机械故障诊断学第9章旋转机械状态监视与故障诊断ppt课件.ppt

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1、第9章旋转机械的状态监视与故障诊断机械故障诊断学概述机械振动及其种类转子系统振动故障诊断齿轮箱故障诊断滚动轴承的振动信号分析状态监视系统示例1概述2机械振动及其种类机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理现象。各种机械在运动时，由于诸如旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各式各样的振动。3振动测试的基本参数：幅值、频率和相位幅值幅值是振动强度大小的标志，它可以用不同的方法表示，如单峰值、有效值、平均值等；频率为周期的倒数。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而可以寻找振源，采取措施；相位振动信号

2、的相位信息十分重要，利用相位关系确定共振点、振型测量、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。4机械振动稳态振动能够用数学式明确表示的函数随机振动需用数理统计方法来描述周期振动振动以周期T重复出现非周期振动振动无固定的周期平稳随机振动振动统计特性对时间为常数非平稳随机振动振动统计特性随时间而变化5简谐振动位移速度加速度6周期振动周期振动的定义：周期函数可以展开为傅里叶级数旋转机械的振动过程是一个以周期振动为主导的随机过程。7转子的临界转速旋转机械在启停升降速过程中，往往在某个(或某几个)转速下出现振动急剧增大的现象，有时甚至在工作转速下振动也比较强烈。其振动原因往往是由于转子系

3、统处于临界转速附近产生共振。8在无阻尼的情况下，转子的临界转速等于其横向固有频率在有阻尼的情况下，转子的临界转速略高于其横向固有频率。转子的临界转速个数与转子的自由度相等。对实际转子来说，理论上有无穷多个临界转速，但由于转子的转速限制，往往只能遇见数个临界转速。9刚性转子准刚性转子挠性转子第一阶临界转速10转子系统振动故障诊断旋转机械振动评定标准目前最常采用的是通频振幅来衡量机械运行状态的，根据所使用传感器的种类分为：轴承振动评定利用接触式传感器(例如磁电式振动速度传感器或压电式振动加速度传感器)放置在轴承座上进行测量；11轴振动值评定，这可利用非接触式传感器(例如电涡流式

4、传感器)测量轴相对于机壳的振动值或轴的绝对振动值。评定参数可用振动位移峰峰值和振动烈度(即均方根值，它代表了振动能量的大小)来表示。12以轴承振动位移峰峰值作评定标准转速/rpm标准/mm优良合格15003050703000203050水电部汽轮机组振动标准(双振峰)13机械部离心鼓风机和压缩机振动标准标准转速/mm≤3000≤6500≤10000>10000-16000主轴轴承50≤40≤30≤20齿轮轴承≤40≤40≤3014IEC汽轮机振动标准标准转速/mm≤1000150030003600≥6000轴承上7550252112轴上(靠近轴承)1501005044201

5、51617在制定上述振动标准时，假设：机组振动为单一频率的正弦波振动；轴承振动和转子振动基本上有一固定的比值，因此可利用轴承振动代表转子振动；轴承座在垂直、水平方向上的刚度基本上相等，即认为是各向同性的。18实际证明上述假设与事实不尽相符，所测得的振动多数是由数种频率的振动合成的；轴承组水平刚度明显低于垂直刚度；转子振动和轴承座振动的比值，可以是2－50倍，它和轴承型式，间隙、轴承座刚度、油膜特性等有关，且同类机组亦不尽相同，因此，为了较全面的反映机组的振动情况，必须制定其它的振动标准。19以轴承振动烈度作为评定标准振动烈度20ISO3945振动标准：适用于大于300kW，

6、转速为600～12000r/min的大型原动机和其它具有旋转质量的大型机器，例如电动机和发电机、蒸汽轮机和燃气轮机、涡轮压缩机、涡轮泵和风扇等212223草案24以轴振动的位移峰峰值作为评定标准美国石油学会给出了功率不超过1000kW的中小型涡轮机械轴振动的振动标准API617，其振动许可值为：式中A振动许可值（双振幅），单位：m;n机器转速，单位为r/min。25趋势监测26分频段监测2728监测参数及分析方法监测参数动态参数振幅表示振动的严重程度，可用位移、速度或加速度表示振动烈度描述机器振动状态的一种特征量相位对于确定旋转机械的动态特性、故障特性及转子的动平衡等具有

7、重要意义29静态参数轴心位置在稳定情况下，轴承中心相对于转轴轴颈中心的位置轴向位置是机器转子上止推环相对于止推轴承的位置差胀旋转机械中转子与定子之间轴向间隙的变化值30对中度指轴系转子之间的连接对中程度，它与各轴承之间的相对位置有关温度轴瓦温度反映轴承运行情况；止推瓦反映轴承和静止部件的轴向间隙润滑油压反映滑动轴承油膜的建立情况31涡流传感器的安装3233343536相对轴位移37相对轴膨胀38输入保护滤波正峰值保持负峰值保持峰峰叠加比较电路报警门限精密稳压源振动信号振动信号峰峰值超限报警原理39间接测量——电机电