机械设备故障诊断的现场开展

机械设备故障诊断的现场开展

及案例分析7/20/2025机械设备故障诊断现场开展机械设备故障诊断的关键点〔4个W〕振动——机械的脉搏振动参数的选择振动幅值的表示方法振动测点的布置振动测试工况及测试周期频带设置测试前的准备7/20/2025故障诊断的目的机械设备故障诊断的目的：When？Why？What？Where？故障在出现哪里？是什么样的故障？故障产生的原因？故障什么时候发生？7/20/2025故障诊断的目的

图1设备的浴盆曲线7/20/2025振动——机械的脉搏据统计，50~70%的机械故障通过振动形式表现出来。7/20/2025“当今工业领域，在不停机情况下测试获得的参数中，包含信息量最丰富的是振动信号。〞

----ArtCrawford〔美国振动学之父〕振动——机械的脉搏振动分析是设备管理中实现预测维修的根本手段：频域分析，使用快速傅立叶变换〔FFT〕将x(t)变换成频率f的函数X(f)。时域分析，将振动作为时间t的函数x(t)来观测。7/20/2025如何选择振动参数加速度速度位移accelerationvelocitydisplacement位移D

速度V

加速度A

<1000Hz10~1000Hz>1000Hz美国国家标准ANSIS218-1980

位移D

速度V

加速度A

m,mm,umm/s,mm/sm/s2,g=9.81m/s2常用单位

7/20/2025振动幅值的表示方法峰值〔单峰值P，峰峰值P－P〕均方根值〔有效值RMS〕平均值〔AV〕7/20/2025振动测点的布置振动测点选择原那么：1，测点应选择信号传递路线最短捷的位置，并尽量减少中间界面

2，选择能反映机器工作状态的信号反响比较敏感的部位作为测点。如轴承痤、机座，一般都选为典型测点。3，测点应固定下来，选择好测点后在该点做标记。7/20/2025振动测点的布置一般情况下，都要用三个方向的振动来评定，因为象低频振动(对于高频振动，一般无方向性，通常只从一个方向来测量)在一个测点上，由于载荷的影响或故障的变化，造成这个测点在三个方向上的振动的变化是不一样的，总有一个或两个方向上会有敏感的反响。例如：不平衡在水平方向上表现突出，不同轴那么反响在轴向上，而机器松动在垂直方向上容易发生。7/20/2025测量工况及测量周期测量工况包含：

轻载与重载，快速与慢速，高压与低压，启动与停机等

定期的状态监测与趋势分析时

：

一般选择机器的稳定工况即机器在正常运转时的工况

给机器作故障诊断时：

在现场许可的条件下，我们一般选择最能暴露机器故障的工况

7/20/2025测量工况及测量周期对于一般转速的、劣化过程开展缓慢的机器设备，可采用周期性的测试方法，也称为离线监测；而对于高速旋转的、其劣化异变是瞬时发生的机器设备，那么需要进行现场跟踪实时测量，也称为在线监测。必须对机器的劣化速度进行充分的研究。

振动测量周期7/20/2025频带设置选择频带设置相关因素：设备转速〔nRPM〕、转频〔order〕、设备结构、故障类型根据所测设备可能出现的故障选择频带

故障类型测量类型频带设置不对中、不平衡松动、共振，皮带速度频谱图加速度时域图500Hz

滚动轴承故障加速度时域图加速度频谱图70×RPM齿轮故障速度时域图频谱图3.5GMF7/20/2025测试前的准备制订测试方案

频率计算

绘制机器简图，注上测点编号

选择振动参数，振动幅值，频带以及测试工况

7/20/2025信号获取7/20/2025FFT信号处理7/20/2025每种设备故障产生特定的振动模式设备故障诊断振动测试可以提供整个设备运行的信息振动频率是由设备几何结构和运行速度确定的7/20/2025案例分析1，不平衡2，不对中3，机械松动4，滚动轴承7/20/2025不平衡－原因原因部件装配不当风机叶片或叶轮上杂质堆积旋转元件的磨损部件断裂或失落新进来的设备没有关于平衡的规格书,或规格书不正确7/20/2025不平衡－特征特征在转速的1倍频上有高的径向峰值在转速的1倍频上轴向振动较低转速的倍频较低在时域波形中，有明显的1倍转速的正弦形式将导致发生其它故障类型，特别是松动7/20/2025不平衡－案例1〔涡轮机〕7/20/2025不平衡－案例17/20/2025不平衡－案例27/20/2025不平衡－案例17/20/2025不平衡－案例1分析：时域波形显示出了正弦特性频域波形：在四个径向测点〔TOH、TIH、TOV、TIV〕上的转速频率处均表现出了较大的振动,径向振动小7/20/2025不平衡－案例1诊断结论：该涡轮机出现了不平衡故障

7/20/2025不对中－类型类型：偏移不对中

角向不对中

轴承不对中

7/20/2025不对中－特征

特征:轴向的转速2倍频占主导地位轴向的转速1倍频、2倍频、和3倍频读数大径向的转速1倍频、2倍频、和3倍频读数大高于4倍频转速的谐频较低接手两端的相位读数有180度的相位差7/20/2025不对中－案例1〔WMH-PUMP〕7/20/2025不对中－案例17/20/2025不对中－案例17/20/2025不对中－案例17/20/2025不对中－案例2〔风机〕7/20/2025不对中－案例27/20/2025不对中－案例27/20/2025不对中－案例27/20/2025机械松动－类型结构松动：机座松动箱体分裂轴承端盖松动轴承支架松动

转动局部松动:轮叶松动风扇松动轴承松动联轴节松动7/20/2025机械松动－特征特征：频域波形：大量谐波成分，特别是3－10×RPM；偶尔会有次谐波时域波形：杂乱，无规律7/20/2025机械松动－案例〔泵〕7/20/2025机械松动－案例7/20/2025机械松动－案例7/20/2025轴承故障－特征特征：频域波形：对应轴承故障频率的谐波

7/20/2025轴承故障－故障频率特征故障频率是转速乘以下系数：FTF:保持架BSF:滚珠BPFO:外圈BPFI:内圈内圈产生的振动幅值最低7/20/2025轴承故障－故障频率工作方式1——轴承内圈转动，外圈固定

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