风电故障诊断技术--20070516.ppt

故障排除技术-振动测试shilei 2007年05月-以可靠性为中心的维护，第1步：损坏后维修，第19840950196097019801980198019902002010，第2步：定期大修操作的计划控制系统中出现体积大、速度慢的计算机据外国企业的统计，采用诊断技术后事故率可以降低75%，维修成本可以降低25%到50%。-由于以可靠性为中心的维护，旋转装置70%以上的故障可以根据振动值的变化来表示，因此，基于前期维护，工作的设备50%以上通过振动信号的变化进行分析，并在设备故障停机前及时解决。据外国企业的统计，采用诊断技术后事故率可以降低75%，维修成本可以降低25%到50%。机械振动是一个名词，指在平衡位置附近前后移动时随时间变化的物体运动。机械振动通常用相应的幅度、周期(频率)和相位来描述，是描述振动的三个基本参数。振幅：表示机械振动强度的表示，也是表示机械振动严重性的重要指标，即物体的动态运动或振动的振幅。振幅的大小可以表示为峰值(p-p)、单峰值(0-p)、有效值(RMS)或平均值。-名词术语，周期：物体完成完全振动所需的时间，用T0表示。单位通常显示为“秒”。例如，钟摆的周期是锤子从左向右移动，然后从右向左移动回起始点所需的时间。频率：表示单位时间(1秒)内振动物体产生的振动次数，即Hz为F0。显然F0=1/t0。旋转机械的振动有以下有趣的频率：a)旋转轴的旋转频率；b)各种振动成分的频率；c)机器本身和基础或其他附件的固有频率。-名词术语，相位：在旋转机械测量中，表示特定瞬时机器的频率选择振动信号(例如，基准频率)和轴上的特定固定标志(例如，键相位设备)之间的相位差。振动速度相位高级振动位移90；振动加速相位高级振动速度90；振动加速相位高级振动位移180。-术语，-振动传感器，现场振动测试使用的传感器一般有四种：非接触涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和复合传感器(由非接触传感器和惯性传感器组成)。每个传感器都有自己的频率响应特性，并确定其工作范围。-振动传感器，-了解常用的地图-时域波形，通常是随时间变化的信号变化规律。默认情况下，应用如下：1)可以根据纵坐标比例知道信号大小。(2)根据横坐标刻度大致确定特定股东波数成分，(3)在时域波形中更容易发现特定周期性或脉冲冲击信号。-公共地图-反映机械振动振幅和相位速度变化的关系曲线福特。横坐标是旋转速度，纵坐标有两个，一个是振幅峰值-峰值，另一个是相位。-常用地图-podeto，poded图形显示转子系统的振幅和相位。转子系统的临界速度；转子系统的共振放大系数(q=amax/)；典型的小型单位q为3 5或更小，大型单位为5 7。超过上述值很可能不安全。转子的模式；系统的阻尼大小；转子的机械偏差和电气偏差大小；转子是否引起了热弯曲。该数据可以得到转子的动平衡状态和振动体的刚度、阻尼特性等的动态数据。，-常用地图-比波得图更直观的波得图的极轴表示。带有旋转向量的点表示旋转转子的轴心。在每个速度下，该点处的极半径表示轴的径向振幅，即极坐标的角度振动的相位角度。-通用图-光谱瀑布图，即光谱瀑布图，在关闭(或正常运行)时在特定点连续测量的光谱集的时间顺序下的三维光谱。z轴与时间轴上相同次频率的一组光谱线平行。在图表上可以清楚地看到不同频率的振幅如何随时间而变化。-公共贴图-轴心轨迹，即转子轴心点在通常垂直于轴轴的平面中移动的轨迹。-公用图-轴轨迹图，-公用图-可用于显示和记录设备运行时系统的通过频率振动、每个频率组件的振动、相位或其他流程参数随时间的变化情况的振动趋势图。-典型映射-波形频谱，-疑难解答，-疑难解答-疑难解答-疑难解答-疑难解答-疑难解答-不平衡，不平衡是各种旋转机械中最常见的故障。转子不平衡的原因有转子结构设计不当、机械加工质量偏差、装配错误、材料不均匀、平衡精度低等多种。操作中耦合的相对位置变化；腐蚀、磨损、介质缩放不均、脱落等引起的转子部件缺陷；转子由于疲劳应力，导致转子元件(例如叶轮、叶片、周长、肋等)部分损坏，脱落，造成碎片飞落。-故障诊断-不平衡，(1)时域波形近似正弦波。(2)光谱能量集中在基本频率上。小谐波出现了，表示“杉树的形状”。(3)在临界速度下，振幅随转速的增加而增加。在临界速度以上，速度增加振幅倾向于较小的稳定值。速度接近临界速度时，会发生共振，振幅具有最大螺距。振动幅度对速度变化很敏感。(4)作业速度恒定时拓扑稳定(因此可以轻松实现动态平衡)。(5)转子的轴轨迹是椭圆的。(6)在轴轨迹上观察进动特征是同步正向运动。-故障排除-不平衡，故障排除-不平衡，故障排除-不平衡，故障排除-否，转子故障通常表示相邻两个转子的轴心线和轴承中心线的倾斜或偏移量。转子故障可分为耦合故障和轴承故障。耦合可分为错误的平行、错误的偏转和错误的平行偏转。平行不正确时，振动频率是转子功率频率的两倍。如果偏转不正确，则向联接器添加弯矩，以减小两轴中心线的偏转角度。轴每旋转一周，弯矩作用方向就会交战一次，因此角度不匹配增加了转子的轴向力，从而使电子在潮湿中产生工频振动。平行偏转误差是以上两种情况的组合，使转子在半径和轴方向上振动。轴承不正确实际上反映了轴承高度和轴中心位置的偏差。轴承不正确，轴系统的负载重新分配。负载较大的轴承可能会发生高谐波振动，负载较轻的轴承可能变得不稳定，轴的临界速度可能会发生变化。-故障排除-否，(1)故障特性频率是每个频率的2、1倍和相应的谐波。(2)随着转速的增加，对产生错误的转子的激励力将平方，因此高速旋转机器应该更加关注转子的要求。(3)激励与美中量成正比，随着美中的增长线性增加。(4)一般轴心轨道为新月形、香蕉形，严重的双中不良时轴心轨道可能出现“8”字形；(5)如果轴系统的误差太大，耦合不符合相应的运动条件，导致转子运动中产生巨大的附加径向力、轴向力和附加弯矩，使转子异常振动，轴承过早损坏，对转子系统产生巨大的破坏力。-疑难排解-否，疑难排解-否，疑难排解-轴承错误，自然频率分析是实施滚动轴承振动诊断的基本方法。滚动轴承的振动频率配置非常丰富，图4-6轴承零部件疲劳管接头每个零部件都有自己的故障特征频率。因此，频谱分析不仅可以确定轴承是否有缺陷，还可以准确地确定轴承中损坏的零部件部分。早期轴承振动信号是高频信号，早期故障的振动信号很微弱，经常被其他相对强的振动淹没，因此通过振动信号的频率分析，可以防止泄漏检测情况。-故障排除-轴承故障，(1)疲劳脱层损坏轴承发生疲劳脱层坑，在轴承操作过程中，碰撞引起冲击脉冲。轴承剥离坑中碰撞引起的冲击的脉冲宽度一般为微秒级。力的频谱宽度与脉冲持续时间成反比，因此其频谱可从直流扩展到100500kHz。疲劳剥离损伤可以在较大的频率范围内引起轴承传感器系统的固有振动。在简单的情况下，碰撞频率等于滚动流道的通过频率或滚动主体的旋转频率。(2)磨损表明振动信号强的随机性，但随着磨损的进行，振动加速度峰值和有效值慢慢上升。如果不发生疲劳剥离，最终振动振幅会比原来增加很多倍。(3)粘合带是指轴承中金属和金属之间直接接触，使润滑剂恶化，甚至发生碳化，最终导致轴承卡死亡。轴承运转过程中粘合轴承发生的振动加速度比其温度变化更早地预测粘合发生。-故障排除-轴承故障-滚动轴承中的一个零部件发生部分损坏时，机器在运行过程中产生相应的振动频率。这也称为故障特征频率和轴承通过频率。每个组件的通过频率计算如下：内环通过频率是单位时间内内环的损坏点与滚动实体接触的次数：-故障排除-轴承故障，外环通过频率是单位时间内和外环的损坏点与滚动实体接触的次数：滚动实体在单位时间内滚动实体的损坏点与内环接触的次数：笼通过频率：-故障排除-轴承故障，-故障排除-发电机如果在发电机前轴承振动频率区域放大，主要为10.986Hz和2，3，4.你可以看到谐波。这可以判断马达轴承保持架有故障。-齿轮箱故障诊断-一般故障形式，1，齿表面磨损2，齿表面粘合磨损3，齿表面接触疲劳4，弯曲疲劳和碎齿5，轴不平衡，未中和和弯曲6，滚动轴承故障，齿轮箱故障诊断-一般故障形式，齿轮磨损磨损油不足腐蚀磨损以化学腐蚀为基础，是伴随机械磨损的损伤形式。齿轮齿面冲击磨损传动齿轮在移动齿轮时，经常会对齿面施加冲击载荷，从而使齿面磨损。1.齿侧磨损，-齿轮箱故障诊断-一般故障形式，2，齿侧粘合和擦伤，齿轮2啮合时有齿侧的金属，发生粘合磨损是在一定压力下直接接触，在“焊接接合”后有相对运动，导致金属从齿侧撕裂或从一个齿转移到另一个齿，从而造成损坏的现象。粘合磨损的宏观特征是在滑动速度方向上有深度、宽度不同的齿的齿和齿根部分比较严重。冷粘合撕裂是在重载低速驱动下形成的，局部压力高，表面油膜破裂，在齿金属表面发生直接接触。热粘合撕裂通常在高速或中速变速器中，牙齿表面接触点的局部温度上升，导致油膜和其他表面膜破裂，表面金属熔合并撕裂。-齿轮箱故障诊断-常见故障形式，3，齿面接触疲劳，齿轮啮合过程中相对滚动和相对滑动。这两种力的作用导致了齿轮表面层深处产生脉动周期变化的剪切应力。齿表面反复作用这种剪应力，因局部金属剥离而受损。在麻点和疲劳剥离齿轮接触应力下，工作表面有白点，片状疲劳损伤，称为麻点疲劳剥离。-齿轮箱故障诊断-一般故障形式，3，齿面接触疲劳，浅疲劳剥离大于麻点剥离，深接触疲劳剥离损伤称为浅疲劳剥离。鳞片状，通常坑深约0.4毫米，但在硬化层深度内。经过硬化层疲劳剥离表面强化处理的齿轮在工作中脱落了大块，深度达到硬化层的过渡区域，称为硬化层疲劳剥落。-齿轮箱故障诊断-根受到脉动周期的弯曲应力，例如一般故障形式、4、弯曲疲劳和断齿、齿负载的悬臂梁。如果此循环应力过高，则根部将出现裂缝，并逐渐扩大。当剩馀部分承受不了外部负载时，会发生断裂齿。-齿轮箱故障诊断-一般故障形式、5轴不平衡、不一致和弯曲、轴的严重不平衡通常发生在以下方面：1 .制造工艺和加工存在问题，新制造的轴出现严重不平衡。2.使用过程中，轴受到过度瞬时冲击载荷的影响，产生弯曲或永久变形。3.长期在较大的部分负载条件下工作，疲劳会导致永久性变形。-齿轮箱故障诊断-一般故障形式，6，滚动轴承故障，滚动轴承一般故障形式(内环、外环或滚动主体上的弯管头和疲劳剥离，框架损坏)。-齿轮箱故障诊断-一般错误(齿错误)，特性为：(1)。齿轮啮合频率和相应的谐波作为载波频率，齿轮所在的轴频率转换和相应的倍频调制频率的啮合频率调制。一般齿误差产生的调制边缘带以一次频率调制为基础，边缘带的振幅较小。在齿误差严重的情况下，由于激发能量大，齿轮的固有频率被激励，齿轮的每个阶固有频率被用作载波频率，齿轮位置轴频率转换和倍频调制频率的齿轮谐振频率调制。(2)振动能量有所增加，包括有效值和峰度指标。(3)。包络能量，包括有效值和峰度指标，在一定程度上增加。-齿轮箱的故障诊断-一般故障(齿误差)，-齿轮箱的故障诊断-一般故障(齿轮的均匀磨损)，主要特性如下：(1)。齿轮啮合频率及其谐波振幅大大增加，度数越高，振幅越大；(2)振动能量(有效值)大大增加。-齿轮箱的故障诊断-一般故障(齿轮的均匀磨损)，-齿轮箱的故障诊断-一般故障(轴不正确)，主要特性如下：(1)齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在的轴变频和倍频为调制频率的啮合频率调制；(2)齿轮啮合频率和谐波幅度增加；(3)振动能量有所增加，包括有效值和峰度指标；(4)包络能量有所增加，包括有效值和峰度指标。-齿轮箱故障诊断-典型故障(箱共振)，齿轮箱共振是严重故障形式，一般由箱外的其他激励，刺激箱的固有频率，形成共振。外部激励必须是振动能量很大的激励。盒谐振时振动信号可以根据共振发生情况分为两种，不论是否调制。外壳共振时齿轮箱振动信号的主要特征如下。(1)齿轮箱外壳的特定阶固有频率成分占支配地位，其他频率成分的振幅很小；(2)振动能量(有效值)大大增加-齿轮箱故障诊断-典型故障(箱谐振)，箱谐振调制时齿轮箱振动信号的主要特征如下：(1)以箱固有频率、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其高谐波为中心频率、弯曲轴的频率转换和高谐波为调制频率的调制边缘带；(2)齿轮啮合频率和谐波振幅明显增加。(3)振动