)870rpm仅差30rpm出口配管自振频率675rpm相差225rpm69编辑课件某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例1114.4mm/s

1*RPM=450rpm39.37mm/s

2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#机出口管道测点9振动总量42.42mm/s

峰值2.17mm/s

1*RPM=450rpm3.58mm/s

2*RPM=900rpm振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)振动总量7.70mm/s

峰值无支撑时加支撑后6#压缩机出口管道增加支撑后，改变了出口管道的自振频率，防止了出口管道的共振，从而管道振动大幅度下降，2*RPM振动分量幅值从39.37mm/s峰值下降到3.58mm/s峰值，减小91%。排故后的效果70编辑课件故障诊断实例分析之十二

某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司71编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断汽轮机给水泵1989年8月16日测量时，某给水泵的3H，3V和4V测点处振动总量分别到达9.45mm/s，11.46mm/s和13.03mm/s峰值，处于报警状态。要求诊断振动超标的原因。1#2#3#4#72编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断4.32mm/s峰值1N=6750rpm0.64mm/s峰值5N=BPF=33300rpm1.27mm/s峰值10N=2BPF=66600rpm6.92mm/s峰值15N=3BPF=100350rpm?1.78mm/s峰值20N=4BPF=133650rpm0.83mm/s峰值25N=5BPF=166950rpm振动速度毫米/秒峰值频率转/分3H

测点3H测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片确实切数。73编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断2.54mm/s峰值1N=6750rpm0.635mm/s峰值5N=BPF=33300rpm1.21mm/s峰值10N=2BPF=66600rpm7.62mm/s峰值15N=3BPF=100350rpm?振动速度毫米/秒峰值频率转/分3V

测点3V测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片确实切数。74编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断3.62mm/s峰值1N=6750rpm1.08mm/s峰值5N=BPF=33300rpm0.51mm/s峰值10N=2BPF=66600rpm非常小15N=3BPF=100350rpm振动速度毫米/秒峰值频率转/分4H

测点4H测点振动频谱显示尖峰33300转/分频率可能是叶片通过频率(BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片确实切数。0.76mm/s

峰值20N=4BPF=133650rpm75编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断0.89mm/s峰值1N=6750rpm0.76mm/s峰值5N=BPF=33300rpm0.63mm/s峰值10N=2BPF=66600rpm10.79mm/s峰值15N=3BPF=100350rpm?振动速度毫米/秒峰值频率转/分4V

测点4V测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片确实切数。0.51mm/s

峰值20N=4BPF=133650rpm76编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断该泵内侧轴承座(3H，3V)和外侧轴承座(4H，4V振动频谱说明：振动主频率分量是100350转/分。泵内侧轴承水平和垂直方向(3H和3V)此频率分量的幅值差不多；而泵外侧轴承水平和垂直方向(4H和4V)此频率分量的幅值相差许多倍，4V处振动幅值最大，高达10.79mm/s峰值。疑心该泵外侧轴承垂直方向共振，100350转/分就是垂直方向的共振频率。77编辑课件实例12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断诊断：估计该泵叶轮的叶片数为ZW=5片。实测泵转速为N=6705转/分，那么叶片通过频率BPF=N*ZW=6705转/分*5=33525转/分，而100350转/分/33525转/分=3，所以，100350转/分=3*BPF。也就是说，该泵的振动源是其叶轮的叶片通过频率BPF的三次谐波频率的气流扰动。这是由于流体机器中流体阻力(弯头。阀门，节流器，阻塞等)，叶轮与泵壳体中心偏置，甚至转子叶片，定子扩压器叶片之间的径向间隙在圆周方向不均匀等容易产生流体动力激振。78编辑课件故障诊断实例分析之十三某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障

的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司79编辑课件双吸口风机液力偶合器电动机某除尘风机结构示意图

钢筋混凝土基础槽钢，钢板焊接基础底板(非常单薄，刚性极差)M1HM1VM1AM2HM2VM2ACP3HCP3VCP3ACP4HCP4VCP4AF5HF5VF5AF5HF5VF5AN0=999转/分1250千瓦N1=200~960转/分，风机叶轮叶片数

Z=9SKF22322CC/W33实例1380编辑课件51A52A53A54A55A56A57A58A59A51H52H53H54H55H56H57H58H51V52V53V54V55V56V57V58V液力偶合器与风机之间的轴承座(5#)振动测点位置示意钢板焊接结构支座铸钢支座59VH----轴向方向V----水平方向A----轴向方向风机侧液力偶合器侧钢筋混凝土根底实例1381编辑课件61A62A63A64A65A66A61H62H63H64H65H61V62V63V64V65V风机自由端的轴承座(6#)振动测点位置示意铸钢支座H----轴向方向V----水平方向A----轴向方向风机侧钢筋混凝土根底实例1382编辑课件51AOA=5.08522mm/sRMS52A

OA=4.51826mm/sRMS53A

OA=3.94369mm/sRMS54AOA=2.77616mm/sRMS55AOA=2.58472mm/sRMS56A

OA=1.49945mm/sRMS57AOA=1.33297mm/sRMS58A

OA=0.334003mm/sRMS59AOA=0.137554mm/sRMS51HOA=7.88009mm/sRMS52HOA=6.80293mm/sRMS53HOA=4.55451mm/sRMS54HOA=4.14939mm/sRMS55HOA=2.84782mm/sRMS56HOA=2.72776mm/sRMS57HOA=0.623098mm/sRMS58HOA=0.464797mm/sRMS51VOA=1.8654mm/sRMS52VOA=3.1076mm/sRMS53VOA=2.63707mm/sRMS54VOA=2.15923mm/sRMS55VOA=2.17249mm/sRMS56VOA=2.22956mm/sRMS57VOA=2.45644mm/sRMS58VOA=0.525065mm/sRMS液力偶合器与风机之间的轴承座(5#)各测点振动沿轴承座高度分布钢板焊接结构支座

铸钢支座59VOA=0.49022mm/sRMS相差4倍

相差4倍

焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈振动总量沿轴承座高度分布钢筋混凝土根底实例1383编辑课件51ASP=3.77186mm/sPEAK52A

SP=3.13719mm/sPEAK53A

SP=2.74359mm/sPEAK54ASP=1.74301mm/sPEAK55ASP=1.56543mm/sPEAK56A

SP=0.722635mm/sPEAK57ASP=0.635095mm/sPEAK58A

SP=0.0576462mm/sPEAK59ASP=0.116555mm/sPEAK51HSP=9.01535mm/sPEAK52HSP=7.77505mm/sPEAK53HSP=5.18371mm/sPEAK54HSP=4.72426mm/sPEAK55HSP=3.13888mm/sPEAK56HSP=3.00124mm/sPEAK57HSP=0.68841mm/sPEAK58HSP=0.552183mm/sPEAK51VSP=1.59455mm/sPEAK52VSP=3.08988mm/sPEAK53VSP=2.76789mm/sPEAK54VSP=2.19405mm/sPEAK55VSP=2.3476mm/sPEAK56VSP=2.24036mm/sPEAK57VSP=2.36556mm/sPEAK58VSP=0.597432mm/sPEAK液力偶合器与风机之间的轴承座(5#)各测点振动沿轴承座高度分布钢板焊接结构支座

铸钢支座59VSP=0.560703mm/sPEAK相差6倍

相差4倍

焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈转速基频分量沿轴承座高度分布钢筋混凝土根底实例1384编辑课件61AOA=2.98467mm/sRMS62AOA=2.38022mm/sRMS63AOA=1.64162mm/sRMS64AOA=0.643415mm/sRMS65AOA=0.519673mm/sRMS66AOA=0.232773mm/sRMS61HOA=2.99829mm/sRMS62HOA=2.46681mm/sRMS63HOA=1.08887mm/sRMS64HOA=0.888379mm/sRMS65HOA=0.440782mm/sRMS61VOA=1.08048mm/sRMS62V63VOA=0.922678mm/sRMS64VOA=0.77804mm/sRMS65VOA=0.541864mm/sRMS风机自由端的轴承座(6#)振动测点位置示意铸钢支座钢筋混凝土根底风机自由端(6#)轴承座与靠液力偶合器侧轴承座(5#)相比由于铸钢轴承座直接固定在钢筋混凝土基础上，所以沿高度方向振动没有突变，振动绝对值比5#轴承座小得多。均小于4.5毫米/秒，有效值，达到ISO10816-3标准的A或B区域(即可长期安全运行)。振动总量沿轴承座高度分布实例1385编辑课件61ASP=2.32447mm/sPEAK62ASP=1.01173mm/sPEAK63ASP=0.617944mm/sPEAK64ASP=0.0971902mm/sPEAK65ASP=0.118709mm/sPEAK66ASP=0.132522mm/sPEAK61HSP=2.93381mm/sPEAK62HSP=2.52201mm/sPEAK63HSP=1.10818mm/sPEAK64HSP=0.910155mm/sPEAK65HSP=0.481222mm/sPEAK61VSP=0.520397mm/sPEAK62VSP=0.426745mm/sPEAK63VSP=0.968973mm/sPEAK64VSP=0.811407mm/sPEAK65VSP=0.606307mm/sPEAK风机自由端的轴承座(6#)振动测点位置示意铸钢支座钢筋混凝土根底风机自由端(6#)轴承座与靠液力偶合器侧轴承座(5#)相比由于铸钢轴承座直接固定在钢筋混凝土基础上，所以沿高度方向振动没有突变，振动绝对值比5#轴承座小得多。转速基频分量沿轴承座高度分布实例1386编辑课件利用奥德赛软件计算SKF22332C轴承故障频率与实测振动频谱比较，便可诊断该轴承状态。以下频谱表明，SKF22332C运行状态良好。实例1387编辑课件风机转速

N1=957.591转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈风机轴承SKF22332C状态良好实例1388编辑课件风机转速

N1=957.96转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI风机轴承SKF22332C状态良好实例1389编辑课件风机转速

N1=960.461转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈风机轴承SKF22332C状态良好实例1390编辑课件风机转速

N1=956.921转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI风机轴承SKF22332C状态良好实例1391编辑课件风机转速

N1=957.058转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI风机轴承SKF22332C状态良好实例1392编辑课件风机转速

N1=953.347转/分

SKF22332C保持架故障频率FTF

SKF22332C滚动体故障频率BSF

SKF22332C外环故障频率BPFOSKF22332C内环故障频率BPFI风机轴承SKF22332C状态良好实例132BPFBPF93编辑课件N1=11.74

赫兹2N1=11.74

赫兹2BPF-2N1

=175.1

赫兹2BPF-N1

=186.6

赫兹2BPF+N1

=222.3

赫兹2BPF+4N1

=258.4

赫兹2BPF

=210.5

赫兹~

5.8

mm/s

峰值离心叶轮转子叶片通过频率BPF

=Zr*N1=9*11.74

赫兹=105.66赫兹2BPF=211.32

赫兹(计算结果)离心叶轮叶片数Zr=9；叶轮转速N1=11.74赫兹2001年12月4日厂方将风机转子送制造厂重新动平衡，发现转子动平衡合格，再提高一级。回厂重新安装后运转，振动更大，频谱如上。我们见到频谱后根据2BPF及其两侧转速频率边带诊断为叶轮与风机壳体(水平方向)径向间隙不均匀，导致流体动力激振。5日厂方检查发现，径向间隙差约1.2毫米左右。6543210振动速度，毫米/秒峰值振动频率(赫兹)流体动力激振

风机靠联轴器侧轴承座水平方向5H测点振动总量

OA=6.17mm/s

峰值实例1394编辑课件

故障诊断实例分析之十四

CaseHistory#14RotorWearProblem某汽轮机转子

摩擦和滚动轴承故障罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司95编辑课件CaseHistory#14RotorWearProblem

实例No.14某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障1993年6月23日某小型汽轮机轴承座处振动突增，诊断为转子摩擦和轴承故障。转子摩擦时

修理后

96编辑课件CaseHistory#14RotorWearProblem

实例No.14某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障TypicalSpectrum典型的频谱典型频谱出现大量转速频率的谐波频率，说明转子摩擦和轴承故障!转子摩擦时的频谱

(大量转速频率的谐波分量)15N1N97编辑课件

CaseHistory#14RotorWearProblem实例No.14某汽轮机转子摩擦和轴承故障摩擦时的频谱振动总量趋势曲线修理后

摩擦时

摩擦时出现大量的转速频率的高次谐波频率分量98编辑课件

CaseHistory#14RotorWearProblem实例No.14某汽轮机转子摩擦故障修理后的频谱

摩擦时的频谱转速频率的高次谐波频率分量消失了摩擦时出现大量的转速频率的高次谐波频率分量99编辑课件某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司故障诊断实例分析之十五100编辑课件某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断转速基频两倍电源频率日期测点频率幅值频率幅值

(转/分)(毫米/秒峰值)

(转/分)

(毫米/秒值)

1988-9-261H18002.7372002.411989-1-311H18002.4172002.351989-3-221H18003.3072006.031989-5-231H18005.14

7200

6.73

2FL分量幅值很高，与1*RPM同等，说明电机转子偏心或定子绝缘层短路造成定子气隙不均匀。定子局部发热伴随转子绝缘层短路引起1*RPM分量明显增大(从2.41增到3.30毫米/秒峰值)，导致转子偏心和电机轴弯曲，不平衡，润滑油中断甚至轴被咬死2FL分量进一步增大，同时还有4FL，6FL，8FL。结果：两周后，电动机转子与定子相磨。实例2注：美国电源频率3600转/分101编辑课件1989-5-231989-3-221989-1-311988-9-262FL2FL2FL2FL1*RPM1*RPM1*RPM1*RPM4FL6FL8FL频率(转/分)振动速度毫米/秒峰值两周后，电动机损坏(转子与定子相磨)！！6.73mm/s6.03mm/s5.14mm/s送风机电动机1H测点振动速度频谱随时间变化趋势图(三维谱)某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断实例15102编辑课件故障诊断实例分析之十六

某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司103编辑课件实例16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断电动机螺杆式压缩机电动机：西屋公司型号：X33753

转速：3560rpm

功率：350马力=257.4千瓦压缩机：刘易斯公司型号：RS-05

阳螺杆波瓣数为6阴螺杆波瓣数为4123(近侧)和4(远侧)5104编辑课件实例16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断0.5*RPM1*RPM1.5*RPM2*RPM4*RPM4.5*RPM5*RPM5.5*RPM频率(rpm)*RPM振动幅值(mm/s峰值)18000.54.83360018.2654001.50.508720021.1490002.50.761440041.5216200

4.5

10.031800052.92198005.51.14振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1#压缩机组1A测点实测频谱说明：频谱中存在丰富的0.5*RPM转速的二分之一倍频率及其谐波频率的频谱分量。这是典型的磨损故障的特征(分数倍转速频率及其谐波频率大量出现)。由于压缩机测点的频谱中没有0.5*RPM频率谐波，所以曾经疑心电机转子与定子摩擦或联轴器中磨损。但是，后来检修中发现压缩机转子与压缩机的滑阀相磨，才知是压缩机转子磨损。105编辑课件实例16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断0.5*RPM1*RPM1.5*RPM2*RPM4*RPM4.5*RPM5*RPM5.5*RPM频率(rpm)*RPM振动幅值(mm/s峰值)18000.54.833600

1

8.26

1.2054001.50.508720021.1490002.50.761440041.520.31

16200

4.5

10.031800052.92198005.51.14振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1.20mm/s

1*RPM=3600rpm0.31mm/s

4*RPM=14400rpm修理后修理前修理前

修理后1#压缩机修理前后振动频谱比较十分清楚地说明：排除磨损故障后，振动大幅度下降。106编辑课件

故障诊断实例分析之十七假设干压缩机组齿轮箱齿轮摆动频率实测罗克韦尔自动化(厦门)大连分公司107编辑课件

齿轮摆动频率ftr和组合状态通过频率fa计算实例之一MC300氧气压缩机组齿轮箱Z0=232=2*2*2*29Z1=26=2*13Na=2(组合状态数)f0=24.667HZf1=220.1HZfm=5722.744HZ

ftr=(fm*Na)/(Z0*Z1)=1.8974HZ(计算值)fa=fm/Na=2871.372HZ108编辑课件

MC300氧气压缩机组齿轮箱齿轮摆动频率ftr实测结果齿轮摆动频率实测值ftr=1.90781Hz，理论计算值ftr=1.8974Hz,两者相差0.01041Hz。频谱分析选用频率分辨率

f=0.015625Hz。可见，理论计算与实测结果十分一致。109编辑课件

齿轮摆动频率ftr和组合状态通过频率fa计算实例之二MC400氮气压缩机组高压缸齿轮箱Z0=205=5*41*1Z1=28=2*2*7Na=1(组合状态数)