1、過程配備工況監測及缺點診斷段權西安交通大學能源與動力工程學院過程配備與控制系工況監測和缺點診斷固體的振動振動信號處置系統缺點診斷的其他方法典型設備和零部件的缺點診斷缺點診斷的新進展葉輪機械強度和振動西安交通大學缺點設備根本形狀：正常、異常、缺點缺點：功能目的低于正常的最低極限值破壞性缺點降低性能的缺點操作者行為導致的缺點：事故/破壞西安交通大學概論缺點診斷的定義西安交通大學概論醫學診斷：望聞切問缺點診斷缺點診斷的內容西安交通大學概論形狀監測缺點分析運轉預測缺點類型按可靠性：早期致命性偶發性隨時性按方式構造參數西安交通大學概論缺點緣由維護變形腐蝕疲勞磨損堵塞制造西安交通大學概論缺點診斷的知識構造

2、西安交通大學概論數學：傅立葉變換力學：振動知識信息：信號處置缺點診斷的根本過程西安交通大學概論信號檢測信號處置形狀識別診斷決策缺點診斷的參數：信號類型西安交通大學概論振動信號：位移、速度、加速度噪聲：聲強、聲壓、倍頻程溫度：點/場壓力：化學成分：其他：外表分析，性能分析等缺點診斷的參數：信號性質西安交通大學概論幅值：SI，dB=20log(a/a0)頻率相位其他形狀參數: 軸心軌跡等西安交通大學固體的振動系統鼓勵呼應單自在度：M-C-K多自在度延續西安交通大學固體的振動 按振動產生的緣由分類： 自在振動： 無阻尼的自在振動 有阻尼的自在振動，衰減振動 強迫振動： 無阻尼的強迫振動 有阻尼的強迫

3、振動 自激振動西安交通大學固體的振動西安交通大學固體的振動 西安交通大學固體的振動 運動過程中，總指向物體平衡位置的力稱為恢復力。 物體遭到初干擾后，僅在系統的恢復力作用下在其平衡位置附近的振動稱為無阻尼自在振動。 質量彈簧系統： 單擺： 復擺：西安交通大學固體的振動 無阻尼自在振動的特點是： (2) 振幅A和初相位 取決于運動的初始條件(初位移和初速度)；(1) 振動規律為簡諧振動；(3)周期T 和固有頻率 僅決議于系統本身的固有參數(m,k,I )。并聯串聯西安交通大學固體的振動阻尼的概念： 阻尼：振動過程中，系統所受的阻力。 粘性阻尼：在很多情況下，振體速度不大時，由于介質粘性引起的阻尼

4、以為阻力與速度的一次方成正比，這種阻尼稱為粘性阻尼。單自在度系統的有阻尼自在振動西安交通大學固體的振動衰減振動的特點：(1) 振動周期變大， 頻率減小。(2) 振幅按幾何級數衰減 西安交通大學固體的振動強迫振動的概念 強迫振動：在外加激振力作用下的振動。 簡諧激振力： H力幅； 激振力的圓頻率 ； 激振力的初相位。西安交通大學固體的振動 3、強迫振動的振幅大小與運動初始條件無關，而與振動系統 的固有頻率、激振力的頻率及激振力的力幅有關。穩態強迫振動的主要特性：1、在簡諧激振力下，單自在度系統強迫振動亦為簡諧振動。2、強迫振動的頻率等于簡諧激振力的頻率，與振動系統的 質量及剛度系數無關。西安交通

5、大學固體的振動，這種景象稱為共振。西安交通大學固體的振動(1) 總在0至 區間內變化。(2) 相頻曲線 - 曲線是一條單調上升的曲線。 隨 增 大而增大。(3) 共振時 =1， ，曲線上升最快，阻尼值不同的曲線， 均交于這一點。(4) 1時， 隨 增大而增大。當 1時 ，反相。西安交通大學固體的振動當1時 0，就是說，當根底振動頻率遠比系統固有頻率為低時，系統的相對振動幅 ，這闡明，系統幾乎完全隨著根底一同振動。0即剛性銜接， 根底振動 工程中，經常遇到另一種情況，激振力不直接作用在質量上，而是由于根底本身振動使與根底相聯的彈簧阻尼質量系統發生振動西安交通大學固體的振動作幅頻特性曲線TD，可見

6、： 1、當時，TD1，即當根底振動頻率遠比系統固有頻率n為低時，質量m的振幅接近根底振幅，這就是說，兩者同時運動，相對振幅接近于零。 2、當接近于1時，TD達最大值，系統產生共振。 3、當 時，TDFmax), 防止頻率混淆消除趨勢項：減少系統誤差消除趨勢項：減少系統誤差平均：消除偶爾誤差加窗：減少頻譜走漏西安交通大學信號處置頻譜走漏：信號截斷引起減少方法：添加時間信號加權：窗函數哈寧窗函數*余弦坡度窗指數窗函數西安交通大學臨界轉速回轉體的臨界轉速是指某些特定的轉速，當回轉體在這些轉速或其附件運轉時，本身將出現很大變形并作弓形盤旋，引起支承及整個機械的猛烈振動，甚至呵斥軸承和回轉體的破壞，而當

7、轉速在這些特定轉速的一定范圍之外時，運轉即趨于平穩，這些引起猛烈振動的特定轉速稱為回轉體的臨界轉速。西安交通大學臨界轉速回轉體的平衡原理任何一個回轉體旋轉時，其體內無數個微小質點都將產生離心慣性力，這些無數的離心慣性力，組成了一個慣性力系，作用在回轉體上，使其產生彎曲變。彎曲變形改動了質點至旋轉軸線的間隔，使離心慣性力大小產生變化，又使回轉體產生新的變形，如此反復，直至抵抗變形的彈性恢復力與離心慣性力平衡為止。工程中，假設回轉體在離心慣性力系的作用下，只產生微小變形，那么稱其為剛性回轉體，并忽略其變形。這樣做，能簡化慣性力系的分析與處置。反之，那么作為柔性回轉體處置。普通來說，任務轉速低于其一

8、階臨界轉速0.5倍的回轉體，可視為剛性回轉體；任務轉速超越其一階臨界轉速0.7倍的回轉體，那么應按柔性回轉體處置。西安交通大學臨界轉速單圓盤轉子： 圓盤：質量m , 質心C點；轉軸過盤的幾何中心A點，AC= e ，盤和軸共同以勻角速度 轉動。 當 n n為圓盤轉軸所組成的系統橫向振動的固有頻率時，OC= x+e (x為軸中點A的彎曲變形。西安交通大學臨界轉速 當轉速 非常高時，圓盤質心C與兩支點的連線相接近，圓盤接近于繞質心C旋轉，于是轉動平穩。 為確保平安，軸的任務轉速一定要避開它的臨界轉速。 質心C位于O、A之間 OC= x- e西安交通大學轉動機械常見缺點的頻率特征西安交通大學頻率分析振

9、動信號分析的3個方面1,振動頻率分析2,分析振幅的方向特性3,分析振幅隨轉速變化的關系不平衡的典型特征診斷不平衡的典型特征診斷具有較高的徑向振動.時域波形和頻譜圖上均具有穩定的1XRPM分量在1XRPM上的幅值隨轉速穩定的添加在2XRPM,3XRPM等處幅值較低具有較低的軸向振動不平衡對轉速的變化最敏感與轉速平方成正比。波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。丈量Fmax設置在500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時域圖檢查徑向振動頻譜圖上能否有1XRPM峰值假設出現了其他的諧波成分，請思索其他缺點不平衡的典型特征診斷頻譜分析：1倍頻峰值很大，較少伴隨其它倍頻無其它較大峰值出現采用細化分析或同步

10、平均確認1倍頻峰值特征1倍頻程度方向與垂直方向峰值比不超出3:11倍頻軸向振動遠遠低于徑向振動相位分析同一軸承座程度方向與垂直方向測得的相位差約為90軸兩端程度方向垂直方向測得的相位一樣或相反相位數據相對穩定：1520不平衡振動在相位上堅持恒定不變，與轉速同步西安交通大學不平衡的典型特征診斷1X頻率(程度)1X頻率(程度)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小西安交通大學不平衡的典型特征診斷西安交通大學不對中的典型特征診斷正確對中 e = 0, = 0平行不對中 e 0, = 0角度不對中 e = 0, 0綜合不對中 e 0, 0西安交通大學不對中的典型特征診斷具有較大的軸向和徑向振

11、動，軸向振動普通較大。在1X，2X或3XRPM處會出現穩定的峰值在4到10XRPM處諧波成分較低時域波形中沒有“g形沖擊不對中振動隨負荷的添加而成正比添加，但轉速影響不大。軸心軌跡成香蕉形或8字形。西安交通大學不對中的典型特征診斷丈量Fmax設置在500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時域圖軸向和徑向振動頻譜圖上能否有1X，2X或3XRPM峰值假設無明顯的峰值，請思索其他缺點。 檢查軸向和徑向振動的頻譜圖的4-10RPM處的峰值，假設較大，那么能夠是 松動。 檢查時域波形能否穩定，能否有較大的“g形沖擊假設時域波形不穩定或顯示有沖擊，那么思索其他缺點西安交通大學不對中的典型特征診斷不同聯軸節的情況

12、聯軸節類型 不對中方式 振 動 特 征剛性聯軸節 平行不對中 有2X成分 角度不對中 軸向振動1X成分大 軸向振動大，有2X及高次諧波齒式聯軸節 徑向振動能夠有2X、3X、4X 聯軸節兩側振動的相位常相反膜片聯軸節 有nX 成分n為螺釘數西安交通大學不對中的典型特征診斷相位分析角度不對中時，聯軸器兩端軸向相位差18030平行不對中時，聯軸器兩端徑向相位差18030角度不對中的軸向1倍頻峰值非常高平行不對中的徑向2倍頻峰值非常高組合不對中的軸向和徑向峰值都高西安交通大學不對中的典型特征診斷1X 頻率2X 頻率葉片通過頻率西安交通大學不對中的典型特征診斷西安交通大學機械松動檢測與確認診斷具有較大的

13、徑向特別是垂直方向的振動。具有較強的諧波存在，特別是在3-10XRPM處。還能夠出現次諧波或混疊諧波。時域波形顯示出雜亂和沖擊。具有較低或正常的軸向振動，假設是止推軸承出現了松動那么會出現較大的 軸向振動。松動引起的振動，幅值與負荷有親密關系，隨負荷添加而增大；松動時設備對轉速的變化也很敏感，隨轉速的增減而表現出無規律變化，忽大忽小。松動結合面兩邊，振幅有明顯差別。西安交通大學機械松動檢測與確認診斷轉速的準確倍頻成分本例中最高出現16X成分噪聲程度高西安交通大學機械松動檢測與確認診斷丈量Fmax設置500HZ以下；速度頻譜圖；加速度時域圖檢查徑向振動3-10XRPM處能否出現了峰值。檢查軸向振

14、動能否較低或正常。檢查時域波形能否雜亂或存在沖擊。檢查能否有次諧波或混疊諧波。松動時設備上各個點的相位讀數會發生漂移。普通地腳與基座之間有相位差，而且通常相位差大于90有機械松動的波形非常明顯，隨機和不具有反復性。西安交通大學機械松動檢測與確認診斷西安交通大學機械松動檢測與確認診斷未松動時的頻譜松動時的頻譜 出現0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等頻率成分西安交通大學滾動軸承滾動軸承頻譜圖具有以下特點明顯的具有不同峰值的諧波成分能量上會出現寬帶波峰時域波形可以看出明顯的沖擊波形早期的缺點表現為低幅值的振動診斷徑向振動假設軸向有負載需求查看軸向振動能夠會出現軸承缺點頻率的諧波，邊帶。電機離

15、心泵PIPO西安交通大學滾動軸承軸承每一種零件有其特殊的缺點頻率。隨著缺點開展，它的幅值添加，并有諧波；諧波兩邊產生邊頻。還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調。1X2X頻率缺點根本頻率6.71X根本頻率的四個諧波西安交通大學滾動軸承的特征頻率 D 節圓直徑d 滾珠直徑 接觸角z 滾珠數R 軸的轉速頻率dD外環缺點頻率內環缺點頻率滾珠缺點頻率堅持架碰外環堅持架碰內環西安交通大學滾動軸承丈量頻譜圖和時域波形圖加速度。設置Fmin25XRPM對小軸小于4-6英寸設置Fmax為50XRPM；對大于4-6英寸的軸設置Fmax為70XRPM采集高頻加速度波形圖70XRPM檢查軸承缺點頻率諧波假設疑心內圈缺

16、點，檢查1XRPM的邊帶假設疑心滾動體缺點，檢查1XFTF邊帶檢查時域波形的沖擊，峰峰值大于4g.西安交通大學滾動軸承不平衡不對中松動滾動軸承缺點頻率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.53.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk西安交通大學滾動軸承滾動軸承機械的報警參考值0 5 10 15 20 25 30 35 40 R8 6 4 2 0mm/s pk西安交通大學滑動軸承不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDi

17、splacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50西安交通大學滑動軸承滑動軸承機械的報警參考值0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R8 6 4 2 0mm/s pk西安交通大學齒輪缺點診斷在嚙合頻率處有較高的徑向振動，并帶有調制邊帶。具有較大的軸向振動，對螺旋齒輪，斜齒輪或人字形齒輪軸向振動的頻率和徑向一樣。丈量把最大分析頻率設置為3.5XGMF。Fmax小于等于2000HZ，運用1600線分辯率。Fmax大于等于2000HZ， 運用3200線分辯率。檢查軸向和徑向的1X,2X,3XGMF處的峰值。檢查齒輪嚙合頻率處的邊帶西安交通大學齒輪缺點診斷齒輪

18、嚙合頻率GMF等于齒數乘以齒輪轉速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪缺點開展，邊頻越來越豐富，幅值添加。可用倒頻譜作進一步分析。嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2XOUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸西安交通大學振動規范日本石化旭的AMD振動絕對規范：A,最好平衡及對中最好形狀 0-1.5mm/sB,良好有微小缺陷，修繕不經濟 1.5-4.0mm/sC,留意為了防止磨損，要思索檢修 4.0-8.0mm/sD,嚴重發生大缺陷，將出缺點需檢修 8.0-16.0mm/sE,危險要立刻停機 16mm/s 以上西安交通大學振動規范確定報警值和危險值的方法 絕對法 根據相應的國際規范、國家規范、

19、行業規范等， 如： ISO， GB， API 等。 相對法 以機器正常形狀的振動值作為基數，本人和本人比。 類比法 與同類機器的振動值作比較。西安交通大學轉機振動規范舉例(軸承振動) ISO2372，SO3945振動烈度：振動速度的有效值丈量頻率范圍 101000HzI 級：小型機械 例15kW以下電機II級：中型機械 例1575kW以下電機 和300kW以下機械III級：大型機械，剛性根底 60012000r/minIV 級：大型機械，柔性根底 60012000r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A優，B良，C可，D不可西安交通大學振動規范(軸振動)轉機振動規范舉例VDI德國工程師協會IEC