故障诊断方法的研究

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1、机械动态监测与故障诊断第四章故障诊断方法4.1信号时域波形分析4、故障诊断方法4.2频谱分析法电磁干扰油膜涡动转子不平衡不同轴松动共振频带叶片通过频率滚动轴承特征频率fn,fi齿轮特征频率Zfr流体噪声冲击脉冲流体空穴作用Hznfr2nfr~20000Hz~2000Hz~500Hz高频区中频区低频区50fr/2fr2fr3fr4fr旋转机械主要特征频率转频：fn2倍转频：2fn频谱分析实例不对中不平衡轴承扭转和轴系弯曲轴承松动结构松动支架变形:软脚,管道应力等结构共振临界速度皮带磨损,共振等皮带轮不对中皮带轮偏心/转轴弯曲套筒轴承(松动/摩擦)油膜涡动液力/气动故障滚动轴承

2、故障泵气蚀、/流体激振交流电动机故障:转子松动/绕阻交流电动机故障:气隙不均匀交流电动机故障:转子断条/裂纹直流电动机故障:驱动故障直流电动机故障：转速波动齿轮故障:磨损,偏心,间隙齿轮故障不对中4.3轴心轨迹分析轴心运动轨迹是指轴颈中心相对于轴承坐在轴线垂直平面内的运动轨迹，简称轴心轨迹。它是一平面曲线，与幅频或相频特性曲线比较，它更加直观的反应了转轴的运动情况。轴心轨迹的测量：将2个传感器安装在转轴同一截面上，彼此互成90度，如下图所示。电涡流传感器的布置直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将X、Y两个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在x、y两个方向的投影，去掉其中的直流

3、分量（平均值——传感器与轴颈表面的间隙），再按照（x，y）坐标值进行绘制。轴承风机联轴器电机鉴相信号AAAA位移传感器安装支架位移传感器90°直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将X、Y两个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在x、y两个方向的投影，去掉其中的直流分量（平均值——传感器与轴颈表面的间隙），再按照（x，y）坐标值进行绘制。轴承风机联轴器电机鉴相信号AAAA位移传感器安装支架位移传感器90°图5.4一号大轴高通轴心轨迹图图5.5一号大轴滤波轴心轨迹图轴心轨迹分析实例下图是某转子轴颈轴心轨迹随转速升高发生油膜振荡的情况；(a)和(b)是在较低转速情况下，由于存在不对中和

4、非线性油膜力等影响因素，转轴的振动信号中除了基频分量外，还有其他振动频率成分，因此轴心轨迹图呈不规则状。(c)是在临界转速附近，由不平衡力引起的基频振动成为主要振动成分，此时轴心轨迹近似为圆；(e)为转速升的很快时，系统出现了油膜涡动，轴心轨迹呈内八字形。转速进一步升高，系统发生了油膜振荡，轴心轨迹变的十分复杂，但也不是完全没有规律，此时的振动为准周期运动。转子不对中故障时的轴心轨迹通常呈香蕉行或外八字形，如下图所示。具有外八字形的轴心轨迹，其频谱一般表现为二倍频或四倍频分量较大。转子发生碰摩故障时，视碰撞的轻、重程度不同，轴心轨迹在圆形的轮廓线之内有一个至多个小圈套。4.4

5、窄带报警法fA1/2frfr2frnfrzfr油膜涡动不平衡不对中叶片故障齿轮故障步骤：1、确定特征频带2、设置报警限3、判别报警fr：转频n：风机叶片数z：齿轮齿数4.5选择性频率趋势图fr：转频n：风机叶片数z：齿轮齿数油膜涡动1/2frt不平衡不对中叶片故障齿轮故障zfrAfr2frnfr4.6确认矩阵法fA1/2frfr2fr3frnfrfr：转频n：风机叶片数41253700.9160.0790.00404.7自动诊断如图所示，各振动测点的振动量、不平衡量、趋势指标等均设置了报警值、危险值。人工观测轴心轨迹，可判别转子是否有初期轻微碰摩。由时域波形及特征频谱分析可以

6、得出许多有用的分析结果。自动运行画面: