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 TOC\o"1-2"\h\z\u一 设备状态监测与故障诊断技术概 设备状态监测和故障诊断技术的产生和作 设备状态监测和故障诊断的含 设备维修管理与设备监测诊断的关 振动监测诊断技 二 设备状态监测的实 设备基本资 设备监测点的选择与标 设备监测周期的确 设备监测信息采 三 设备振动监测和诊断的理论基 机械振动的分 简谐振动及振动三要 实际振动及振动的时域指 振动的频 四 数据采 传感器知 采 信号处 五、设备故障基本分析方 时域分 频谱分 趋势分析、多趋势分析、频率趋势分 瀑布 多时域、多频 倒谱分 包络解 长时域波 交叉相 轴心轨 波德 六、设备状态的评 绝对判断标 相对判断标 类比判断标 波峰因素评价 频谱图报警 七、机械设备常见故障振动监测诊断方 不平 不对 机械松 滚动轴承故 一、的安全性、维修成本的压力。2060理的必然选择。从技术背景方面看，2060技术飞速发展的年代，FFT生和发展创造了有利条件。2070中国从80，20到了快速应用和发展，也受到中国政府的重视。李鹏总理在198672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图1-1设备故障的含义 设备缺陷刚开始出现时，由于检测技术水平和仪器仪表等因素限制往往难以发现；Td实等等。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TdTf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和模式FB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固定水平。模式E则表示故障率不随时间变化。着设备的日趋复杂，越来越多的产品符合模式E和F)。图1-2设备简易诊断和精密诊断的区别和关系可以用图1-3图1-3造成过维修或欠维修。定期大修至少有3种不良后果：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致力于：了可靠性维修（RCM或称之为RBM）的基本框架见表1-1。表1-170%的机械故障可以从振动测量中检测出来。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），1机组运行的关键性；2）机组突然停机造成的损失；3）灾难性破坏的损失费用；4）A、B、CABCA、B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。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、分析掌握其运行状态及建🖂并于设备监控数据对照分析。图2-1这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001图2-2图2-3图2-4🖂式机器周期振 复杂周期振确定性（规则）振 准周期振机械振 瞬态振 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 f<5f A—最大振幅，偏离平衡位置的最大值，又称峰值，2AmmT—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间s；φf=1/T=10（Hz以上的振幅、频率和相位例如：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。这些简均 平均幅方根幅值；均方根值亦即“有效值”，XXav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，表明他们对早期故障有较高的敏感性，但稳定性不好。一般来说，均方根值（rms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，进行多趋势分析，以兼顾敏感性和稳定性。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（1/s，Hz1500RPM1500/60=25Hz。1X=25Hz，也叫一倍频,2X、3X等称为倍频分量，也叫谐波分量。齿轮传动：i12=n1/n2=Z2/Z1=f1/f2，Z皮带轮传动：i12=n1/n2=D2/D1=f1/f2，D皮带轮特征频率=（皮带长度*转频）/（3.14*皮带轮直径BSF。四、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A/D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100mv/g1g100mv1000mv/g（亦即其对传感器的灵敏度要求较高。对于高噪声的机器，灵敏度要求较低：10mv/gx(t)按一定的时间间隔Ts采样定理： 1000Hz500RPMFmax2000Hz，1000Hz。加速Fmax5000Hz变换Fmax（谱线数时还要考虑的一个很重要的因素是频率分辨率，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Fmax（或采样长度=Fmax/Fmax谱线数越多，频率分辨率越高，频谱分析的精度越高。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0—f2f2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（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。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，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。下图所示为一个轴承外圈故障的典型频谱图及其特征信息面板。图5- 多参数趋势瀑布图（轴承外圈故障振动等。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瀑布图（不平衡故障的启停车测试不同设备的同一测点的波形（或频谱）同一设备下不同测点的波形（或频谱）V、H、A（或频谱）同一测量定义下不同时间的多个波形（或频谱）50Hz1700KHz载 音乐和DJ的声 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图5- 长时域波形数4K，100ms，对以上长时域波形进行瀑布图分析如下：图5- 瀑布图分析设图5- 对长时域波形数据进行瀑布图分1X图 原始轴心轨迹和提纯轴心轨迹波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)（Nyquist）两者所含信息相同，波德 奈魁斯特以前常用的振动标准是ISO2372（表6-1，目前ISO10186（表6-2）等国际振动标准是 ISO2372国际振动烈度标值6-2ISO10186300KW50MW电机转轴高度位移有效值15KW300KW电机转轴高 160≤15KW位移有效值业机器；2）A：B：C：D：危险。ISO7919 轴振动标6-3：12ABC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B25%。 API-613振动标振动容许值（双振幅轴（轴承附件轴（轴承附件8000-（IEC6-5。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 IEC蒸汽透平振动标准/（µm，峰－峰值转速 API611通用蒸汽涡轮机振动标振动容许值（轴（轴承附近40006-76-8GB7777－1987《往复活塞压缩机械振动测量与评 GB7777－1987往复活塞压缩机械振动烈度分级振动速度有效值振动速度有效值 GB7777－1987往复活塞压缩机械振动标角度式（LVW🖂（V/H/A/NON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ISO2372相对振动标准。6-9ISO23721000Hz4000Hz2．5倍６倍１０倍１００倍6-10为推荐的类比判断标准。6-101000Hz１000Hz10～15；3。（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2X（VH、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出来。例如：1X2X1X1X

901X2X,3X180（反相1X1X1X、2X、3X1X、2X、3X振动频率以1X和2X转频振动为主，2X转频振动往往超过联轴器两侧相位相差0振动频率以1X和2X转频振动为主；但往往存在3X如果2X或3X转频振动超过1X的30％到50％，联轴器两侧轴向振动相位相差180振动频率以1X和2X联轴器两侧轴向振动相位相差在01801000Hz机械松动一般分为旋转件松动和非旋转件松动（结构松动7-17-1波最高可出现16X最高可出现16X