基础知识-状态监测与故障诊断入门

状态监测与故障诊断入门

——理论、基础与案例BHXZ&DSE@BUCT内部培训交流会江志农关于BH5000系统的基本结构—从监测诊断的角度为什么要做状态监测和故障诊断？怎样监测机组？又是依据什么作诊断？关于BH5000中专业图谱的问题：各种图谱对监测、诊断起到什么作用？这些图谱又是如何得到（绘制）的？用户会如何使用（察看）这些图谱？关于BH5000中信号特征的问题：信号分哪些种类？各有哪些特征量？各种特征量起何作用？各类信号如何获得（从机组到客户端都经历了哪些历程）？关于BH5000中信号判别的问题：什么是“正常”的信号？什么是“不正常”的信号？如何判别？信号“不正常”的原因有哪些？如何处理非正常信号？总体内容概要Part1of2总体内容概要Part2of2振动信号测量与分析基础：振动信号类别及测量方法（传感器、测量部位、测量意义）信号处理、特征提取基本概念（信号三要素、采样定理、整周期采样）频谱分析（栅栏效应、频谱泄露、加窗、校正）其他分析（瀑布图、轴心轨迹、开停车分析）状态监测与故障诊断“窥门”：转子在机器中的运转状态（旋转方向，正/反进动，传感器安装要求）诊断发展史和现状中的重要发现和观点（频谱的引入、机理的研究）机器/机组的分类，诊断方法：离心压缩机（转子类）故障诊断基于5000的案例分析冲击类故障诊断：轴承/齿轮箱故障分析手段：解调、包络、gSE值基于500的案例分析（各种离线分析仪器BH500、CSI、SKF）最后一讲的内容信号处理、特征提取基本概念（采样定理、整周期采样）采样定理：用Matlab

ShowDownSampling.m演示一个欠采样的例子频谱分析：(栅栏效应，加窗

频谱泄露)

校正用LabvIEW&MATLAB演示栅栏效应、频谱泄露、加窗其他分析（轴心位置、轴心轨迹、开停车分析）开停车分析：展示最基本的Jeffcott转子模型的分析，结合《转子动力学》转子在机器中的运转状态（旋转方向，正/反进动，传感器安装要求）冲击类故障诊断：轴承/齿轮箱故障分析手段：解调、包络、gSE值基于500的案例分析现场案例：基于5000C系统的案例旋转机械分类：加矩形窗效果示意图变换变换变换这是傅里叶变换的固有性质，人为因素和手段无法彻底抗拒，只能尽量权衡！更深层次的物理意义，是测不准原理(IndeterminatePrinciple)，时频两域无法同时无限增加精度……—除非创立新的数学理论，发现新的物理定律；国外已经有人在做这方面研究，并有一些成果，如：RobustIndeterminatePrinciple,CompressiveSensing为什么监测诊断真实照片为了让机器能够安全平稳地为人类工作，人们也想尽了办法来呵护机器！看了关键机组运行的车间，我感到，这不仅仅是车间，简直就是机器的ICU类似原动机-变速箱-被驱动机的结构很常见！让我们看看为了“呵护”机器，人们都做了哪些工作

（仅限于监测诊断方面）径向位移传感器测量部位：轴颈轴向位移传感器测量部位：轴颈轴承温度传感器测量部位：轴承1H1V1A1、1A25000系统中，最常用的振动传感器！劳苦功高！与传感器/测量位置一对一关联的重要标记：仪表位号！问题：5000系统中哪里记录仪表位号？用户哪里可以看到仪表位号！辽化电厂汽轮机组问题：从机组的铭牌上，可以获取哪些信息？数采工控机与中间件服务器中间件服务器（转发储存数据）数采（采集发送信号）网线(数据传输)同轴电缆(信号传输)机柜(隔离保护)振动信号转化为电信号后的传输过程信号由DCS面板接出机组上的振动传感器光纤传输数采采集、计算后的数据网络传输客户端计算机及其显示界面数据采集软件中间件服务软件客户端软件运行平台：工控机支持软件：NIDAQ运行平台：中间件服务器支持软件：SQLServer运行平台：客户端计算机发送助手软件5000系统的软件结构现在，来看一下网络化实时监测诊断系统的整体结构~~~~各分公司内部局域网网络化设备监测诊断信息管理系统现场掌上巡检仪……Internet机泵群重要机泵往复压缩机关键机组……监测诊断系统远程实时监测诊断系统自动诊断专家系统人机诊断专家系统离线掌上智能巡检系统临时在线监测诊断系统防爆箱控制室DCS系统防爆箱防爆箱BENTLY3300/3500等中石化内部局域网中石油远程监测诊断中心会诊专家组远程诊断专家北京化工大学监测诊断中心厂级监测诊断中心分公司级监测诊断中心中石油我们先从外围宏观上了解了在线监测系统的组成、结构，现在我们来从内部细观上了解一下振动的产生、测量和分析~~~~这会涉及：振动分析、故障机理、信号处理，是个很有意思世界……可以说：运转中的各种机器，各个部件都发生着不同程度的振动。5000系统重点监测哪种机器的哪个部件的振动呢？答：旋转类机械-如汽轮机（Turbine,透平）、烟机、离心压缩机，即：其主要工作部件—转子旋转运动的机械。因此5000系统的传感器测量到的信号，多数是转子上某些部位的振动情况什么是振动？

—让我们暂时抛开学术上那相对枯燥的定义，先看到以下事实：—让我们暂时先剥开机器的外壳，仅仅把转子拿出来看振动是如何产生又是如何被测量的。—机械产生的振动又会是什么“样子”的呢？机械振动机械振动在特指的机械系统中，我们把所有由质量与弹性的物体组成一个动力系统（不是静态的）产生的震荡运动称为振动。机械振动分类稳态振动周期振动简谐振动周期振动非周期振动衰减振动准周期振动随机振动—这么多的机械振动，我们还是从最简单的一种开始吧！简谐振动

三要素—幅值、频率、相位幅值频率相位振动信号三要素周期：物体作一次完全振动所需的时间，用T表示，单位为秒(s)频率：单位时间内物体所作的完全振动的次数，用ν表示，单位为赫兹(Hz)。圆频率：物体在2π秒时间内所作的完全振动的次数，用ω表示，单位为弧度/秒(rad.s-1或s-1)。简谐振动的三要素—相位1、相位2、初相位2、振动参数、振动术语简介瞬时值(Instantvalue)

振动的任一瞬时的数值。峰值

(Peakvalue)

振动离平衡位置的最大偏离。均值(Meanvalue)

又称平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

又称均方根xpx=x(t)复杂振动的幅值参数正峰值负峰值峰峰值xrms振动测试技术-名词术语通频振动、选频振动、基频振动通频振动：原始的振动波形的峰峰值。选频振动：所选择的频率的振动正弦波的峰峰值。基频振动：与机器工作转速一致频率的振动正弦波的峰峰值，通常又叫做工频振动。正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值正峰值负峰值峰峰值xrms振动测试技术-名词术语同步运动

与转速频率变化保持一定比例关系的振动频率分量。一般是指与旋转频率的整数倍关系或是分倍数关系：1X、2X、3X、1/2X、1/3X异步运动

与转速频率无关的频率振动分量。—问题是：实际信号一般比较复杂，能否用简单的正弦波去描述一个复杂的信号呢？！—几百年前一个叫傅里叶的牛人，给了我们明确的回答—可以！—只要满足几个条件，任何一个复杂的信号，都可以分解为一系列简谐波（正弦波）的和！4.关于频谱的几个其他问题4.1振动信号进行频谱分析4.1.1什么是信号频谱绝大多数机械振动信号是包含各种频率成分的复杂波形，各种频率成分以频率为横坐标,按频率由低到高排列起来的谱图，就叫做频谱。频谱有幅值谱、功率谱、相位谱等，我们常用的是幅值谱，即纵坐标为振动信号幅值。如：横坐标：频率（Hz）纵坐标：幅值(g)机械故障的发生、发展一般都会引起振动信号的频率变化，主要有以下两方面：1）产生新的频率成分2）原有频率成分会增长通过这些变化，可以考察故障的类型和严重程度4.1.2为什么进行频谱分析正常轴承振动信号故障轴承振动信号4.1.3有关采样和频谱的几个基本概念1.采样频率（fs）是指振动信号通过电路传入数采设备后，(通过A/D转换)转化为数字量的速率。也即：每秒钟采得的振动信号样本的点数。如果需要分析的最高频率为fmax，那么根据“采样定理”采样频fs必须至少是fmax的2倍，工程上，一般取2.56倍。fmax最高分析频率此即为“采样定理”！别名：香农采样定理，奈奎斯特采样定理2.采样间隔（Ts）采样频率的倒数，也即：每两次采样之间的时间间隔。3.采样点数（Ns）数采设备采得的振动信号样本点的数目。4.采样时间(Δt)数采设备采得全部样本点所需的时间。5.分析线数(#lines)频谱图上有效的谱线数6.频率分辨率(df，Hz)频谱图上相邻两谱线的频率间隔7.总结上述各参数间关系：8.示例采样点数：1024点（1K）采样频率：2048Hz（2K）采样时间：0.5s采样间隔：约0.000488s分析线数：1024/2.56=400线频率分辨率：2048/1024=2Hz最高分析频率：800Hz—既然如此，怎样直观地展示一个相对复杂的信号到底由哪几个正弦波组成？—答：频谱！—与旋转机械有关的几个概念：基频/工频/倍频/1倍频synchronous同步振动2倍频、3倍频高倍频2X、3X(Alsocalledharmonic,superharmonic,andsupersynchronous.)谐波、高频谐波、超异步残振residualoscillation/viabration

残余振动通频值overallvalue0.5X、0.47X…（Alsocalledsubharmonicandsubsynchronous)亚异步振动、分频这些概念，与转子的转速（rotatespeed）紧密相关工频=转速(rpm)/60,单位：Hz—频谱告诉了我们一个转子振动信号的组成，那么这些组成又能告诉我们什么呢？！频谱分析法：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POPIMOMI1X频率2X频率叶片通过频率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不同联轴节的情况联轴节类型不对中形式振动特征刚性联轴节平行不对中有2X成分角度不对中轴向振动1X成分大轴向振动大，有2X及高次谐波齿式联轴节径向振动可能有2X、3X、4X…

联轴节两侧振动的相位常相反膜片联轴节有nX

成分（n为螺钉数）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...等频率成分转子偏心关于BH5000中专业图谱的问题[注]1.轴心轨迹图2.瀑布图3.单多值棒图4.波德图/极坐标图5.其他（请提出）1.轴心轨迹图图谱对监测、诊断起到什么作用？图谱又是如何得到（绘制）的？用户会如何使用（察看）图谱？轴心轨迹图谱对监测、诊断起到什么作用？1)机组正常时的轴心轨迹图一般比较光滑、规则2)出现故障时，一般伴有轴心轨迹图形状的明显改变。联轴节不对中故障的轴心轨迹图频谱出现2X频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。轴心轨迹图谱如何绘制？有同一测点的V、H两方向的两路振动信号，分别作为横纵坐标绘制而成。下图为传统仪器绘制流程，5000中用计算机实现下述过程由5000系统的硬件、软件完成用户一般如何察看轴心轨迹图？一般先直接察看通频轴心轨迹，再看各个倍频（提纯后）的轴心轨迹图【思考】如何提纯轴心轨迹图？要进行轴心轨迹提纯必须对V、H两路信号进行滤波，只提取设定频率（如1倍频）附近范围的频率成分，5000靠内置的数字滤波算法实现。如何确定1倍频、2倍频、3倍频、1/2倍频是多少？【有键相、无键相两种情况】2.瀑布图图谱对监测、诊断起到什么作用？图谱又是如何得到（绘制）的？用户会如何使用（察看）图谱？瀑布图谱对监测、诊断起到什么作用？见附图能够观察到频谱的动态变化趋势用户一般如何察看瀑布图？有实时、历史两种模式；实时比较简单，程序自动绘制；历史时需要用户选取用户可能会调整视角，调整选取时间段，调整选取点数，点击瀑布图上某次频谱，做细致观察【请补充】【思考】瀑布图的三个坐标各是什么？(瀑布图如何绘制)fAt一个瀑布图目前最多显示__个频谱，哪个频谱是时间上最近的一个？3.单多值棒图图谱对监测、诊断起到什么作用？图谱又是如何得到（绘制）的？用户会如何使用（察看）图谱？开放本图谱的以下问题，请各位回答：1.图谱对监测、诊断起到什么作用？【重点】2.图谱又是如何得到（绘制）的？3.用户会如何使用（察看）图谱？4.波德(Bode)图/极坐标图1.图谱对监测、诊断起到什么作用？2.图谱又是如何得到（绘制）的？3.用户会如何使用（察看）图谱？对监测、诊断起到什么作用?波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)两者所含信息相同，都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。极坐标图上曲线发生的变化，包含了机组状况的信息。虽然不能直接告诉我们变化的原因，但有助于寻找原因、采取应对措施。

—《转子动力学》幅值-转速+相位-转速图=波德图【思考】极坐标图如何绘制？考虑极坐标的概念:极径、极角关于BH5000中信号特征的问题信号分哪些种类？各有哪些特征量？各种特征量起何作用？2.各类信号如何获得（从机组到客户端都经历了哪些历程）？1.信号分哪些种类？各有哪些特征量？

各种特征量起何作用？信号分类：振动类、非振动类(是否合理？)振动类特征量：通频、倍频、残振、直流量、相位、轴位移、直流量沉降量(往复机)……非振动类特征量（过程量）：转速、温度、压力、流量、功率(往复机)……特征量：分别由振动类、非振动类信号计算出来，或直接测量得到。振动类信号由信号计算出的特征值备注加速度gSE往复机速度烈度500位移轴向轴位移5000中主要信号径向通频、倍频、相位、残振、直流量、间隙电压非振动类信号由信号计算/测量出的特征值备注键相流传感器给出脉冲电压信号，由采集卡获取其频率，转速=频率*60转速键相传感器（电涡流）温度传感器给出电压信号，直流量*灵敏度=温度温度压力传感器给出交流电压信号*灵敏度=压力压力………………2.各类信号如何获得（从机组到客户端都经历了哪些历程）？传感器线缆采集系统转接板调理板采集卡工控机软件系统位移信号种类特征量作用（？讨论）轴向轴位移机组安全运行必须保证轴位移在一定范围内轴位移的变化趋势能否反应机组的运行状态径向通频同上倍频倍频分量的大小反应机组的不同故障相位相位变化（尤其是启停车过程中），能否反应机组状态；过临界转速时会有突变，突变量大小取决于机组阻尼、结构等方面因素。绘制波德图、极坐标图不可缺少直流量用于计算轴心位置能够反映传感器是否工作正常残振反应机组运行状态间隙电压*严格来说并非计算出的特征量，但对于轴向振动通道来说计算轴位移必不可少。取决于传感器安装时与轴的相对位置，启停车过程会改变间隙电压。【请大家提问、讨论】针对客户端具体分析、回答关于BH5000中信号判别的问题1.什么是“正常”的信号？什么是“不正常”的信号？如何判别？2.信号“不正常”的原因有哪些？如何处理非正常信号？要回答上述问题，必须具备关于“信号”的基本知识;信号包含的范围太广，我们暂且局限于旋转机械的振动信号。掌握了一类信号的识别、判定方法，可以类比、举一反三。振幅A

(Amplitude)

偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。频率

f

(Frequency)

描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。

周期

T=1/f

为每振动一次所需的时间，单位为秒。

圆频率

=2

f

为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振动在起始瞬间的状态。简谐振动的三要素在转子上布置键相标记K

(预先加工好的键槽)，在轴承座上布置键相传感器K（光电式或涡流式），其输出为相位参考脉冲。参考脉冲是测量相位的基准。参考脉冲也可用于测量转子的转速。K’K1转t参考脉冲键相与相位参考脉冲振动相位与转子转角的关系从参考脉冲到第一个正峰值的转角

定义为振动相位。振动相位与转子的转动角度一一对应。在平衡和故障诊断中有重要作用。【思考】哪些图谱需要知道相位？振动信号参考脉冲键相传感器复杂振动的幅值参数各幅值参数随时间变化，彼此间无确定关系。正峰值负峰值峰峰值xrms振动的时域波形名称波形名称波形

1.现在回到我们的问题：

什么是“正常”的信号？什么是“不正常”的信号？如何判别？【经验1】对于一般旋转机的振动而言，其信号是由相对规则的多个正弦波形叠加出来的（合成波形），或者很简单就是一个比较单一的正弦波（简谐振动）；并且肯定是周期的（周期信号）这点可以由波形、频谱综合判断。【正常信号实例】合成波形且是周期波形【正常信号实例】

简谐波形（最简单的波形，接近纯正弦，电厂比较常见）【不正常信号实例】

不是前面任何一种波形【经验2】对于用电涡流传感器测量到的振动信号而言，必然存在一个-10V左右的直流量（少数传感器为-4V，事先可以根据传感器型号确定）。信号的特征量里有“直流量”一项，如果直流量绝对值过小或过大，信号都可能不正常。【经验3】概貌图上，信号的振动值一般不会明显低于5um

注：这个值是个经验参考值，比如目前振值是4.8um，那么是不是就是肯定有问题？或者目前振值是5.2um是不是就肯定没问题；并非如此，而是前者存在问题可能性偏大，后者偏小。还要再结合其他特征，综合判断。波形不正常直流量不正常同一测点上方向相互垂直的两路信号的振值，不应该差别很大；一般相差不应大于振值本身的1/2~1/3。注：这个比例也是个粗略的经验比例，并非绝对；提供给我们的信息，仅仅是信号异常的可能性。【经验3】同一测点，两个垂直方向的监测，测量结果可能相差很大嘛？一般不可能，例如如果1V:45um，1H:4.5um，那么几乎可以肯定有一个通道的信号有问题（接错了？通道物理损坏？）信号不正常的可能原因是什么？一般原因大致可分三类：软件处理问题（软件问题）物理通道问题（硬件问题）被监测机组机器可能确实处于非正常工况。通过排除法按上述1）~3）顺序逐步排除，最后确认可能原因。软件处理问题:由于软件对各个通道一视同仁，同一个问题应该在个各个通道都有反应；实例R1：Fig8中的问题，在很多机组很多通道大面积出现，基本可以确认是软件处理上存在不合理之处。如果本现象仅在个别机组个别通道出现，软件问题的可能不大。物理通道问题:通道与通道的工作状况不可能像软件一样绝对一致，可能存在个别异常而其他正常的情况；如果个别通道对应的信号出现异常，首先应排除是否是物理通道异常（可用信号发生器）。被监测机组可能处于非正常工况排除了软硬件原因，信号仍然判断为非正常，那么可能是机组确实出现了某种形式的故障或已经停机。软件问题实例很多不同机组的不同测点均出现该值差别大比如经验3，同一测点的V、H两通道就像同一个人的两个肩膀，不可能左肩膀高右肩膀低，当然，不能绝对化；首先高度肯定有差别，另外，毕竟还有偏瘫的人。【对这些经验的评注】1.都是个人经验。

2.都不能绝对化比如判断前面一个物体是人还是狗，看他/它是否直立行走，如果四肢着地行走，很有可能就是条狗；如果这时就走上前去唤“它”，万一是个趴在地上找自己眼镜的人那就不好了；但是如果你稳妥地你再问一句：“干嘛呢？”，如果回答是“我找眼镜呢！”那就判定是人；如果回答“汪汪!”就完全可以判断是狗了。3.最好把几条经验结合起来

个人认为，状态监测和故障诊断就是这样，多数时候很难做出绝对肯定的判断；但借助科学的方法、不断总结经验得失，判断会越来越精确。想要让5000和500立即告诉你设备有没有问题、有什么问题；在很多情况下是不可能的，但我们能够做到越来越可能。补充问题：键相是不是好的？以下两页是两个机组各自固定测点的4次截图，一个有键相一个无键相；如何判断哪个有哪个没有?12341234【结论】靠观察波形的“起始点”，能够确认键相的工作状态。辽阳石化芳烃厂K200机组辽阳石化电厂8＃机组辽阳石化电厂3＃机组一、BH5000在线监测与故障诊断系统案例(1)辽化芳烃K200机组案例分析由简入繁：从基本的波形频谱图开始；观察报警的2H测点观察报警的2V测点初步观察频谱，得到如下信息：频域来看：1倍频为主导频率，H、V双向均存在较弱但已经不可忽略的2倍频时域来看:曲线光滑规整，为比较标准的正弦波进一步考虑:频域是否在发生变化？单一的实时频谱缺乏时间轴的对比性，那么进入瀑布图（Waterfall）2H测点三维瀑布图:考虑到频谱按时间的变化规律（Waterfall）支持实时、历史两种模式，支持挑选其中一个频谱观察时间域频率域FFTIFFT实时轴心轨迹图，解决如下问题：频谱图不包含振动信号的相位信息频谱图不包含H、V两方向信号的融合信息至此，已经基本掌握当前振动信号情况，下一步:建议观察近期历史振动趋势建议同时观察多个测点振动趋势进一步细化后的振动趋势：精确定位振值突变点对比本机组其它测点的振动基本情况：用横向对照的方式，对比报警测点的“异样”同时其它测点的基本振动情况，机组是一个整体！辽化电厂8#发电机组案例分析二、故障情况分析三、故障解决方案

一、8#发电机组概况8#发电机机组概况辽化热电厂8＃机组前箱于2008年02月20日14时许因润滑油泄漏而着火，本次事故造成8＃机组安装的BH5000系统1瓦接线箱被烧毁，2套位移传感器（全部）和2套振动传感器（部分）被烧坏，接线箱和1瓦接线箱总信号电缆报废；下图本次事故的一些相关资料照片。8#发电机机组故障8#发电机机组故障辽化热电厂3#发电机组案例分析一、3#发电机组概况二、故障原因分析四、方案实施效果三、故障解决方案振值严重超标，系统提示报警！停机检查：3#机组传感器磨损情况105J低压缸剖面图3#机组传感器磨损情况3#机组传感器磨损情况3#机组传感器磨损情况大庆石化化肥厂101J机组转子表面划痕问题(20080709)大庆石化化肥厂101BJ—齿轮箱轴瓦问题(20070927)大庆石化化肥厂102J—透平轴瓦间隙大/油膜涡动问题(20090127)大庆石化化肥厂3012J—不平衡问题(20080128)大庆石化炼油厂EC301—结垢问题(20090123)大庆石化化肥厂3012J—透平掉叶片问题(20090127)一、基于BH5000在线监测与故障诊断系统监测、诊断出的故障(2)二、基于BH500离线监测诊断系统用户监测诊断出的故障辽阳石化锅炉装置＃1炉乙侧排粉机高碑店污水处理厂消化泵轴承故障独山子石化乙烯装置轻烃反应高速泵齿轮箱故障大庆化肥厂101J压缩机状态分析101J机组概貌图101J_3H测点波形频谱图101J_3H测点波形频谱图101J压缩机机组概况101J_3H3V测点轴心轨迹图101J压缩机机组概况大修时在测点3的位置上有一道2mm宽0.1mm左右的划痕（1）在机组转速很低时该测点振幅已很高；（2）时域波形的上下两部分不对称、其包络形状近似矩形波；（3）频谱图中各次整数谐波分量丰富；（4）轴心轨迹的包络形线的X与Y方向对称轴线呈近90度直角相交；（5）振幅对转速与负荷不敏感。转子表面缺陷故障的特征诊断结论：转子表面缺陷大庆101BJ压缩机组案例分析四、方案实施效果三、故障解决方案二、故障原因分析一、机组简图概况101BJ压缩机机组简图105J低压缸剖面图101BJ压缩机机组BH5000图谱3点壳体水平方向通频趋势图3点壳体水平方向啮合频率趋势图3点壳体工频趋势图3瓦相对振动7月1日到9月27日趋势图101BJ压缩机机组诊断意见诊断意见（1）轴瓦发生了磨损,轴瓦间隙变大进而又造成齿轮啮合状态变差；（2）高速转子轴系（含齿轮轴转子）平衡精度变差。目前齿轮啮合频率分量振幅没有增大趋势，比9月18日和20日降低了。壳体瓦振通频幅值和一倍频幅值是增大的趋势。另外1瓦和2瓦轴振动幅值增大。维修建议伺机检查修复齿轮箱输入侧部位轴瓦（3瓦）或调整瓦间隙及紧力。提高高速转子轴系（含齿轮轴转子）平衡精度。101BJ压缩机机组维修反馈及总结

2007年10月7日，对该机组齿轮箱解体检修，发现小齿轮轴颈和轴瓦严重磨损。101BJ压缩机机组维修反馈及总结

2007年10月7日，对该机组齿轮箱解体检修，发现小齿轮轴颈和轴瓦严重磨损。102J压缩机机组透平轴瓦间隙问题

一、102J机组简图概况二、故障原因分析三、维修建议102J压缩机机组简图发生快变报警的通道2008年12月，BH5000提示首次快变报警，0.5X出现在2H通道的频谱图中1/2倍频出现明显幅值，达到了20um，并接近1倍频的幅值。102J压缩机机组BH5000图谱分析2009年1月，BH5000系统提示缓变报警：幅值发生波动（缓变），范围最大为62.59um，最小为36.93um。2点水平振动时有超标现象,并且波动范围较大。用户将振动的报警值修正为：黄灯2.0mils；红灯3.0mils。大庆石化-化肥厂-102J-2V（振动幅值历史趋势图：2009-1-169:57:53—2009-1-2310:48:15）图谱注释：大庆石化-化肥厂-102J-2V（频谱图：2009-1-238:24:09）图谱注释：大庆石化-化肥厂-102J-2V（频谱图：2009-1-2118:10:51）图谱注释：102J2H/V轴心轨迹图，为内8字形比较频谱图，从轴相对振动信号中可见：1)振幅大时半频幅值明显并增大，振幅小时半频幅值几乎没有;2)通频振幅63微米时，一倍频38微米，半频12微米;通频振幅43微米时，一倍频37微米，半频几乎没有;3)轴心轨迹在振幅大时是内8字形。从频谱图和振动趋势上看,机组的汽轮机振动存在波动现象，存在2瓦间隙增大问题,且油中金属磨粒增加，说明2瓦在数月运行中，在初始瓦间隙较大的基础上，间隙又进一步增大，因此，在汽轮机转子系统受到干扰时振动就明显增大。另外，该汽轮机转子系统动力学特性，存在在某一转速区间振动较高的问题，也是影响机组振动的因素，这个特性主要与转速相关。维修建议1、尽量保证系统平稳；2、注意瓦温；3、准备好瓦间隙稍小些的轴瓦。102J压缩机机组诊断结论、维修建议大庆石化分公司尿素3102J机组案例分析二、故障原因分析四、方案实施效果三、故障解决方案一、机组概况3102J压缩机机组概况3102J压缩机机组概况尿素车间的3102J机组自07年检修后，高压缸的8点振动值就达到50微米左右，其间随着转速和负荷的变化振动值一直在50-64微米之间波动。从08年1月27日8点振动值逐渐上升，1月28日从在线系统观测，振动值最大达到77微米，随着转速和负荷的降低，振动值有所下降，8H为61微米，8V为63微米。机组运行情况简介诊断意见通过在线监测诊断系统观察，振动值随着转速和负荷的增大而增大，如当透平转速为6400转/分（高压缸为12800转/分）时：8H/8V为51/53微米，当透平转速上升到6840转/分（13799转/分）时：8H/8V为69/77微米。目前透平转速为6500转/分，8H/8V振动为61/63微米。因此分析诊断认为高压缸的振动同转速的变化有密切的关系，高压缸的振动过大的主要原因是：诊断结论：高压缸转子的平衡精度差（包括高压缸转子结垢、腐蚀等）处理措施如果振动继续增大达到高报值，需适当降低工作转速。适当时对转子做动平衡处理，并处理瓦间隙问题。在动平衡机上复查高压缸转子的平衡状态：转速13686转/分时，标准振动速度不大于0.8mm/s；转速10000转/分时，振动速度达到10mm/s，超标12倍以上；试重：在叶轮上绑铜丝120克后可达到平衡精度。重新投入运行后：高压缸测点8振幅从最大77微米降到11微米。大庆石化炼油厂EC301结垢问题一、EC301机组概况二、故障原因分析四、维修建议三、诊断结论炼油厂EC301机组结构简图EC-301裂解气透平压缩机组中压缸的振动存在波动现象,并且近几天振动呈上升趋势，出口径向振动3V测点从2009年1月14日开始逐渐出现上升趋势，振幅峰峰值从27.09um上涨至58.59um，从1月21日振动幅值出现了阶跃式上升，从58.89上涨至77.94um，23日增加到86微米，3H测点的变化也随着3V测点同步上升，振动值从1月14日29.73um上升至44.35um，21日从44.35um上升至61.48um.1月23日增加到71微米。上述测点，BH5000系统均提示报警图谱注释：大庆石化-化工一厂-EC301-3v（实时波形图）图谱注释：大庆石化-化工一厂-EC301-3v（实时频谱图）图谱注释：大庆石化-化工一厂-EC301-3v（振动幅值历史趋势图：2009-1-169:08:50—2009-1-2310:09:43）1月23日，压缩机中压缸的出口，垂直方向3V轴相对振动峰峰值86.7微米，一倍频幅值78.4微米，一倍频幅值占通频总振幅的90.4%。轴相对振动和壳体绝对振动信号的谱图中，都存在明显的9倍频768（770）HZ分量，其中壳体绝对振动速度峰值占通频总振幅的30%。诊断意见原因主要是转子结垢结焦后不均匀脱落所致或粘结异物,同时机内存在一定程度的对中不良和气流激振现象，近两天振动阶跃式上升，原因是结垢结焦局部集中脱落。另外，由于结垢结焦使初始时通流截面均匀叶轮流道变得不均匀，使得压缩机叶轮出口气流脉动加剧，造成768HZ的分量幅值较大。维修建议1)、振幅再增大，可以适当降低转速；2)、工艺系统尽量减少裂解料的重组分。大庆石化分公司尿素3102J机组掉叶片故障一、3102J机组概况二、机组运行状态三、故障现象及分析3102J压缩机机组概况该机组正常运行到2009年1月27日17：52时汽轮机振动突然增大（BH5000系统提示报警），汽轮机四个轴相对振动测点振幅同时增大，1V从正常运行时的38微米，突然增大到123微米，40分钟后被迫停机。大庆石化-化肥厂-3102J-1V（振动幅值历史趋势图：2009-1-2715:01:00—2009-1-2721:01:00）大庆石化-化肥厂-3102J-1V（振动相位历史趋势图：2009-1-2715:01:00—2009-1-2721:01:00）大庆石化-化肥厂-3102J-1V（频谱图：2009-1-2718:31:59）大庆石化-化肥厂-3102J-1H1V（历史轴心轨迹图：2009-1-2717:52:29）1V通频振幅从正常运行时的38微米，突然增大到123微米，其它点振幅也大增，1V一倍频振幅从27微米增大到110微米，相位从145度变化到312度，变化了167度，几乎反相了，说明转子质量分布瞬时发生了改变。根据汽轮机各测点振动通频趋势变化，一倍频频趋势变化和相位趋势变化，我们分析认为汽轮机转子上有质量脱落，叶片断落的可能性较大。维修建议:建议检查转子状态维修反馈及总结停机后解体汽轮机，发现汽轮机转子末级有一支叶片断落，端口位置接近叶片根部，另有一支叶片也松动了。轴承、齿轮箱等冲击类故障基本原理：调制与解调(modulation/demodulation)基本方法：包络(enveloping)基本参数：gSE值(SpikeEnergying,g=10m/s2)包络解调基本原理：什么是调制？！

请看敲杯子的信号……原始信号，直接做频谱，很难分析出特征！解调后，再做频谱，容易分析出特征！二、基于BH500