设备故障诊断技术及振动监测的应用

1、设备故障诊断技术及振动监测的应用一、设备故障诊断设备故障诊断技术是以理解和掌握设备使用过程中的状态，确定其整体或局部是否正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障及判断开展趋势的技术。通俗地说给设备看病的技术。这里所指的设备可以是动态的如各种回转机械也可以是静态的如容器、管道、阀门，还包括电器设备设施。设备故障诊断技术属于信息技术范畴，它是利用被诊断的对象所提供的一切有用的信息，经过分析处理以获得最能识别设备状态的特性参数，以便做出正确的诊断结论。信息通常有三个主要环节：1信息的采集2信息的分析处理3状态识别、判断和预报。这三个环节是连接的且是互相关联的。信息技术并不等于诊断技术，使信息技

2、术能更好为设备诊断效劳需有二方面的知识面1关于设备故障或失效机理的知识2关于被诊断设备的知识如设备的构造、安装、运行、维修等多方面的知识。未对被诊断设备的透彻理解，单一信息分析也难以到达全面正确的诊断。随科学及技术的开展，设备的先进性不断创新，从而设备的操作技术日趋简单，但维修技术特别是早期故障诊断已显得非常重要。同时设备故障的多样化及复杂性，需要作综合分析，已不能用一、二种方法解决所有设备的诊断。设备诊断技术的应用目的在于将设备的故障管理从传统的以个人或少数人的感观对设备状态进展判断上升到运行信息技术包括计算机诊断技术的应用到达设备维修管理有质的上升。尽量防止或减少设备事故，降低停机率，降低

3、维修本钱，防止过度维修及失修，使设备设施能在平安、可靠、保护环境和节能的情况下运行。设备故障诊断技术只有与先进的设备管理体制和维修技术结合才能发挥其更大的优越性。设备诊断与医学诊断比照设备诊断与医学诊断比照医学诊断方法设备诊断方法原理及特征信息中医：望、闻、问、切西医：望、触、扣、听、嗅听、摸、看、闻通过形貌、声音、温度、颜色、气味的变化来诊断听心音、做心电图振动与噪声测量通过振动大小及变化规律来诊断量体量温度测量视察温度变化验血、验尿油液分析观察物理化学成分磨粒形态的变化量血压压力应变测量观察压力/应力变化X光检查、超声波查非破坏性检查、监察观察内部机体缺陷问病史查阅技术档案找规律、查原因、

4、作判断二、状态监测与设备诊断技术机械故障诊断的根本方法分类，一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精细诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损剩余物测定法、机器性能参数测定法。机械故障诊断中常用根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线曲线的形状类似浴盆的剖面线，被称为浴盆曲线。横轴包括1、磨合期2、正常使用期3、耗损期；轴包括1、绿区故障率最低，表示机器处于良好状态2、黄区故障率有抬高的趋势，表示机器处于警械注意状态3、红区故障率已大幅上升的阶段，表示机器处于严重或危险状态，要随时准备停机状态监测通常指通过测定设备的某

5、个较低为单一的特征参数，如振动、温度，来检查其状态是正常或异常及其严重程度。当到达某一设定值极限值就应停机检修。状态监测通常用较简单的，容易使用者掌握的仪器。也被称为简易诊断。与点检相结合能到达较好的效果。设备诊断技术不仅要检查设备状态是正常或异常，还要对设备故障的原因、部位以致严重程度作深化分析做出判断。定量掌握设备的状态。也被称为精细诊断。正确处理简易诊断和精细诊断的关系在设备诊断应用中至关重要。设备诊断技术适宜应用于1、重大关键设备，包括无备用的主要设备。2、不能接近检查、不能解体检查的设备3、维修困难、维修本钱高的设备4、没有备品备件或备品备件价格昂贵的设备5、从人身平安、环境保护等方

6、面考虑，必须用诊断技术的设备。三、振动监测技术及应用在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，特别是回转机械中；振动监测是最普遍应用的根本方法。当机械内部发生异常时，通常情况下都会伴随出现振动加大及性能的变化。可以在不停机或解体的条件下，通过对振动信号的测量和分析，诊断机械的劣化程度及故障特征。振动的定义：物体或某种状态随着时间往复变化的现象表示振动的三大要素：振幅、频率、相位概括为能量。回转机械中，振动法最实用有效，辅之以可结*用油分析振动的分类：1、按规律：简谐振动周期振动；非简谐振动和随机振动非周期振动2、按产生原因：自由振动、受迫振动、自激振动和参变振动等3、按自由度：单自由度系统、多自由

7、度系统和弹性振动4、按振动位移特征：角振动和直线振动5、系统构造参数：线性振动和非线性振动在机械故障诊断中，着重关注振动规律和产生原因两项内容。自激振动指在非线性机械系统内，由非震荡能量转换为震荡鼓励所产生的振动。自激振动是在没有外鼓励作用的条件下产生的。特征：1、随机性。2、振动系统非线性特征较强时才足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转换为系统振动能量。3、自激振动与转速不成比例。4、转轴存在异步涡动。5、振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分，而稳态时，波形是规那么的周期振动，与一般的强迫振动近似的正弦波有区别。常见故障中有喘振、油膜振荡强迫震动是受外力作用下被迫的产生一种震动

8、强迫震动必须是被动的特征：1、物体在简谐力作用下产生的强迫振动也是简谐振动，其稳态响应频率与鼓励力频率相等。2、振幅B的大小除了与鼓励力大小成正比，与刚度成反比外，还与频率比。阻尼比有关。3、物*移到达最大值的时间与鼓励力到达最大值的时间是不同的，两者之间存在有一个相位差。常见故障中有不对中、轴弯曲、齿轮缺陷、不平衡、机械松动、轴承故障、皮带传动故障。等。1、有关振动的根本参数：1振幅：代表振动的大小与设备或机械组件损坏的严重程度。振幅的单位有：位移值m或mm；常用于固定型非接触式位移量测；低频或低转量测时使用；速度值mm/sec；普遍使用于各种机械之振动量测；不管高频或低频皆适用；.ISO标

9、准所使用的单位RMS值。加速度值cm/s2g：高频检测时使用；最常使用于轴承检测；振动冲击能量之检测。振动的幅值：、峰值；单峰p、双峰(p-p)、平均值半周期内的加权平均值X(av)、均方值振动能量的平均值X)有效值均方值的平方根X(rms)频率的单位有：每相位的单位为：计算振幅时需以均2频率：代表振动的成因，分析设备或机械组件振动损坏的要素之一。秒发生次数Hz或CPS、每分钟发生次数CPM3相位：代表测点间振动的互相关系，设备或机械组件的运转模态。相位：相位一样时产生合拍共振，相位相反时消振4、能量：代表振动的破坏力，设备或机械组件损坏的冲击状况。方根值rms表示2、振动的测试：量标和量值的

10、选用：量标：位移、速度、加速度位移：应用于低频如桥梁、建筑、构件；高速旋转机械对旋转精度要求较高的场合速度：应用于评定设备的振动强度加速度：应用于高频振动、宽频宽的测量及冲击试验。量值：峰值、有效值、平均值有效值反映振动能量大小；同时兼顾振动时间的历程。在评定机械振动的量级主要用速度及加速度3、机械振动分类1机械设备分类振动标准需求，参照ISO标准I类：小型机械，15KW以下电机II类：中型机械，15-75KW电机AIII类：刚性安装的大型机械等IV 类：柔性安装的大型机械等V 类：刚性安装的往复机械等VI 类：柔性安装的往复机械等说明：振动评定以I类机械为准，类别之差为倍4dB。即I类X1;

11、II类；III类；IV类X4;V类和VI类可适当放宽，分别。db PRDFTEQHNIKAGEhrwcHd Vlfwi 令2振动强度等级:Ml*UTVE9-HHB-，基任级别状态1蹶良好2B级允讦3微菽差4设不允许3机械设备振动分级标准振动强度范围机轼设备分类分级能围振动速度有效值VDTL5（IYQ11/S）rfBI11IIIIVo.ii<01181AAAA0.18C.11-0.10050.28c.ims890.45目R.45P3071C.45-0.71971.120.71-112101B1.81.12-1.2105B工芯1K-2g109CB4.528-4.5113CB7.145-711

12、17DC11.27.1-11,121DFc15125D2318-2£129D4528-451327145-711374旋转机械的振动产生故障分析发生频频率特征主要异常现象振动生威特征率低频IsRPM不平衡转子轴周边质重不均振动频率与旋转频率一致.般1宓PM时常NmRPM有时3或4xFtPM不对中或轴弯寐轴器连接的两轴中心线偏移。片笥/率一三瓶转防率一故式=梏转豺率.成倍一般IdOxKPM机械松动基而螺丝松动或轴承磨损引起由振天.振动频率含有施转频率的高次成分齿轮啮合频率（转速X齿数量及其谐波齿粉映陷齿轮啮合缺陷1、2、3、和4xf<PM皮带传动故障传动带或带枪就陷中频1/或1凸

13、蛆PM42%-43%轴承故6氧油膜振荡较多发生在定期给油的滑动轴承上或濠动轴承盖松南xRPM轴承盖松动由轴承的力学特征引起的振动振动频率是轴的固有频率压力脉动振动频率与旋转频率一致.泵、风机产生压力，涡带通过涡奔部位，流体、压力变动.当压力机构有异常时就产生压力脉动叶轮叶片叶轮与涡壳可于扰、扰动塔加局频气浊流体机械中，由于局部压力降低，产生气泡，气泡压力噌高，破灭时即产生高频振动并有音响。流体育振动流障机械中，因压力机构异常或密封机构异常等产生的一种涡流，一般是随机高频振动和音响临界转速滞后回旋通过轴的临界转速瞰起的振动在高速时仍出保持.RPM:每分钟转速四、振动数据的采集及分析：振动数据的采

14、集主要用测振动仪。在简易诊断中一般采用接触式手持振动仪。可直观显示位移、速度、加速度。假设设定了容许值，在超出时将会报警。只有简易诊断中发生的异常难以作出判断，需进展频谱分析时才使用精细测振分析仪。由于仪器价格高、并对使用者需有较高的专业知识。通常由专业分析机构完成。数据采集点。振动数据的采集点每次应一样，只有这样前后的数据才有可比性。采集点的设置要合理，如回转机械至少在径向垂直和程度成90度角各取一点。有条件时轴向取一点。测点的外表状态很能重要，应平整可接触良好。数值要求为三次测量的平均值。简单的数据分析采用比较法：绝对判断；1比照与原始数据变化。此数据可以在设备安装调试完毕后检测获得，也可在磨合期完毕，进入稳态日获得。2对照相关的标准，如ISO1372,ISO10816-3;国