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一小时学会机器故障诊断一小时学会机器故障诊断 陶洛文陶洛文 工学博士，高级工程师工学博士，高级工程师 频谱分析法 频谱分析法是最基本和最常用的故障 诊断方法。 每种故障有其对应的特征频率。 根据特征频率及其变化确定机器的故 障性质和严重程度。 转动机械常见故障的频率特征 强迫振动类故障 自激振动类故障 r: 转动频率 转子不平衡故障的频谱 波形为简谐波，少毛刺 。 轴心轨迹为圆或椭圆。 1x频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大 。 过临界转速有共振峰。 透平风机 toti 齿轮 箱 1x频率(水平 ) 1x频率(水平 ) 1x频率(铅垂 ) 1x频率(铅垂 ) 轴向很小 轴向很小 转子不平衡的类型 转子不对中的类型 正确对中 e = 0, = 0平行不对中 e 0, = 0 角度不对中 e = 0, 0 综合不对中 e 0, 0 转子不对中故障的频谱 出现 2x 频率成分 。 轴心轨迹成香蕉形 或8字形。 轴向振动一般较大 。 本例中，出现叶片 通过频率。 电机水泵 popi momi 1x 频率 2x 频率 叶片通 过频率 转子系统松动故障的频谱 波形出现许多毛 刺。 谱图中噪声水平 高。 出现精确的倍频 2x，3x等成分 。 松动结合面两边 ，振幅有明显差 别。 电机水泵 popi 转速的精确 倍频成分 本例中最高 出现16x成 分 噪声水平高 松动故障引起的间入谐量 未松动时 的频谱 松动时的 频谱 出现0.5x， 1.5x，2.5x ，3.5x. 等频率成分 松动结合面两边振动差别大 50 35 38 15 10 12 18 40 25 5 8 松动 ！ 松动 ！ 不松 动 不松 动 齿轮故障的频谱 齿轮啮合频率gmf等于齿 数乘以齿轮转速频率。 齿轮啮合频率两边有边 频，间距为1x。 随着齿轮故障发展，边 频越来越丰富，幅值增 加。 可用倒频谱作进一步分 析。 oubs isol 齿轮箱 上辊 下辊 输入轴 啮合频率 gmf 上边 频 下边频 2x 带滑动轴承的机械的频谱特点 不对中 松动引起的谐波 不平衡 油膜涡动、碰摩 0 2 4 6 8 10 12 14 16 frequency in order displacement in m pk to pk 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0 从油膜涡动发展到油膜振荡 涡动频率 c/min 转子转速 r/min 相关产品 - 振通932高级高级分析仪 中文window菜单显示，操作更方便 大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美观 12800线分辨率频谱，频率范围25khz 基于dsp的全功能高速动态分析 双通道采集，14位ad采样 usb 接口可配mcm2/3,sdes等软件 高速记录起停车振值,幅值,相位,频谱 标准数采器功能存储200测点,32k波形 用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故 障 转速测量、噪声测量、相位测量、相 位诊断 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故 障诊断技术的重要内容。 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占 30%。 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质 量外，轴承的安装及装配质量影响很大。 滚动轴承的振动 滚动轴承的失效形式 疲劳点蚀 : 因受滚动压应力 磨损: 因受压力又有与内外座圈的相对滑 动 腐蚀: 润滑油中的水分几其它化学物质产 生锈蚀 裂纹: 由于磨削或淬火时作用而产生 磨粒磨损: 由于磨屑作用而磨损 d 节圆直 径 d 滚珠直 径 接触角 z 滚珠数 r 轴的转 速频率 滚动轴承故障的特征频率 d d 外环故障频率 内环故障频率 滚珠故障频率 保持架碰外环 保持架碰内环 滚动轴承故障的频谱 轴承每一种零件有 其特殊的故障频率 。 随着故障发展，它 的幅值增加，并有 谐波；谐波两边产 生边频。 还可用非频率域的 诊断方法，如共振 解调。 电机离心泵 pipo 1x 2x 频 率 故障基本 频率6.71x 基本频率的 四个谐波 带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡 不对中 松动 滚动轴承故障频率 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50r frequency in order 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 velocity in mm/s pk 倒频谱分析诊断法 倒频谱分析用于识别频谱图中的周期 结构 倒频谱的定义和有关的术语 倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿 轮的故障诊断 共振解调法共振解调法 原理：故障所引起的低频（通常是数百hz 以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲 击频率）共振波形，对它进行包络、检波 、低通滤波（即解调），会获得一个对应 于低频冲击的而又放大并展宽的共振解调 波形。 共振解调法的示意图 共振解调法的优点： 剔除了低频振动干扰 对于共振解调波，可作 频谱分析 最简单是看hfa 包络波有效值 hfa2 警惕 hfa6 危险 相关产品- 909z系列轴承故障检测仪 双参数振动检测 测量高频包络值, 将低频率(不平衡 、不对中、松动等 振动滤除掉)，专 用于轴承齿轮监测 测量振动速度真 有效值, 用于和 iso标准比较 三相感应电机的 电气故障诊断 怎样识别电磁振动？ 观察断电前后振动幅值的变化: 如断电后振动立即消失，则是 电磁振动 诊断时，振动传感器应尽可能 径向安装在电机的外壳上， 而不是象诊断机械故障时那样 安装在轴承座上。 振动传感器如何安装？ 电机 如果电机的输入电压是三相平衡的（ 可以用电压表确认），那么其三相电 流也应该是平衡的。 用平衡法诊断定子绕组故障的 原理是什么？ 如果转子回路有缺陷（如鼠笼断条、端 环开焊），则转子回路的电气不平衡会 通过电磁偶合对定子电流进行调制。调 制度的大小与转子电流的不平衡程度及 电机负载大小成正比。 怎样用谱分析法诊断转子绕组故障？ 转子会感应出频率为sf的三相电流 （s为转差率，f为电源频率） 在定子电流上会观察到调幅波,其载波 频率为电源频率f,调制波频率为2sf。 在频谱图中同时出现两个由2sf调制产生的谱峰 ，其频率分别为f-2sf和f+2sf 定子电流频谱中主峰与两个旁辨的幅值差： 正常时：50db（断条率4%） 通常是用钳型电流表（带信号输出以便 连接仪器）和数据采集器定期对电机定 子电流进行监测，一旦上述幅值差小于 50db，或与正常时比较有较大幅度的下 降，就应引起高度注意。 测量时要注意什么？ 1)三相电源电压应比较稳定和平衡; 2)电机应接近满负载运行。 如果发现三相定子电流有较大差别， 则应怀疑定子绕组有缺陷。最好先排 除定子异常，然后再诊断鼠笼状态。 皮带故障 皮带转动频率br(*d)/皮带长度 *皮带轮转频； 皮带振动频率低于皮带轮转频； 共同特点：类似于不对中，轴向振动较大 平行不对中 角度不对中 振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用 设置采集器 回收数据 建立参数库 数据分析 打印报告 现场测量 振动监测有哪些特征值？ 位移峰峰值：正、负两方向间的最大振动距离 速度有效值：振动速度的均方根值，直接反映振动的 能量。一台设备上不同位置测量的速度有效值中最大 的一个称为该设备的振动烈度 加速度峰值：常用于评价滚动轴承和齿轮的状态 高频加速度包络有效值：滤掉了和转轴有关的各种低 频分量后的高频加速度包络的能量。它主要反映了滚 动轴承和齿轮有损伤时发生的冲击能量。 如何选择测量参数？ 传感器如何安装？ 磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法 怎样选择测量点？ 在状态监测工作中，应尽量在三个方向上 进行测量，至少在工作的初期应该如此。 低频振动常常具有方向性（如不平衡在水 平方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直 方向上比较容易发生）。 测定点一经确定之后，就要经常在同 一点进行测定。这要求在测定点上作 出记号（如使用油漆或用钢针打出定 位孔）。尤其对于环境条件差的场合 ，这一点更加重要，在测高频振动时 ，曾经出现过测定点偏移几毫米后， 测定值相差6倍的情况。 振动多大算超标？ 设备状态的另一种振动评价标准 最新国际标准 iso-10816 是iso-2372的升级版 对振动速度准则作了更细致的规定 增加了用振动位移评价设备健康状态的新准 则 2001年以中国国家标准gb/t6075发布 遗憾的是，自公布以来推广和应用的情况并 不好。除了宣传不够外，缺乏方便的手段也 是一个重要原因 iso 10816-3 设备类型1-4 速度标准 iso 10816-2 大型汽轮发电机组 速度标准 功率大于50mw，额定工作转速范围为1500-1800r/min, 3000- 3600r/min的陆地安装的大型汽轮发电机组 iso 10816-3 设备类型1-4 位移标准 82 161 255 396 320 201 105 127 62 51 标准10816-3 适用于适用于功率大于15kw运行转速 120r/min 1500r/min的机组，例如。 功率小于50mw的汽轮机； 汽轮机组功率大于50mw转速低于1500r/min 或 高于3600 r/min （iso 10816-2以外的机组）； 旋转式压缩机； 功率不大于3mw的工业燃气机轮； 离心式、混流式或轴流式泵； 除水力发电机组或泵站以外的发电机； 各种类型的电动机； 鼓风机或风机。 设备类型设备类型 1组：额定功率大于300kw的大型机器；轴高大于等于315mm 的电机。这类机器通常具有滑动轴承。运行或额定转速范围相 对较宽，从120rpm至15,000rpm. 2组：中型机器其额定功率大于15kw,小于或等于300kw;轴高 160mm2时，黄灯亮黄灯亮，表示有缺陷；6时 ，红灯亮红灯亮，表示有严重缺陷 红外线非接触测量轴承表面温度，快速！准确 ！ 相对法确定振动限值 1 2 3 4 5 6 7 8 滚动轴 承 齿 轮 旋转机 械 滑动轴 承 (23) (46) 报警值 危险值正常值 正常值 相对判断方法 在设备运行状态比较良好的时候（新安装 好或大修后能够确认工作状态良好时）用 测振仪连续对确定的测点进行多次测量（ 最好能测20次以上，每次测量最好能间隔 一段时间，传感器也应取下后再放上）。 然后计算其平均值。 常用的平均方法： 先求出n次测量的算术平均值 vm = (v1 +v2+ +vn)n 报警限vt为算术平均值 vm的310倍，即 ： vt=k vm , k=310 计算n次测量的算术平均值vm和均方根值vs: vm = (v1 +v2+vn)n vs = (v1-vm)2+(v2-vm)2+ . . . +(vn-vm)2 n 另一种平均方法： n 测量报警限 vt= vm + kvs , k=25 k 根据设备的使用环境、工况变化范围、对 设备 振动的要求严格程度、设备的价格等来 确定。 需要说明的是，每次测 量时的工况（如负载， 转速等）应尽可能一致 ，并在以后的监测中也 尽可能在该工况下测量 。 类比判断方法 即与相同类型、相同工况和使用环 境的设备比较，以哪些设备的正常 振动值算出待测设备的报警限。 数采器配套软件介绍数采器配套软件介绍 树状结构管 理被监测设备 有问题 测点 设备简图 总厂、分厂总厂、分厂 、车间、车间、设设 备等多层管备等多层管 理理 有问题 数据 兼容多种型号数采器 数采器振值数据的回收 数据回收 回收报告 其他功能 回收数据时对下列数据比较2级报警限： 4种参数（a、v、d、h）振值 百线频谱； 巡检路径中的未测点报告； 巡检路径外的额外测点报告； 同一天数据重复回收的提示； 各级监测设备数、周期、实施情况等的统计 监监监监测测分析分析报报报报告告 波形回收程序首先列出数采器中的波形目录，波形 默认存储在系统安装目录的wavefile子目录下 回收波形文件回收波形文件 测点百线频谱倍频数据和多条实测谱线比较 倍频 数据 倍频 光标 多条实测 谱线比较 三维频谱分析 对重叠曲线有消隐功能 同一频率不同日 期的曲线 测点趋势分析 可以有直线、和二次曲线两种拟合方式 可以按四种报 警变量选择 可选择起 始日期 打印到作 图工具 mcm3 提供了丰富的打印报告功能 数据、图形的打印 频谱分析 波形浏览器 故障诊断专家系统故障诊断专家系统 建立和编辑 设备描述文件 建立和编辑齿轮描述文件 滚动轴承数据库 滚动轴承数据库：参数编辑 滚动轴承数据库：常用型号提取 滚动轴承数据库：中外型号对照 可以编辑sdes生成的诊断报告 相关产品 - 906 平板或笔记本电脑 + 超级dsp智能传感器 带带iso-10816iso-10816的振动分析诊断仪的振动分析诊断仪 选择机器类型，测量后，直接用红红黄黄绿绿灯显示结论 单双面