1、用測振儀診斷設備故障北京時代龍城科技有限責任公司姚正平 電話轉機械設備概念w由電動機、汽輪機、柴油機等旋轉機械驅動的機器統稱為旋轉機械設備。設備診斷技術的發展歷程w設備診斷技術是在設備管理和維修的基礎上發展起來的。其首先出現在歐洲，主要是以英國倡導的設備綜合診斷學為指導，在6070年代，英國機械保健和狀態監測協會最先開始故障診斷技術，他們在摩擦磨損、汽車和發電機監測方面處于領先地位。w美國的發展則是以后勤學為指導的設備服務維修，美國在1961年開始執行阿波羅計劃后，出現了一系列因故障造成的事故。1967年在美國航天局的倡導下，由美國海軍研究室主持成立了美國機械故障預防

2、小組，積極從事技術診斷的開發，他們在航空航天、軍事及核能等尖端領域處于領先地位。w日本則吸收了英美兩國的優點，提出了全員維修(TPM)的觀點。日本的新日鐵自1971年開始開發診斷技術，1976年達到實用化。日本的鋼鐵、化工、電力等行業處于世界領先。w我國自1979年才初步接觸開發診斷技術，已應用于飛機自動駕駛、人造衛星、航天、核反應堆、汽輪發電機組、大型電網系統、石油化工過程、飛機、汽車、冶金、礦山設備等領域。機械設備故障w機械故障征兆1.性能變化：工藝參數達不到額定出力2.振動異常：超過規定的上限或現場有震感振動異常：超過規定的上限或現場有震感3.聲音異常：出現雜音或噪聲超標4.過熱：溫度突

3、然上升或超過許可的溫度5.變形：出現幾何變形、嚴重磨損或裂紋等振動基本概念w物體在平衡位置附近作快速的往復運動稱為振動。物體在平衡位置附近作快速的往復運動稱為振動。w振動時振動時偏離振動中心的最大距離，稱為振動的振幅振幅，單位為毫米或微米。它反映振動的范圍和強弱。w振動過程中每隔一定時間運動就重復一次，我們把運動每重復一次所需的時間T稱為振動的周期周期，單位是s（秒）。w單位時間內振動位移量變化稱為振動速度，用mm/s表示。w單位時間內振動速度變化稱為振動加速度，用m/s2表示。振動位移、速度、加速度w物體運動物體運動距離：S平均速度：VS/t加速度：av/tw物體振動物體振動振動位移：x振動

4、速度：v=dx/dt振動加速度：a=dv/dt振動值時域指標1. 周期T：完成一次振動循環所需的時間。單位秒（s）2. 頻率f：單位時間振動循環的次數 f =1/T。單位:赫茲（Hz）3. 峰值：振動偏離零位的最大幅度。4. 峰峰值：振動在正負兩個方向上的最大振幅5. 有效值：TrmsdttxTX02)(16. 簡諧振動：)sin(tAxA -初相角-角頻率-振幅f2振動參量及其表征參數的選取 參量： 加速度 速度 位移 參數：（單）峰值 有效值 峰峰值 代號： AVD 振動加速度、速度、位移之間的轉換振動加速度、速度、位移之間的轉換w對于單一頻率的振動，當振動的加速度幅值一定時，振動的頻率越

5、高，則振動速度和位移將越小。w設備的振動位移測量值小，并不代表設備的振動加速度小，很可能存在頻率很高而加速度幅值也很大的振動。w振動監測時振動的加速度、速度、位移之間存在幅度之間的簡單運算關系僅在單一頻率下成立。AfAAM222MMAfAV21MMAfAD221機械振動w各種機器設備是由許多零部件和各種各樣的安裝基礎所組成，這些都可認為是一個彈性系統。某些條件或因素可能引起這些物體在其平衡位置附近做微小的往復運動，這種每隔一定時間的往復性機械運動，稱為機械振動。 w引起機械振動的原因很多，常見的原因有：動平衡不良、對中不良、松動、摩擦、喘振、共振等振動診斷w對正在運行的機械設備進行振動測量，對

6、得到的各種數據進行分析處理，然后與事先制定的標準進行比較，然后判斷出影響機械運行的故障，找出問題的根本所在并進行消除振動監測的周期w振動監測周期確定原則是應能及時反映設備狀態變化為前提，根據設備的不同種類及其所處工況確定。w振動監測周期一般有定期巡檢、隨機點檢、長期連續監測三種。振動監測儀器w百分表：最原始的振動測量儀器，可用于測量振動幅度，特點是直觀、成本低，但安裝麻煩，精度低。w測振儀：可將機械的振動信號轉換為電信號，通過電路放大處理，以數值形式顯示實際振動值，這種儀器一般比較輕便小巧，主要用于機械設備的振動位移、速度（烈度）和加速度三種參數的測量。測振儀通過把所測數據與國際、國家或企業、

7、機器的振動標準相對照，即可據此判斷設備的運行狀態。w振動分析儀：將振動傳感器采集的振動信號經電路處理后再經高級運算，根據分析需要在儀器上顯示出來，它能實時監測振動波形和振動數據，可對振動數據進行頻譜分析。w振動在線檢測系統：許多臺振動分析儀連續工作，可實時連續檢測設備振動情況，并能進行歷史記錄查詢；能夠準確判斷故障類型、故障程度，精確定位故障部件。LC2200系列測振儀型號說明系列測振儀型號說明wLC2200 X X X 拓展功能：C測溫功能、E聽診功能 頻帶下限：N（通用型）10Hz（600r/min） L（低頻型）5Hz （300r/min） 傳感器連接形式：A為一體式 B為分體式例如：L

8、C2200ANE表示一體式，頻帶下限10Hz，帶聽診器功能測振儀 LC2200BLC表示分體式，頻帶下限5Hz，帶測溫功能測振儀 測振儀外形圖LC-2200ANLC-2200BN振動測點位置的確定振動值的測量w將測振儀的探頭頂住被測體，方向與被測方向（水平、垂直或軸向）保持平行，不能歪斜。w按住“測量”鍵（電源上電）不動，這時顯示屏顯示振動測量值。w待顯示測量值穩定后，松開“測量”鍵，測量值將保持在顯示器上，然后把傳感器從被測物體上拿開，并讀取記錄測量值。w再按“測量”鍵，可退出保持狀態，重新測量。w松開“測量”鍵大約一分鐘后，電源自動關閉。振動參數的選定wLC2200系列袖珍式測振儀主要應用

9、于一般情況下的機械振動測量，尤其適用于設備狀態監測方面。w各種機械振動的振源主要來自于結構設計、制造、安裝、調試和環境本身。振動的存在必然要引起疲勞損傷、能量消耗、零部件磨損和沖擊破壞等故障。w對于5Hz以下的低頻振動，經常會出現疲勞破壞，故障時振動幅度大，所以檢測時一般以振動位移作為檢測判定依據。w對于中頻振動（工作轉速50010000r/min），主要應考慮疲勞強度破壞性質的破壞；理論證明，振動部件的疲勞與振動速度成正比，振動所產生的能量與振動速度的平方成正比，能量傳遞的結果造成磨損和其它缺陷。因此，在振動判定標準中，無論從疲勞損傷還是磨損等缺陷來說，以速度標準最為適宜。w對于1kHz以上

10、的高頻振動（例如軸承），主要應考慮沖擊力和共振破壞。此時應以振動加速度作為檢測判定依據。常用機械設備的ISO2372振動標準 振動烈度的分級范圍機械設備的類別振動速度的有效值分貝第一類第二類第三類第四類（mm/s）（dB）0.071-0.11271-81 良好良好良好良好良好良好良好良好0.112-0.1881-850.18-0.2885-890.28-0.4589-930.45-0.7193-970.71-1.1297-101較好較好1.12-1.8101-105較好較好1.8-2.8105-109允許允許較好較好2.8-4.5109-113允許允許較好較好4.5-7.1113-117允許允

11、許7.1-11.2117-121不允許不允許允許允許11.2-18121-125不允許不允許18-28125-129不允許不允許28-45129-133不允許不允許45-71133-137振動等級劃分w在國際標準ISO2372中規定了轉速為60012000r/min的機器在101000Hz的頻率范圍內機械振動強烈度的范圍，它將振動速度有效值從0.07mm/s（人體剛有振動的感覺）到71mm/s的范圍內分為15個量級，有了振動烈度量級的劃分就可以用它表示機器的運行質量。為了便于實用，將機器運行質量分成四個等級：wA級機械設備正常運轉時的振級，這時稱機器的運行狀態“良好”。wB級已超過正常運轉時的

12、振級，但對機器的工作量尚無顯著的影響，稱為“較好”，這種運行狀態是“容許”的。wC級機器的振動已經到了相當劇烈的強度，導致機器只能勉強維持工作，這時機器的運行狀態稱為“可容許”的，允許短時間運行。wD級機器的振動能已達到使機器不能運轉工作，隨時可能發生破壞故障，這種機器的振級是不允許的。機器設備的分類w為了便于實用，ISO2372將常用的機械設備分為六大類，使每一類的機械設備用同一標準來衡量其運行質量。機械設備分類情況如下：w第一類：在其正常工作條件下與整機連接成整體的發動機和機器的零件（如15kw以下的電動機、發動機）。w第二類：設有專用基礎的中等尺寸的機器（如1575kw的發電機）及剛性固

13、定在專用基礎上的電機、發動機和機器（300kw以下）。w第三類：安裝在測振方向上相對較硬的、剛性的和重的基礎上的具有旋轉質量的大型原動機和其它大型機器（大于300Kw），例如電動機和風機。w第四類：安裝在測振方向上相對較軟的基礎上具有旋轉質量的大型原動機和其它大型機器（如透平發電機、帶減振裝置的各類破碎機）。w第五類：安裝在測振方向相對較硬的基礎上具有不平衡慣性力的往復式機器和機械驅動系統（如往復式壓縮機、發動機等）。w第六類：安裝在測振方向相對較軟的基礎上具有不平衡慣性力的往復機器和機械驅動系統等（通常指安裝在作業平臺上帶減振裝置的往復式壓縮機、發動機等）。經驗參考w實踐表明：比較可靠準確的

14、辦法是用振動實踐表明：比較可靠準確的辦法是用振動烈度的相對變化來表示機器的運行質量。烈度的相對變化來表示機器的運行質量?？梢钥紤]以機器可以考慮以機器“良好良好”運行狀態的量級運行狀態的量級為參考值，在此基礎上若增大為參考值，在此基礎上若增大2.5倍，表明倍，表明機器的運行狀態已有重大變化，此時機器機器的運行狀態已有重大變化，此時機器雖尚能進行工作，實際上已處于不正常狀雖尚能進行工作，實際上已處于不正常狀態；若從參考狀態的基礎上增大態；若從參考狀態的基礎上增大10倍，就倍，就說明該機器已需進行修理說明該機器已需進行修理；再繼續增大，機器就將處于不允許狀態。 振動故障簡易判斷w正常情況下，第一、二

15、、三類設備的水平、垂直、軸向振動均應小于1.8mm/s。超過這一指標即表明設備存在缺陷。w水平方向振動速度、位移大，通常是動平衡不良引起的，如果振動速度超標，但位移不超標，通常是軸承缺陷造成，應補充測量振動加速度值。w垂直方向振動大，通常是松動或支撐剛度不足造成的。w軸向振動大，一般是存在軸向力或安裝時軸承座不水平或地腳不平造成的。w地腳部位振動大，說明基礎處理不當，設備與基礎結合情況不良。w軸承座上、下部振動偏差大，說明軸承蓋存在松動現象。w設備上、下部振動偏差大，說明設備穩定性不好，需檢查地腳。w設備振動值波動則是部件或基礎松動造成的。振動加速度檢測wLC2200系列袖珍式測振儀的加速度檔

16、具有高低頻分檔功能，使判斷滾動軸承和齒輪箱故障成為可能。w分別測量振動加速度高頻值（HI，1KHz）和低頻值（LO ，1KHz ）并進行比較：當高頻值小于低頻值時，說明振動主要由低頻引起的，應按速度標準判定，可以考慮軸系類故障，如轉子不平衡、軸彎曲、軸不對中、基礎松動等；w當高頻值大于低頻值5倍以上時，說明振動主要由高頻引起的，可考慮軸承、齒輪類故障，如滾動軸承磨損、齒輪斷齒等。振動診斷標準w為了判定設備是否正常，要以所測定的振動值為依據，而為了作出正確判斷，又必須有標準加以對照。w在振動診斷過程中，通常使用的標準有三類1.絕對標準：包括國際標準、國家標準、部頒標準、行業標準、企業標準等，規定

17、必須用同類儀器、在同一部位、相同條件進行檢測。2.相對標準：在同一部位、相同儀器、相同條件，以測到的數值與正常值（或初始值）對比的倍數進行比較作為判定依據。3.類比標準：將相同設備在同一時期內、相同條件下測定的值作比較，以掌握異常發生的程度。w需要注意的是，適用于所有設備的絕對判定標準是沒有的，所以從維修角度考慮，最好是把上述三類標準相結合，綜合使用。軸承振動判定w軸承故障通常是通過聽診器檢查出來的，這種方法比較直接，但容易遺漏而且沒有一個固定的標準。w由于軸承的質量較輕，一般情況下不會引起振動的位移和振動速度太大的變化，但當軸承出現故障時，會產生沖擊力，因此軸承的好壞通常用振動加速度指標進行

18、衡量。w根據檢測經驗，質量較好的軸承振動加速度（高頻，HI）一般小于5m/s2，普通軸承振動加速度也會在10m/s2以下，當軸承老化或產生缺陷時，振動加速度會逐漸上升，當振動加速度超過20m/s2時就應注意觀察，加強監測，當振動加速度超過50m/s2時應進行專業檢測分析，如果伴有明顯的異常聲音或溫升現象應更換軸承。w如果軸承有沉悶的雜音，應檢測軸承低頻振動加速度（LO）并對比振動速度及振動位移，如果振動加速度低頻值大于20m/s2，振動位移合格但振動速度超標，一般是軸承低頻故障，表示軸承存在內外圈或保持架故障。診斷中注意事項1.由于滾動軸承故障種類不同，會產生低頻或高頻振動，檢測時應注意區分。定期檢測軸承問題是設備檢測的重要內容，應該用測振儀的加速度檔進行檢測，檢測時要分別測量高頻及低頻振