振动测试与故障诊断 课件.ppt

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1、振动测试与设备故障诊断侯永强振动测试与设备故障诊断一、概述二、振动测试原理三、振动测量实践四、振动分析五、典型设备故障诊断六、汉能华风电振动测试产品简介一、概述设备故障诊断是通过掌握设备过去和现在运行中或在基本不拆卸的情况下的状态量，判断有关异常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。它是在动态情况下，利用机械设备劣化进程中产生的信息（即振动、噪声、温度等）来进行状态分析和故障诊断。利用振动信号对故障进行诊断，是设备故障诊断中最有效、最常用的方法。设备在运行过程中的振动及其特征信息是反映系统状态及其变化规律的主要信号。通过振动测试仪器拾取、记

2、录和分析振动信号，是进行故障诊断的主要途径。维修制度从事故、定期向预知维修的转变设备老化，故障率增加大量新设备投运，容量增大，复杂性增加提高经济效益可能性故障诊断理论、技术的不断发展和完善传感器、信号分析和计算机技术的发展必要性二、振动测试原理振动三要素与分类时域波形频谱特征频率振动三要素与分类振动三要素：振幅、频率和相位振幅（A）一般用振动的位移、速度或加速度表示。位移一般用微米(μm)表示，现场也有用丝为单位，1丝=10μm；速度一般用mm/s表示，加速度一般用m/s2或重力加速度g表示。振幅一般是计算一段时间内振动波形的峰峰值、平均值和均方根值（有效值

3、）。速度的有效值称为振动烈度，反映振动的能量大小。频率频率（f）是具有周期性变化规律的物理量在单位时间内的循环次数。由于振动频率趋向于机器转速的整数倍或分数倍，通常表示为机器转速的倍数，如：1X=1×rpm表示振动频率和机器的转速相同0.43X=0.43×rpm表示振动频率是机器转速的43％频率是用来分析设备故障的主要参数。有些故障通常表现为特定的频率，但振动频率和故障之间并不存在简单的一一对应关系。相位相位(φ)是用角度来表示的两个信号之间的计时关系。振动相位指从键相器信号触发到振动信号第一个正峰值之间的角度。相位的测量对于确定转子上的高点、转子的临界转速

4、以及诊断故障和进行动平衡等都是非常重要的。故障分类根据故障机理分为强迫振动和自激振动。稳定的强迫振动：基频振幅、相位不随运行时间和运行工况变化而变化，如质量不平衡。不稳定强迫振动：如碰摩。A∝Р/Κ式中：A—振幅；P—激振力；Κ—部件动刚度。自激振动：强迫振动是存在外来的扰动力或部件动刚度下降，而自激振动是系统内部存在能量反馈环节。强迫振动的频率与转子的工作频率有关，而自激振动频率与固有频率有关。频谱简介频谱绘制过程波形分解快速傅立叶（FFT）滚动轴承特征频率变速箱特征频率啮合频率计算齿轮啮合频率，齿轮啮合频率等于齿数与轴速的乘积。在这个例子当中，输入端齿轮

5、有12个齿，输出端有24个齿。其齿轮啮合频率为输入速度的12倍，或输出速度的24倍。多级变速箱特征频率归纳一下特征频率的计算步骤：1.首先确定每个轴的相对转速；2.分析各个轴上的元件并计算它们的扰动频率（如轴承频率、叶片通过频率和齿轮啮合频率等）。同时不要忘记考虑轴的转速。输出速度的计算需要考虑每一个齿轮的作用，齿轮啮合频率等于齿数和齿轮转速的乘积，对于多级变速箱同时我们还必须考虑中间轴的作用。三、振动分析振动分析的四个阶段时域波形分析频谱分析检测阶段故障根源分析分析阶段确认阶段振动分析的四个阶段对时域波形进行分析主要有三个原因：第一、你能在时域波形图中看到

6、一些频谱中无法看到的现象。第二、许多故障状态需要根据时域波形图来识别。第三、我们可以利用时域波形来进行一些有用的计算。时域波形分析信号周期图信号频谱图频域波形分析得到了频谱图，首先需要检查，接着查找相关的模式：谐波、边频带、峰丘等，然后开始查找一些特殊的故障：不平衡、不对中和轴承故障、变速箱故障等等。频域波形分析四、典型设备故障诊断变速箱滚动轴承变速箱分析齿面磨损齿面胶合和擦伤齿面接触疲劳弯曲疲劳和断齿齿面磨损齿磨损时的频谱图特征：齿轮啮合频率附近的1X边频带当齿轮的齿开始发生磨损的时候，会发生两件事情，第一件是齿轮啮合频率处边频带的幅值升高，而边频带的振幅

7、决定于齿轮的转速。第二件事情是将出现齿轮固有频率的振动，固有频率振动也会有边频带产生，并且它有很宽的基频。齿轮啮合齿轮啮合时的频谱图特征：径向100/120Hz处的波峰通常会在轴的转速频率和齿轮啮合频率处出现波峰，但是幅值不高。可能会出现2X波峰，并且在齿轮啮合频率附近有轴转速频率的边频带。对于直齿轮主要的振动是在径向，斜齿轮主要的振动是在轴向。齿负载齿负载时的频谱图特征：齿轮啮合频率处高强度波峰齿轮啮合频率处振幅的大小决定于带动这个齿轮的轴的对中程度和齿轮上的载荷。齿轮啮合频率处的有波峰并不一定意味着存在故障。齿轮啮合频率=齿数x轴的转速；输出转速=输入转

8、速x主动轮齿数/被动轮齿数齿轮啮合侧隙齿轮啮合侧隙时