振动及频谱分析基础培训ppt课件

振动的基础知识和振动测量状态监视和故障诊断的概要简单共振三要素振动波形频率分析和频谱图选择了旋转机械振动测量模块传感器和基频分量的振幅和相位的测量旋转机械的振动图示转速：波形图、频谱图、轴心轨迹变化转速：波德图和极坐标图、三维频谱图， 坎贝尔图，轴心位置图的典型机械故障特征和频谱图的现场动平衡原理诊断实例，状态监视和故障诊断.在设备运行中或几乎不分解时，可通过各种手段掌握设备的运行状态，判定发生故障的部位和原因，预测设备的未来状态并预报。 什么是状态监视和故障排除？ 是防止事故和计划外停机的有效手段。 是设备维修的发展方向。简易诊断和精密诊断、状态监视(简易诊断)内容：设备维修人员在现场进行识别有无故障并明确了故障严重度的故障倾向分析，故障诊断(精密诊断)内容：确定故障位置并确定故障原因并提交修理建议的是设备诊断人员在现场或中心进行，状态监视和故障诊断的过程、状态监视和故障诊断的作用、 发现故障后立即发出警报，隔离故障。 通过分析和诊断判断故障的性质、程度和部位。 分析故障原因。 处理和预防提供消除故障的措施。 防止同种故障。 停产一天的损失是多少？300MW发电机组的损失电力是720万kWh，约144万元30万吨化肥装置损失了1000t化肥，约150万元三峡2号水轮机机组700MW停止了4小时的损失400万元，先进的维护制度的作用保证机械精度，提高产品质量，减少意外停车造成的生产损失事故，减少毁灭性故障，减少修理时间和修理费用(人力和财力)，改善环境，改善企业形象投资，获得最大和最大的长期利益，国家有关条例的摘录，采用现代的故障诊断和状态监视技术，基于状态监视的预测修理体制1983年国家经委会国营公交设备管理试行条例企业要积极采用先进的设备管理方法和修理技术，采用基于设备状态监测的设备修理方法，不断提高设备管理和修理技术的现代化水平。 1987年国务院全民所用制公交设备管理条例，监视和诊断各手段，振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 温度(红外):适用于工业炉窑、热机械、电机、电气设备等。 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 油液(铁光谱):适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 无损检测：采用物理化学方法，用于重要零件故障检测。 压力：适用于液压系统、液力机械、内燃机、液力偶合器等。 强度：适用于工程结构、起重机机械、锻压机械等。 表面：适用于设备重要零件的表面检测和管道内的孔检测等。 案例参数：适用于工艺工业和生产线的主要设备等。 电气：适用于电机、电气设备、输电设备、电器仪表等。 振幅A(Amplitude )偏离平衡位置的最大值。 说明振动的规模。 频率f(Frequency )描述振动的速度。 单位为下一个/秒(Hz )或下一个/分钟(c/min )。 周期T=1/f是每个振动所需要的时间，单位是秒。 圆频率=2f是一秒钟旋转的角度，单位表示弧度/秒初始相位角(Initialphase )表示振动开始的瞬间的状态。 简共振的三要素，振动是什么？ 振动传感器被安装在外壳上，传感器可以采集振动信号，经由电缆将该振动信号传递给振动分析器，如上图所示，在该机械外壳上测量振动的过程可以建模为质量块并吊在弹簧上。 静止在平衡位置，直到力没有作用为止。 振动是机械和机械零件从其平衡位置往复运动。 振动有三个重要的可测量参数：幅度、频率和相位。图1质量体处于平衡位置，没有力的作用，所谓振动，是指对质量体施加力时，将质量体抬起，如图2所示，质量体向上移动，弹簧被该力压缩。 图2的质量块受到向上的力的激励，该质量块到达上部界限位置时，解除力，质量块开始落下。 质量体通过平衡位置，持续下降到其下部极限位置。 图3去除了力的质量块的响应、振动是什么？ 质量体到达下部界限位置后，停止向下方移动，再次改变方向，移动到通过平衡位置的上部界限位置并停止，返回到下部界限位置。 把铅笔固定在这种往复运动的质量体上，把记录带靠近它，就能记录质量体的振动响应。 图4连续响应施加的激励力，图5在定速运动的记录纸上记录质量块的振动，振动是什么？ 什么是振动频率？ 考虑以上图，记录纸上描绘的振动轨迹是具有一定宽度的比较基准的正弦曲线。 可以根据振动周期(t )计算振动频率。 频率单位用CPM或Hz表示(1Hz=60CPM )。 图6振动波形的位移和频率、振动相位是什么？ 振动相位是振动部件在一个固定基准点处相对于机械的另一个振动部件的相对移动。 即，振动相位是测量一个位置处的振动运动相对于另一个位置处的振动运动发生的位置变化的程度。 振动相位是一种有用的设备故障诊断工具。 如下图所示，表示相互以同相位振动的两个系统，即两个振动系统以零度相位差运动的系统。 图9的两个同相振动的质量块振动系统，振动相位是什么？ 另外，图10图示了两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块在#1质量块的1/4周(或者90度)之前移动，或者#1质量块相对于#2质量块延迟90度。 图11表示相同的两个质量块，表示相位差为180度时的振动，#1质量块向下运动，同时#2质量块向上运动。 图10的相位角相差90度的振动质量块系统，图11的相位角相差180度的振动质量块系统，什么是振动相位？ 振动相位以角度为单位，通常用闪光灯或光头进行测量。 下图显示了振动相位和机械振动的关系。 在左侧的图中，机械上的轴承1和轴承2之间的振动相位差为0度(同相振动)，与此相对，在右侧的图中，轴承1和轴承2之间的振动相位差为180度(反相振动)。 图12的振动相位和机械振动的关系、振动位移是什么？ 位移是质量块运动的总距离，也就是质量块振动时，位移是质量块上下运动的距离。 位移的单位可以用m表示。 进而，可以根据振动位移的时间波形导出振动的速度和加速度值。 根据图7的振动时间波形，什么是振动速度、振动速度？ 振动速度是质量块在振动过程中运动速度的尺度。 质量块在运动波形的上部和下部的极限位置速度为0。 这是因为质量块在这两点改变运动方向之前必须停止。 质量块的振动速度在平衡位置达到最大值，此时质量块已经加速到最大值，此时以后，质量块开始减速运动。 振动速度的单位用mm/s表示。 什么是振动加速度？ 振动加速度被定义为振动速度的变化率，其单位用几个g表示？ 海面上1.0g=9.8m/s2。 如下图所示，加速度的最大值是速度值的最小值，质量块从减速到停止后开始加速。 图8从振动时间波形理解振动加速度，当一个机器的外壳振动时，由于前后运动使运动速度连续变化，所以受到力的加速作用。速度变化率越大，即加速度值越大，施加在机械上的力也越大。振动位移、速度、加速度的关系、振动位移(Displacement )速度(Velocity )加速度(Acceleration )、位移、速度、加速度都是同频率的高次谐波。 三者的振幅相当于a、a、a2。 相位关系：加速度读取速度90的速度读取位移90。 在分析机器的振动、x、v、a、x、v、a、时，尽可能多地收集有关该机器的资料(轴承的类型和型号、每轴的准确转速、齿轮的齿数、叶轮的叶片数等)是很重要的。 不知道这些信息数据会影响振动分析的准确性。 振动振幅值是振动分析中常用的重要振动参数之一，也是与机器中存在的潜在故障问题的严重性成正比的表示机器状态的优先参数之一。 振动振幅的测量类型有位移、速度和加速度。 但是，一般来说，速度是很常用的。 当测量的频率范围在600CPM(10Hz )以下时，认为采用位移测量单位是有利的。 为了正确地评价振动的重量，振动振幅值需要补充相应的振动频率值。 只是“1XRPM振动2mils不够，没有足够的信息来评价机器的状态。 例如，以3600CPM的转速振动的2milsspK-PK比以300CPM的转速振动的2milsspK-PK对设备的损伤大得多(参照图22 )。 因此，在整个频率范围中单独使用位移值是不能评价机器的。位移，速度，加速度什么时候使用？ 图20水平安装旋转机械的振动位移/速度等级表，什么时候使用位移速度加速度？ 加速度也有类似位移的缺点，但它支持的频率范围是高频。 加速度在评价机械的振动状态时也有频率依赖性。 例如，在18000CPM下，2gs远远大于180000CPM(3000Hz )下的2gs的振动程度。 如图21所示。 一般来说，在机械内部产生的振动源的频率为300000CPM(5000Hz )以上的情况下，推荐加速度。 这些振动源有齿轮的啮合频率、电动机笼的通过频率、叶片的通过频率等。 不要忘了，这些振动源通常会产生多次谐波。 振动速度在600到120000CPM(102000Hz )的频率范围内，几乎没有对频率的依赖关系。 因此，在机械振动源的频率范围为300300000cpm(55000hz )的情况下，通常测量振动速度。 振动速度的振幅与设备的状态直接相关，与其频率在10到1670Hz以内的哪里无关。 也就是说，一台转速为1800RPM的机器，经历了0.30in/sec的振动的，另一台转速为10000RPM，振动也经历了与0.30in/sec的机器相同程度的振动损伤。位移，速度，加速度什么时候使用？ 图21水平安装旋转机械的振动加速度/速度等级图表，你认为振动在多大程度上超过了允许值？ 图20是几年前发售的一般旋转机械的典型振动位移/速度等级图表。 振动水平分为“GOOD”、“FAIR”、“ROUGH”等，从该图表可以看出位移依赖频率的程度。 例如，2mils的pk-pk振动位移值，在相当的频率范围内振动的严重性从优秀变得非常严重。 从这个例子可以看出，为了正确评价机器的振动程度，必须认识频率的大小。 (400CPM时，2mils的振动机械的状态优良，而3600CPM时，2mils的振动机械的状态变差。 在该图中，振动速度只能通过振幅来评价机械的振动程度(例如，从0.157到0.314in/sec的振动振动差)。 图21是相对于振动加速度的振动水平图。 振动加速度的分级也有频率依赖性。 例如，在18000CPM的情况下，2gs的振动处于不好的范围内，而在180000CPM(3000Hz )的情况下，2gs的振动侧处于良好的范围内。你觉得振动在多长时间超过了允许值？ 图22的机械振动位移、加速度、速度比较，图22表示振动位移、速度、加速度之间的相关关系，在较宽的频率范围内，振动速度是平坦的，振动位移和振动加速度分别有降低和提高的倾向。 另外，从图22可以看出，具有3种相等的振动水平的振动振幅关系。 你觉得振动在多长时间超过了允许值？ 图23表示检测到同一轴承故障的时域波形图，进行FFT变换(a )位移频谱图(b )速度频谱(c )加速度频谱，图23用300RPM的送风机测定振动位移、速度、加速度的比较，你认为振动超过了允许值多少？ 请注意，在每个频谱图中，频率是300CPM的峰值，这是工作速度频率(通常为1XRPM )。 但是，三个频谱图注意到了在从位移频谱向速度频谱、加速度频谱变化的过程中，1XRPM的峰值越来越小。 虽然在图23A的位移频谱中明显以1rpm为主，但图23的速度频谱稍高于第二或第三峰值，而在加速度频谱中几乎没有1rpm的峰值。 从图23可以看出，振动分析家能否看到对他的频谱图极为重要的轴承故障频率，主要取决于他的测量幅度类型的选择。 关于轴承故障频率4860CPM和9720CPM，注意到该频率在速度和加速度的频谱图(图23B和图23C )中已明确，在4860CPM左右等距离的两侧存在频率边带、频率边带，存在轴承显着的磨损问题注意，在位移频谱图中几乎失去了4860CPM的边缘频率分量，而轴承的第二特征频率分量9720CPM也完全消失。 这是因为位移频谱被“放大”，或者有强调低频振动来压缩高频成分的倾向(图22 )。 另一方面，加速度频谱强调高频成分，有压缩低频成分的倾向。 你觉得振动在多长时间超过了允许值？ 参照图22，注意到在大多数旋转设备中，速度频谱具有比位移频谱和加速度频谱更宽的频率使用范围。 考虑到速度频谱的这个特性和速度频谱和振动强度的直接关系，振动速度被认为是最高的振动测量单位(特别是频率小于2000Hz的情况)。 机械振动位移、加速度、速度比较、振动的时域波形、名称波形名波形、某些振幅参数的定义、瞬时值(Instantvalue )振动的任一瞬间的数值。 “峰值”振动从平衡位置偏移最大。 “平均绝对值”的“平均值”也称为平均值或直流分量。 有效值、xp、x=x(t ) .每个幅度参数是常数，并且具有相互关系的峰值xp=A； 峰值xp-p=2A平均绝对值xav=0.637A有效值xrms=0.707A平均值、简单谐振的振幅参数、复杂振动的振幅参数、各振幅参数随时间变化，彼此没有明确的关系，振动监视的特征值、位移峰值：正、正在一台设备上不同位置测得的速度有效值中最大的被称为该设备振