优化设备诊断

北方工业大学设备状态监测与故障诊断技术与应用试验报告书专业：机械工程班级：机研-16姓名：甄洪锋学号：20指导老师：徐宏海实验一、转子临界转速测量一、实验目的1.了解转子临界转速的概念2.学习测量系统硬件操作使用及系统组建3.熟悉INV1612型多功能柔性转子实验模块的使用4.学习转子临界转速的测量原理及方法5.观察转子在临界速度时的振动现象、幅值及相位的变化情况二、实验原理临界转速：转子转动角速度数值上与转轴横向弯曲振动固有频率相等，即：ω=ωn时的转速称为临界转速。转子在临界转速附近转动时，转轴的振动明显变得剧烈，即处于“共振”状态，转速超过临界转速的段度间运又于稳所通过察轴动值速曲可测临转速。轴心迹通临转时短发明变所以过察心-Y中振-位化，可以判断临界转速。转轴通临转时振动时谱值显大以过察Y振动谱变可以判断临界转速。三、实验步骤1.查看实验注意事项，做好实验的准备工作，准备实验仪器及软件。2.组建测试系统1) 抽出配重盘橡胶托件，油壶内加入适量的润滑油。2) 按照图和连接,速度传感器可不连接，检测连接是否正常。3) 运行INV1612型多功能柔性转子实验系统软件->转子实验模块，如图。3.采样参数设置点图示置[]按照图采样通参的置分配感信的通集的1通转（相信2道接平移X向3通接直移Y向信号；于01000r/in的转实装，兼时域频精，般样频应置在02～4096z范较合程控大以信放，但意要大以信号载X-Y轴轨迹)设中择Y应的量道用通轴心迹察界速谱阵幅曲图中，择X或Y位号对的析道本实验于量速幅曲线断界速设置完毕点击确定。本次实验中于转轴细为了避免感器磁发生磁场交叉耦合起误差所以XY向传感器不要安装在同一平面内。图转子实验模块测试界面图采样和通道参数设置在图子验测试面侧数跟滤波[]下菜中不滤或频X带通方式；在虚拟仪器库栏下打开转速表[F]和幅值表[8]，观察转速和幅值变化；在图形显示区上方置[]钮侧择测信显方：形、谱XY图幅（可热[K进显示方式快速切换。4.检查连线连接无误后，开启各仪器电源，点击开始按钮并同时启动转子，观察测量信号是否正常。5.数据采集：1）转速幅值曲线：将显示调到幅值K]，逐渐提高转子转速，同时要注意观察转子转速与振幅的变化；接近临界转速时，可以发现振幅迅速增大，转子运行噪声也加大，转子通过临界转速，振幅又迅速变小。观察频幅转曲线逐渐整速振最时即系的阶界速在临界转速附近运转时要快速通过，以避免长时间剧烈振动对系统造成破坏。2XY图在字踪波方[F选择01X低或频1X带档图示方择X-Y图，逐渐改变转速，注意观察轴心轨迹在临界转速附近幅值、相位的变化趋势。在实验结果和分析绘出在临界转速之前和临界转速之后的两个轴心轨迹，比较其幅值、相位的变化特性。3频数跟波方[F选不波频1X带形示式选频逐渐改变转速，注意观察频谱变化趋势。当过临界转速时发生共振，瞬时频谱幅值明显变大，可判断临界转速。实验完毕，存盘。四、实验结果和分析调入实验数据，进行实验分析绘出转速-幅值曲线并标出临界转速从实验图中可以看出临界转速大概是4100r/min左右。2. 绘制轴心在临界转速之前的X-Y图如图所示是在转速为3061r/min时的x-y相位图3 绘制轴心在临界转速之后的X-Y图此时转速为4517r/min是转子刚达到临界转速后要变方向的相位图4.绘出频谱幅值最大时刻频谱图，并标出转速与幅值由图知当频谱幅值最大时转速为4168（r/min）,幅值为um。5实验心得：对于旋转机械，在临界转速以下，振幅随转速增加而增大；当转速在临界转速以上时，转速增加时振幅趋于较小的稳定值；当转速接近于临界转速时，会发生共振，振幅具有最大的峰值，而且振幅对转速的变化很敏感。实验七、转子基频、倍频和半频测试一、实验目的：1、观察转子系统在旋转过程中频谱特性2、了解基频、半频及倍频对转子振动系统的幅值影响二、实验原理：转子故障特分析中，以通过基频半频及倍等频谱成分区分转子统的故障。本实验对分析转子故障特性有很好的指导意义。三、实验步骤：1、硬件连接1)电涡流传感器的安装将电流感按照NV612型功柔设的常实缺值传器安位安传感器将传器1安在1号置量速将3传器垂和平向安于子架，用于测量x、y方向的振幅。2)按照电涡流传感器的安装说明将连接线与电源、前置器等设备连接。3)取下台体圆盘托件然后检查油中的油、有固定锁紧置是否拧及硬件之间路连接是否正常。2、 INV1612型多功能柔性参数设置1）将采样参数设置为适当数值，通道数为3，选好工程单位，设置标定值。图参数设置2、将显示类型调到频谱显示，并将频谱分析中的阶次标注等参数设置如图所示。图频谱图3、数据采集1、点开始按钮，并匀速调节电机调速旋钮，观察频谱的变化2、将转速调到10000转后，将所测数据存盘；3、将转子转速降到最低，关闭电源；再将圆盘托件加到圆盘下面支撑。四、结果分析：将数调录XY向界前转一频油涡及动某速的半频的幅值，并填入数据表中。表振动幅值数据表：频率 幅值临界前一临界半频涡动涡动后1/2X倍频基频2X倍频五、实验结论：涡动是转子轴颈在作高速旋转的同时，还环绕轴颈某一平衡中心作公转运动。对于轻载转子，在第一临界转速之前就可能发生不稳定的半速涡动，但不产生大幅度的振动；当转速到达两倍第一临界转速时，转子由于共振而产生较大的振幅；越过第一临界转速后振幅再次减小，当转速达到两倍第一临界转速时，振幅增大并且不随转速的增加而改变，即发生了油膜振荡。对于重载转子，低速时不存在半速涡动，甚至转速到达两倍第一临界转速时也不会发生很大的振动，当转速到达两倍第一临界转速后的某一转速，才会突然出现油膜振荡。对于中载转子，在过了一阶临界转速后会出现半速涡动，在二倍第一临界转速后会出现油膜振荡。实验十一、转子动平衡实验一、实验目的1.理解引发转子不平衡的机理；2.理解转子进行动平衡的原理；3.学习单面、多面转子动平衡的方法；4.认识系统不平衡引起的危害二、影响系数法进行动平衡测量的原理当转子系统的转速低于一临界转速时，可以将转子简化看为刚性转子，即进行刚性转子的平衡实验，而当转子系统的转速高于一临界转速时，则可以看作柔性转子。对于N1612型子台，装个盘，一临转大在3004000rn的范围内，若使其稳定于2000rn时可视为刚性转子，若使其稳定于5000rn时可视为柔性转子。做n面现动要＋1通第1通道相基通余n通用量n个平面的振动。需行＋1次每测必在一速下行第次面不加重测各平面的振动矢量为V、V、V、……V 。二，第1面试重Q（矢测各面的动量为每次所加试重大小参照以下公式确定：m单位为克，其中：r为半径，单位为米 ,G为转子系数，风机为，气轮机为，一般取4。n为转速，单位为转分M为转子质量，单位为每个面的修正质量 1、2、…n（矢量，

V在进行动平衡试验时，建议传感器信号经过抗混滤波器，以减少混迭的影响，增加不平衡的测试精度。三、实验步骤1、硬件连接检查转子实验台、安装传感器、连接测试实验仪器，做好实验的准备工作。传感器数量根据所要做动平衡的面数来决定。键相号感必到IV30U数采仪一通测振量感器装测转子需平衡的面的振动方向，如图所示；检查连线连接无误后，先将转子调速旋钮调至最小，然后开车，逐渐调整转速，让转子低转动。2、操作概述首先设置动平衡参数。然后进行测量。先通过对话条设定目前的测量状态，以及试重的大小及相位，不平衡振动量的大小可直接设定，也可通过测量获得。测量可采用在线测试和离线分析种方式。在线测试立即得到测试结果。离线分析先采样，再对采样存盘数据进行分析，好处是可到原始波形，用于其它原件包的分析。测量完毕，按下对话条的确认键，则完成一种测量状态。当不加配重以及各面加试重的状态都测量完毕时，即可进行动平衡计算。动平衡进行完毕后，可测量动平衡以后的振动，进行再次平衡。再次平衡完毕后，仍可进行测量，检查平衡的效果。单面动平衡，也可采用单面平衡三次测量法,即单面动平衡时,将同一试重分别加在三个不同的相位角,或者在同一相位角加三次不同的试重,只要测量这三次不平衡量的大小,不需要测量相位信息,即可求出配重的大小和相位。动平衡进行的过程当中，可用配重合成功能，将一个配重分解成两个配重，也可将同一面的两个配重合成为一个。对于配重只能加在固定位置的情况，可选择固定位置配重合成，孔数可选输入配重后，只要输入孔的序号，即可得到每个孔应加的配重。当配重固定时，选择固定配重，入最小固定配重单位和允许最大配重，即可自动算出应加配重的孔的序号和配重的大小。平衡结果可通过“输出报告”输出。也可将动平衡过程的界面以位图的形式存盘。如果平衡结果已经存在，通过打开文件命令可调入以前的结果。3、INV1612型软件参数设每次行平实都先设动衡进行击序栏参设钮将弹出设置动平衡参数对话框，如图所示，其中各参数设置意义如下：图动平衡参数设置实验数据，建议每次实验起不同实验名，便于实验存档。数据路径：用来存放采样数据、配重数据、不平衡量及动平衡结果等所有存盘文件的路径。平衡面数：本程序最大允许做15个面的动平衡。采样频率：进行不平衡量测量时所用的采样频率。为了提高相位的分析精度，采样频率应为衡转速对应频率的40~100倍左右，如在2000rn进行平衡，采样频率可1000或2000Hz。程控倍数程倍的择对定的置产影响标值设按控倍为1时，改变程控倍数，标定值不用改变。工程单位：除第一通道以外,其它各通道的工程单位要一致。标定值要测不衡量得的道入定值可如面衡只要置3的标定值即可。自动测量：当选择自动测量，在直接测量时，经过预定转速，程序可从测量状态自动转换到读数状态。预定转速即为要进行动平衡的转速，进行刚性转子动平衡时可以设置2000r/min。配重不可复原方式：在此方式下，所加试重或配重都不可复原。即配重或试重加上后就不可卸除试时定按后次计求的重结也指已试或配不除情。4、在线测量设置好动平衡参数后，点击程序菜单栏在线测量（M）按钮，将进入动平衡在线测量界面，在线测量界面进入示波状态，可以观察波形是否正常，如图：按测量菜单进行测量，再按任意键停止读数。可根据实时显示的转速，在合适的转速下停止读数。如果在参数设置中选择了自动测量，当经过预定的转速时，程序会自动从测量状态转到读状态。按[K键在域频间进切动标键可择形向开区间然松鼠标按钮完成图形拉开。按鼠标右键可还原已经横向拉开的图形。在时状按[]列表和话中出量结果意在话条按认钮即可结束本次状态的测量。时域求转速的原理如下：在第一道以最大值和最小值的平均值画一平直线，根据直线和波形的交点，可以算出平均周期直线。测量状态时显示的转速也是如此求。如果交点少于三点，需要降低采样频率，可在参数设置中将采样频率降低。在频状按[]光标在置近第通道峰经校正为频列框话条中列出测量结果，如果满意，在对话条中按确认按钮即可结束本次状态的测量。在有些情下最高主对的是频可测得转来判时移光到其主附[]键重新测量。图动平衡在线测量界面1、不加配重振动量测量：在右侧测试状态工具条中选择测量状态测试不加试重。点击工具条中，向右箭头开始进入数据采集状态，调整调速器，使转子升到指定转速。到达转子预平衡转速，转子测试系统会自动进行采样并停止；完成不加配重不平衡量测试。按快“R或击条上按进振量的算计结将一个出窗口中显示，同时右部对话条中的相应数据也将随之改变。若认为当前计算的结果正确，则需要进行认,即点击右部测量状态旁的“确定”按钮来确认测量计算结果。2、加试重测试：将调速器打到暂停状态，并在转盘任意位置加一配重螺钉，在此位置作好标记。改变测量状态：测量1面加试重；填入所加试重大小及相位信息,如图所示。打开调速器，调节转速并同时点击工具条中的按钮，进入软件测量状态。调节转速到平转速，当达到预定转速，测试系统会自动进行采样并停止。按快“R或击条上按进振量的算计结将一个出窗口中显示，同时右部对话条中的相应数据也将随之改变。若认为当前计算的结果正确，则需要进行确认，即点击右部测量状态旁的“确定”按钮来确认测量计算结果。3、如果在参数设置中，选择配重不可复原方式，可以直接进入下一步，否则应将试重块取下。如果是多面平衡，依次在需平衡面上加试重测试，重复2、3步骤。图试重大小及相位5、平衡计算关动衡接量子窗击单中“平计软将进行衡的算，并在DASP动平衡窗口中显示平衡结果，如图；图平衡计算指示图得到平衡结果后，还要对配重进行合成计算，通过对配重的合成或分解可以达到使用现有配重和预孔减振的果击单配合W)选合或解固定置计图和所示：配重的合成或分解用来进行配重矢量合成和分解的辅助计算。通过选可择成分解中圆图只映配矢的位右图形矢合。选择“＋”号可进行配重合成，选择“－”可进行配重分解。四个数字任何一个改变后，结果也立即改变。图配重合成或分解计算框如固定位置配重合成时，转盘上已打好孔，配重只能加在固定的位置，需要通过选择合成孔数得到要配重图示先择份即孔数量所的同半一均分。输入要成配大和相有平计结果通调直设置重大和。再输入两个孔的序号，即可算出在两个孔上需加配重的大小。图固定位置配重的合成示意图 图固定配重的合成按前面所设，转盘示意图第一个孔的位置为第一次加配重时，配重所在的位置。示意图中孔的读数方向可以顺时针也可以反时针方向显示，但是必须要和实际的转盘旋转方向相一致。涂黑孔表示需要加配重的孔。如果没有天平，现有可选配重的重量固定时，可选择固定配重的方式进行配重的分解。如图示首输小单重和大量也可是量值取于前添试时取的输方所加重只是小位量整数加重能过最重选配重的孔数，可得到应加配重的孔的最佳位置和大小，此时的配重和单位配重的误差之和最小。选择2孔不结时选择3。选择3孔得不结，能最重量小无得意结果。配重合成或分解计算后，在转盘的相应位置添加所需配重，6、再次平衡测量平衡后结果的振动，可得到修正配重。再次平衡可进行多次，直到得到满意的结果为止。平衡后的结果如图所示图双面平衡结果示意图四、实验结果和分析(1)实验参数的设置：进行实验前的参数设置如图所示，其中标定值设置为8mv/eu，标定值是传感器的灵敏度和放大倍数的乘机，测试通道可以用2通道或者是3通道，这里测试通道采用3通道，y方向的加速度传感器。转子的预定转速设置为1000r/min。（2）实验结果实验结果表明欲保持转子的平衡，需要在相位角为°位置加上大小为克的配重。（3）实验心得体会：转子不平衡故障的机理是因为转子的质心到两轴承连心线的垂直距离不为零，由于有偏心质量m和偏心距e的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼有，所产生的交变力将会引起振动。因此可以根据产生离心力的大小和方向确定偏心质量和偏心距，并在其反方向放置相同大小的质量或在其同方向去掉相同大小的质量，就可以达到平衡转子，减少振动的目的。实验十二、三点试重法进行单面转子动平衡一、实验目的1、理解单个传感器进行动平衡测试方法2、理解单面三点试重法进行单面转子动平衡原理；二、实验原理单面平衡三次测量法，即单面动平衡时，将同一试重分别加在三个不同的相位角，或者在同一相位角加三次不同的试重，只要测量这三次不平衡量的大小，不需要测量相位信息，即可求出重的大小和相位。将三次试重分别加在0°,90°和180°的位置,称为直角法。将三次试重分别加在0°,120°和240°的位置,称为正三角形法。将无试重,一倍试重、二倍试重加在0°的位置,称为改变试重法。共需行3次量每测量须同转下行次加一重,次测不衡大小别为123其的的动量123的摸定所的正量矢量P，不加试重时的振动矢量为0，三次试重为已知矢量1、2、3，根据影响系数法的原理，有V−VPQP−Q=因此 V

=−VPV

=1，2，3)可假定方程右边的模为大于0的常量c，对上式两边求模得到：|P−Q|=cA=1，2，3)由以上三个方程即可求出矢量P。用直法正角法以上程出解位唯一小往两解对的试重时的振动矢量0的模不同，可用实测的不加试重的振动量大小作为校核从两个解中筛选出一个真正的解。用改试上求出解小唯但相有个可顺时方也是逆时针方向。为了确定方向，在90°位置再测一次。三、实验步骤1、硬件连接检查转子实验台、安装传感器、连接测试实验仪器，做好实验的准备工器数量一个就够了。键相信号传感器必须接到INV306U数据采集仪的第一通道；测量振动量的传感器安装在转子需平衡面附近位置；检查连线连接无误后，先将转子调速旋钮调至最小，然后开车，逐渐调整转速，让转子低速转动。2、INV1612型软件参数设置进入NV112型功性转实系软，击“平”钮进动平测软。然后选择菜单“单面三次测量法，选择一种测试方法。3、直角法测量过程：图直角法1不试测不加重振量右“量钮进试界择器通道号并填入传感器标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。2）0°时振动量测试：填入试重大小；在圆盘某一位置装上配重，并在此位置标记定义为相位零点点“°振右测钮在弹的试面选传感所通号填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。39°振量试试重从°置到9°位90时动量右量”按钮，在弹出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。410时动测将试从9°位到18°置点“8°时动右边的“测量”按钮，在弹出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停，关闭电源；卸掉试重块。完成转子不平衡量测试。5）平衡量结果计算：点击平衡结果“计算”按钮，得出应加不平衡量大小及相位。4、正三角形法测量过程1）不加试重测试：点击“不加试重时振动量”右侧的“测量”按钮，进入测试界面；选择传感器通道号并填入传感器标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。2）0°时振动量测试：填入重圆一位装配并位置记义相零“°振动量”右边的“测量”按钮，在弹出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。3）120°时振动量测试：将试从0时置到12°置点“1°时动”边“量”钮在出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。4）240°时振动量测试：将试从12°位调到40位；击40°振量右的测量按，弹出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调零，将拨动开关拨到暂停，关闭电源；卸掉试重块。完成转子不平衡量测试。5）平衡量结果计算：点击平衡结果计算按钮，得出应加不平衡量大小及相位。5、改变试重法测量过程1）不加试重测试：点击“不加试重时振动量”右侧的“测量”按钮，进入测试界面；选择传感器通道号并填入传感器标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速调零，将拨动开关拨到暂停；完成本次测试。2）0°时振动量测试：填入重圆一位装配并位置记义相零“°振动量”右侧的“测量”按钮，在弹出的测试界面中选择传感器所用通道号并填入标定值；调整调速器，使转子在预平衡转速附近转动，点击测试界面的完成按钮；将调速器调