振动诊断技术

振动诊断技术一、识别故障的一般方法和步骤搜集和掌握有关的知识和资料：机器结构性能资料包括机器的工作原理，机器在整个生产过程中的地位和作用，重要的动态参数如驱动功率压力、转速变化范围、电流、电压、温度等，机器结构组成和参数如轴承形式、密封结构、联轴器结构、齿轮齿数、叶片数、共振频率、临界转速等.操作运行情况包括负荷及其变化情况、润滑情况、启动和停机情况、工艺参数变化情况等，机器周围环境的影响包括温度、湿度、与其他机器的关联、地基沉降、电压波动等因素对机器性能的影响。故障与维修情况包括上次大修时间、大修时作过哪些调整、运转以来发生故障及对故障处理情况的记录和档案、机器的薄弱环节及预计容易发生故障的类型和部位、同型号同工作条件下其他机器的故障情况等。振动数据采集仪器配置设备振动诊断系统可以是微机系统，也可以是专用仪器。由于微机系统具有很多优点，所以被广泛采用。是以便携式微机为主机的离线设备监测和诊断系统。是在线监测和诊断的计算机系统。参数设置采集振动数据时，首先要设置仪器的数据采集参数，这些参数主要有最高分析频率、采样频率、采样点数(数据长度)、触发方式、放大倍数、AC/DC选择、传感器灵敏度等。最高分析频率fm。指需要分析的最高频率，也是经过抗混滤波后的信号最咼频率。最咼分析频率选取决定于设备转速和故障性质。例如，诊断常见的不平衡、不对中、机械松动及电机转子故障时，特征信息包含在频谱的10Xr/min范围内；滚动轴承的故障信息在内外滚道、保持架及滚子等的故障特征频率及其低次频处，这些故障特征频率与机器转速及轴承构造参数有关；滚动轴承疲劳故障信息在与转速有关的某些高频区域；滑动轴承油膜涡动引起的振动频率主要在(0.42〜0.48)Xr/min区域；齿轮箱故障信息在齿轮啮合频率以及齿轮的固有频率附近；而叶轮叶片故障信息则在叶片通过频率、转频及它们的谐频处等。最高分析频率应适当高于上述各故障信息所在的频率范围。若对于频谱的频率分辨率没有太高的要求，一般来说，采样点数设为1024便足够了。有时需要作时间频率三维谱图，采样点数可设置为8192甚至更多。触发方式一般设置为内触发。在作现场动平衡需要测量相位或作阶比分析时，要求以转速脉冲信号适当分频后作为数据采集的外触发信号。此时，应设置为外触发，同时在外触发端口引入触发信号。放大倍数一般能够自动改换，即根据信号幅度自动选择放大倍数，以使放大后的信号幅度满足转数转换的要求。如果仪器不能自动转换放大倍数，则需预先测试或估计出信号的最大可能幅度，然后人工设定放大倍数，使放大后的最大信号幅度不超过允许幅值。传感器灵敏度设置，在输入传感器灵敏度数值后，时域和频域幅值谱纵坐标单位为与灵敏度相应的力学单位，若不输入灵敏度数值，则时域和频域纵坐标为伏（V）。例如，加速度传感器灵敏度以V/（m/s2）为单位时，时域和频域幅值谱纵坐标单位为m/s2；加速度传感器灵敏度以V/g为单位时，时域和频域纵坐标单位为重力加速度。有些情况下，为了确定或排除某些可能的故障，需要进行一些辅助测试。这些辅助测试包括：变转速振动测试；变负荷振动测试；变润滑系统参数（油温、油压）振动测试；启动或停车过程振动测试；共振频率测试；机壳、基座或管道某些部件的测试。二、故障分析与诊断根据振动信号识别设备故障是件难度很大的工作。这主要是因为：同一故障可以表现出多种症候，同一症候可由不同故障引起，不同类型的机器，其故障与症候的对应关系可能不完全一样，这种对应关系又与运行条件、环境条件、故障历史及维修情况有密切联系。在故诊断中，熟悉和掌握机器的结构、特性、使用和维修情况以及实际诊断经验都是很重要的。1、注意发展和变化在分析和诊断故障时，应注意从发展变化中得出准确的结论。单独一次测量往往难于对故障判断有较大把握，反复多次的追踪测量和分析能使诊断更接近于真实情况。为此应注意积累和研究机器正常运行状态下的振动数据，包括基频的幅值和相位、次谐波和高次谐波的幅值和相位、其他重要频率分量的幅值、时域波形以及轴心轨迹的形状、大小和旋转方向等。对当前机器的振动信号进行各种观察和分析时，应与正常运行状态下的振动进行比较，注意哪些参数发生了变化及变化程度如何例如：基频分量变化不大而2倍频幅值明显增大可能说明不对中加剧；喘振使轴向振动变化明显；不平衡增大使水平和垂直方向振动同步增长。趋势分析也是有效的方法，不但分析振动有效值或峰峰值变化趋势，而且分析基频、1/2倍频、2倍频等各频率分量的变化趋势，从而得出振动是稳定不变、逐渐上升、时升时降还是迅速增大等信息。例如，不平衡加大使振动缓慢而稳定上升，叶片断落则使振动幅值突然上升。2、分析振动的频率成分每一种引发异常振动的故障源都产生一定频率成分的振动，可能是单一频率，也可能是一组频率或某个频带。根据振动信号的频率组成，可以很快排除一批不可能出现的故障，将注意力集中在几个可能的故障原因。一般说来：不平衡主要引起基频振动；不对中不但影响基频振动，还可引起2倍频及其他高倍频振动；滑动轴承油膜涡动的振动频率为（0.42〜0.48）Xr/min；油膜振荡的振动频率为转子一阶临界转速率；转子与固定部件之间的摩擦激发较宽频带的振动，可能包括基频、倍频、次谐波、转子零部件固有频率；转子组件松动的振动频率以基频为主，可能伴有倍频或l/2Xr/min、1/sXr/min等分数倍频。3、分析振动的方向性和幅值稳定性一般说来：不平衡量增大，则径向水平、垂直两个方向的振幅同时增长;不对中径向振幅增大，但同时还可引起轴向振动；基座松动时垂直方向振动明显大于水平方向振动；转子组件松动引起的振动，其幅值不稳定；油膜涡动和油膜振荡则以径向振动为主，振幅不稳定；转子裂纹引起的2倍频振动，水平方向和垂直方向的振幅大小相近。分析各频率成分的相位不平衡引起的基频振动分量与转轴相位标志之问的角度（即基频分量的相位）保持不变，水平方向与垂直方向振动相位相差约90。。平行不对中引起的径向振动在轴两端反向，即相位相差180。角不对中引起的径向振动在轴两端同向，即相位差为零。4、边频分析在齿轮箱故障诊断中，常见到具有复杂周期结构的振动频谱。频谱中有轴转动频率谐波。之间调制产生的边频族。实际上，一对齿轮的啮合频率及其谐波频率是载波频率，而齿轮偏心、齿问游隙、齿的个别损伤及轴本身故障产生的每周一次振动成为调制信号，调制结果使两边产生频率问隔彼此相等的边频族。所以，频谱上