旋转设备常见故障分析判断知识讲座.ppt

1、设备状态监测与故障诊断技术及应用,旋转设备常见故障分析知识讲座,内容: 一、旋转设备的基础知识； 二、旋转设备常见故障及分析判断手段； 三、旋转设备运行状态监测和维护； 四、转子动平衡相关知识；,旋转设备的基础知识,旋转设备： 旋转机械是指那些主要功能是由旋转运动完成的机械，尤其是指那些转速较高的机械，如电动机、离心式压缩机、汽轮发电机组，以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵以及轧机等，都属于旋转机械范围。旋转机械在各行各业中应用十分广泛，其中许多设备都是生产流程上重点关键设备，是企业开展设备诊断的主要对象。加强对这类设备的监测诊断，为确保设备安全高效运转，增加产量，提高产品质量，改善企业的经

2、济效益都具有重要意义。,旋转设备常见故障,旋转设备常见故障： 一、电机(电气) 电源品质、电机绕组故障（匝间、相间短路，断路，三相阻抗不平衡，绝缘损坏等） 二、机械 1、转子不平衡； 2、轴系不对中； 3、机械松动； 4、滚动轴承故障； 5、滑动轴承故障； 6、齿轮故障等；,常见故障的分析判断手段,一、电机(电气) 多年来设备状态监测与故障诊断技术基本上以设备的机械系统为主，如振动、油液、无损检测等；而作为设备组成系统的另一个重要方面即电气设备检测方法和手段，则少之又少，无论技术、产品，还是科研和手段，电气检测技术，都大大落后于机械检测。电气设备的检测基本上还停留在万用表、示波器、兆欧表时代，

3、在面对国内外先进电气设备和过程控制装置的故障时，只能凭经验处理。目前成熟应用新的主要监测手段主要有： 1、红外监测与热成像分析； 该方法主要应用温度来表征设备状态。,常见故障的分析判断手段,一、电机(电气) 多年来设备状态监测与故障诊断技术基本上以设备的机械系统为主，如振动、油液、无损检测等；而作为设备组成系统的另一个重要方面即电气设备检测方法和手段，则少之又少，无论技术、产品，还是科研和手段，电气检测技术，都大大落后于机械检测。电气设备的检测基本上还停留在万用表、示波器、兆欧表时代，在面对国内外先进电气设备和过程控制装置的故障时，只能凭经验处理。目前成熟应用新的主要监测手段主要有： 1、红外

4、监测与热成像分析； 该方法主要应用温度来表征设备状态。,2、电流、电压的FFT分析（频谱分析） 利用互感器的原理，将电流、电压信号引入专业的测试分析仪中，进行相关的分析，该种方法是一各评估电气系统各方面状况的分析方法。该种方法主要用于对电源品质（过电压或低电压，或者电压与铭牌的偏差，电压不平衡等）和转子故障分析（ 转子短条、匝间相间短路、断路，动态、静态偏心）等。 目前我公司拥有的AT-PALL电机在线监测诊断系统就能对以上故障进行分析和诊断;该种检测方式可在不停机的状态下进行检测;,二、机械 1、转子不平衡 （1）定义 转子不平衡是由于部件质量偏心或者转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械

5、最常见的故障。据统计，旋转机械有一半以上的故障与转子不平衡有关。 （2）分类 不平衡的分类：力不平衡、偶不平衡、动不平衡 （3）诊断 力不平衡诊断 当转子质量中心偏离转动中心时出现不平衡。造成不平衡的原因通常是：装配不适当、转子上有附加物生成、转子质量磨损、转子破裂或丢失部件。 1）振动波形接近正弦波； 2）轴心轨迹近似圆形； 3）振动以径向为主，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值； 4）振动大小与转速平方成正比； 5）振动频率以1X转频振动为主； 6）振动相位稳定，两个轴承处相位接近。同一轴承水平方向和垂直方向的相位相差接近90 度。,偶不平衡诊断 1）振动波形接近正弦波； 2）轴心轨迹近似

6、圆形； 3）在两个轴承处均产生较大的振动，不平衡严重时，还会产生较大的轴向振动； 4）振动大小与转速平方成正比； 5）振动频率以1X转频振动为主，有时也有2X,3X等谱线； 6）振动相位稳定，两个轴承处相位相差180度。 动不平衡诊断 1）振动波形接近正弦波； 2）轴心轨迹近似圆形； 3）振动以径向为主； 4）振动大小与转速平方成正比； 5）振动频率以1X转频振动为主； 6）振动相位稳定，两个轴承处相位接近。 悬臂转子的不平衡诊断 1）振动波形接近正弦波； 2）在轴向和径向均出现较大振动； 3）振动频率以1X转频振动为主； 4）轴向相位稳定，两支承处轴向振动相位接近，而径向相位会有变化,转子不

7、平衡的典型频谱 从上图转子不平衡的典型频谱中可见： 1）力不平衡相位稳定，在一阶临界转速下，失衡引起的振幅与速度的平方成正比。较高是1RPM下的频谱。同一设备的两个轴承处相位接近。水平方向和垂直方向的相位相差90度。 2）力耦不平衡在同一转动轴上有180相位差。通常为1RPM频谱，随速度平方的增加而变化，可以引起轴向及径向的较大振动。校正时需要在至少2个水平面上放置平衡物。 3）动不平衡是前两种不平衡的合成结果。仍以1RPM频谱占主导，相位稳定。两支承处同方向振动相位差接近。 4）转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1RPM振动。轴向相位稳定，而径向相位会有变化。往往是力不平衡和力耦不平衡同时出

8、现。,不平衡的典型特征及频谱,2、轴系不对中 资料表明，3050的设备存在不对中问题。不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动；既会造成临近联轴节处支承的振动，也会造成远离联轴节的自由端的振动。不对中易产生2X振动，严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动。相位是判断不对中的重要判据之一。不对中也有多种情况，有平行不对中、角度不对中和平行与角度不对中等。 平行不对中诊断 1）平行不对中产生较大的轴向振动，但径向振动也较大； 2）振动频率以1X和2X转频振动为主， 2X 转频振动往往超过1X； 3）不对中严重时，也会产生高阶谐波振动； 4）联轴器两侧相位相差0度。 角度不对中诊断 1）角不对

9、中产生较大的轴向振动； 2）振动频率以1X和2X转频振动为主；但往往存在3X以上转频振动； 3）如果2X 或3X转频振动超过1X的30到50，则可认为是存在角不对中； 4）联轴器两侧轴向振动相位相差180度。,平行与角度不对中诊断 1）产生较大的轴向振动，但径向振动也较大； 2）振动频率以1X和2X转频振动为主；但往往存在高次谐波振动； 3）联轴器两侧轴向振动相位相差在0到180度之间。,角度不对中的典型频谱,平行度不对中的典型频谱,4、机械松动 松动既可能导致机器的其它故障也可能因其它故障所引起，机械部件的磨损变形、轴系的不对中、不平衡等与松动相互影响。因松动引发的振动多为中低频振动，一般在

10、1000Hz以下，振动频率通常为转频或转频的分数谐波及高次谐波，但有时也可能在中高频段有特征表示。常见部件松动时振动频率下表：,A结构框架或底座松动 B轴承座松动 C 轴承等部件配合松动,轴承部件松动时的频谱,3、滚动轴承 滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。产生原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。,滚动轴承频谱,1）径向振动在轴承故障特征频率（见下面说明部分）及其低倍频处有峰。若有多个同类故障（内滚道、外滚道、滚子），则在故障特征频率的低倍频处有较大的峰。 2）内滚道故障特征频率处有边带，边带间

11、隔为1RPM。 3）滚动体故障特征频率处有边带，边带间隔为保持架故障特征频率。 4）在加速度频谱的中高频区域若有峰群突然生出（图4-17），表明有疲劳故障。 5）径向振动时域波形有重复冲击迹象（有轴向负载时，轴向振动波形与径向相同），或者其波峰系数（见说明部分）大于5，表明故障产生了高频冲击现象。,滚动轴承故障频率阶次图,滚动轴承故障 （外环）,滚动轴承故障：外环和不平衡,滚动轴承故障：内环 (带径向负载),滚动轴承故障 转动部件 （带有径向负载）,滚动轴承故障:保持架,轴承疲劳时的加速度频谱a正常轴承；b外圈疲劳； c钢球疲劳；d内圈疲劳,故障分析 （1）频域 确认故障特征频率处有峰，表明存在该种故障，若还有明显的倍频成分，表明故障严重。 确认内滚道特征频率处不但有峰，还有间隔为1RPM的边频，表明有内滚道故障。 确认滚子特征频率处不但有峰，还