最新国际标准ISO-10816是ISO-2372的升级版

松动故障引起的间入谐量
• 未松动时的 频谱 • 松动时的频 谱
出现0.5X， 1.5X，2.5X， 3.5X...等频 率成分
松动结合面两边振动差别大
50 40 38
不松 动
松动 ！ 松动 ！
5 8
25
35
18
15 12 10
不松 动
齿轮箱
BS 输 入 轴
齿轮故障的频谱
上辊
啮合频率 GMF
OU OL
上边频下边频2x带滑动轴承的机械的频谱特点不平衡油膜涡动碰摩?mpktopkdisplacementin?1251007512不对中松动引起的谐波0246810121416frequencyinorder50250从油膜涡动发展到油膜振荡转子转速rminrmin13涡动频率cmin相关产品振通932高级高级分析仪?中文window菜单显示操作更方便?大尺寸彩色液晶屏幕清晰美观?12800线分辨率频谱频率范围25khz?基于dsp的全功能高速动态分析?双通道采集14位ad采样?usb接口可配mcm23sdes等软件?高速记录起停车振值幅值相位频谱?标准数采器功能存储200测点32k波形?用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故障?转速测量噪声测量相位测量相位诊断14?轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容
怎样用谱分析法诊断转子绕组故障？
如果转子回路有缺陷（如鼠笼断条、端 环开焊），则转子回路的电气不平衡会 通过电磁偶合对定子电流进行调制。调 制度的大小与转子电流的不平衡程度及 电机负载大小成正比。
ห้องสมุดไป่ตู้
在定子电流上会观察到调幅波,其载波 频率为电源频率f,调制波频率为2sf。
转子会感应出频率为sf的三相电流 （s为转差率，f为电源频率）
强 迫 振 动 类 故 障
不对中 磁拉力 不平衡 松 动
正进动
齿轮故障
反进动
自 激 振 动 类 故 障
滚动轴承
R: 转动频率
TO
TI
转子不平衡故障的频谱
轴向很小
齿轮 风机 透平 箱 • 波形为简谐波，少毛刺。 • 轴心轨迹为圆或椭圆。 • 1X频率为主。 • 轴向振动不大。 • 振幅随转速升高而增大。
怎样识别电磁振动？
观察断电前后振动幅值的变化:
如断电后振动立即消失，则是 电磁振动
振动传感器如何安装？
诊断时，振动传感器应尽可能 径向安装在电机的外壳上， 而不是象诊断机械故障时那样 安装在轴承座上。
电机
用平衡法诊断定子绕组故障的 原理是什么？
如果电机的输入电压是三相平衡的 （可以用电压表确认），那么其三相 电流也应该是平衡的。
节圆直径 滚珠直径 接触角 滚珠数 轴的转速
保持架碰外环 保持架碰内环
f
f
1 d (1 cos ) R 2 D
1 d (1 cos ) R 2 D
滚动轴承故障的频谱
PI
PO
1X 2X 频 率 故障基本 频率6.71X
电机
离心泵
• 轴承每一种零件有 其特殊的故障频率。 • 随着故障发展，它 的幅值增加，并有 谐波；谐波两边产 生边频。 • 还可用非频率域的 诊断方法，如共振 解调。
轮的故障诊断
共振解调法
• 原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ 以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲 击频率）共振波形，对它进行包络、检波、 低通滤波（即解调），会获得一个对应于 低频冲击的而又放大并展宽的共振解调波 形。
共振解调法的示意图
共振解调法的优点：
• 剔除了低频振动干扰 • 对于共振解调波，可作 频谱分析
1X频率(铅垂 ) 1X频率(水平 ) 轴向很小
1X频率(铅垂 ) 1X频率(水平 )
• 过临界转速有共振峰。
转子不平衡的类型
不平衡类型 质量不平衡 永久弯曲 热弯曲 部件位移或脱落 部件结垢 联轴器不平衡 低速晃动小 低速晃动大 振动随负荷增大，但有滞后 振动阶跃增加，然后稳定 特 征 消除措施 平衡 静态校直 找出原因 停车检查
滚动轴承的振动
• 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故 障诊断技术的重要内容。 • 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占 30%。 • 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质 量外，轴承的安装及装配质量影响很大。
滚动轴承的失效形式
• 疲劳点蚀 : 因受滚动压应力 • 磨损: 因受压力又有与内外座圈的相对滑动 • 腐蚀: 润滑油中的水分几其它化学物质产生 锈蚀 • 裂纹: 由于磨削或淬火时作用而产生 • 磨粒磨损: 由于磨屑作用而磨损
ñ ´ Õ ¯ Ò ¾ ´ È (mm/s)
¡ Ð Ð Í ¸ ö Ã ô µ Ã Í º ¸ ö Ã ô 45 45 28 ° · ¸ Ï µ ñ £ ¨D£ © 28 18 ° · ¸ Ï µ ñ £ ¨D£ © 18 11.2 ° · ¸ Ï µ ñ £ ¨D£ © · µ Ï ñ £ ¨C £ © 11.2 7.1 ° · Ï µ ñ £ ¨D£ © · µ Ï ñ £ ¨C £ © 7.1 ¸ 4.5 · µ Ï ñ £ ¨C £ © ¹ À ¾ · £ ¨B£ © 4.5 2.8 Ï ñ µ £ ¨C £ © ¹ À ¾ · £ ¨B£ © 2.8 · 1.8 ¹ À ¾ · £ ¨B£ © 1.8 1.12 ¹ · À ¨ £ B£ © 1.12 ¾ 0.71 0.71 0.45 Â Ð á £ ¨A£ © Â Ð Ó á ¨ £ A£ © Â Ð Ó á ¨ £ A£ © Â Ð Ó á ¨ £ A£ © 0.45 Ó 0.28 ¡ ² 15KW 15-75KW ¡ ³ 75KW
滚动轴承故障的特征频率
外环故障频率 d D D— d — — z — R —

f z d (1 cos ) R 2 D
内环故障频率 z d f (1 cos ) R
2 D
D d 滚珠故障频率 f 1 ( ) d
cos2 R D
2
平行不对中 角度不对中
振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用
建立参数库 设置采集器
回收数据
数据分析 现场测量
打印报告
振动监测有哪些特征值？
• 位移峰峰值：正、负两方向间的最大振动距离
• 速度有效值：振动速度的均方根值，直接反映振动的 能量。一台设备上不同位置测量的速度有效值中最大 的一个称为该设备的振动烈度
IS
下辊
• 齿轮啮合频率GMF等于齿 数乘以齿轮转速频率。 • 齿轮啮合频率两边有边频， 间距为1X。 • 随着齿轮故障发展，边频 越来越丰富，幅值增加。
下边频
上边 频
2X
• 可用倒频谱作进一步分析。
带滑动轴承的机械的频谱特点
12.5
油膜涡动、碰摩
Displacement in m pk to pk 10.0
•测量时要注意什么？ 1)三相电源电压应比较稳定和平衡; 2)电机应接近满负载运行。 •如果发现三相定子电流有较大差别， 则应怀疑定子绕组有缺陷。最好先排 除定子异常，然后再诊断鼠笼状态。
皮带故障
皮带转动频率BR＝(π*D)/皮带长度] *皮带轮转频；
皮带振动频率低于皮带轮转频；
共同特点：类似于不对中，轴向振动较大
• 测定点一经确定之后，就要经常在同 一点进行测定。这要求在测定点上作 出记号（如使用油漆或用钢针打出定 位孔）。尤其对于环境条件差的场合， 这一点更加重要，在测高频振动时， 曾经出现过测定点偏移几毫米后，测 定值相差6倍的情况。
振动多大算超标？
ISO2372Õ ñ ´ ¯ Ö Ê ¾ ¼ Ã ½ ¹ ´ ª ê ¬ ¹
在频谱图中同时出现两个由2sf调制产生的谱峰， 其频率分别为f-2sf和f+2sf
•定子电流频谱中主峰与两个旁辨的幅值差： 正常时：>50dB（断条率<2%） 有断条：<45dB（断条率>4%）
•通常是用钳型电流表（带信号输出以便 连接仪器）和数据采集器定期对电机定 子电流进行监测，一旦上述幅值差小于 50dB，或与正常时比较有较大幅度的下 降，就应引起高度注意。
频率范围有限机器 上须有铁磁性表面 该表面必须干净 可用频率范围宽 需有螺孔接头费时 测量重现性最佳 间
磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法
怎样选择测量点？
• 在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进 行测量，至少在工作的初期应该如此。 • 低频振动常常具有方向性（如不平衡在水平 方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直方向 上比较容易发生）。
电机
水泵
1X 频率
• 出现 2X 频率成分。
• 轴心轨迹成香蕉形或 8字形。
• 轴向振动一般较大。
叶片通 过频率
• 本例中，出现叶片通 过频率。
转子系统松动故障的频谱
PI PO
本例中最高 出现16X成 分
电机
水泵
转速的精确 倍频成分 噪声水平高
• 波形出现许多毛刺。
• 谱图中噪声水平高。 • 出现精确的倍频2X， 3X…等成分。 • 松动结合面两边， 振幅有明显差别。
基本频率的 四个谐波
带滚动轴承的机械的频谱特点
3.5
3.0 Velocity in mm/s pk
不平衡
不对中
2.5
2.0
松动
滚动轴承故障频率
1.5
1.0
0.5
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50×R Frequency in order
倒频谱分析诊断法
• 倒频谱分析用于识别频谱图中的周期 结构 • 倒频谱的定义和有关的术语 • 倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿
振动缓慢增加，轴向振动和轴 清垢 向推力增大，机器效率降低 相邻轴承振动大，相位相同 平衡
转子不对中的类型
正确对中 e = 0, = 0
平行不对中 e 0, = 0
角度不对中 e = 0, 0
综合不对中 e 0, 0
转子不对中故障的频谱
MO
MI PI PO
2X 频率
一小时学会机器故障诊断
陶洛文
工学博士，高级工程师
频谱分析法
• 频谱分析法是最基本和最常用的故障诊 断方法。
• 每种故障有其对应的特征频率。
• 根据特征频率及其变化确定机器的故障 性质和严重程度。
转动机械常见故障的频率特征
故障名称 不平衡 永久弯曲 频率特征 1¬R 1¬R 2¬R 2N¬R N 为磁极对数 1¬R, 2¬R 等 也 有 1.5 ¬ R, 2.5¬R 等 啮合频率等于 齿数¬R ， 边带频率… 外环故障… 内环故障… 滚珠故障… 转动特征 同步正进动 同步正进动 正进动 正进动 故障名称 频率特征 转动特征 正进动 正进动 正进动 正进动 油膜涡动 (0.4~0.49)¬R 等于低阶固有 油膜振荡 频率 等于低阶固有 气隙振荡 频率 失稳前 0.5¬R 内腔积液 失稳后为低阶 固有频率 失稳前 0.5¬R 转子内阻 失稳后为低阶 固有频率 失稳前小于低 阶固有频率 径向摩擦 失稳后等于低 阶固有频率 失稳前小于低 阶固有频率 轴向摩擦 失稳后等于低 阶固有频率
不平衡
7.5 不对中 5.0 松动引起的谐波
2.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Frequency in order
从油膜涡动发展到油膜振荡
转 子 转 速 r/min
涡动频率 c/min
相关产品 - 振通932高级分析仪
•中文Window菜单显示，操作更方便 •大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美观 •12800线分辨率频谱，频率范围25kHz •基于DSP的全功能高速动态分析 •双通道采集，14位AD采样 •USB 接口可配MCM2/3,SDES等软件 •高速记录起停车振值,幅值,相位,频谱 •标准数采器功能存储200测点,32K波形 •用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故 障 •转速测量、噪声测量、相位测量、相 位诊断
设备状态的另一种振动评价标准
Ù ´ Ë È Ó Ð Ð §Ö ³ Ó Ó ë ¦ Ó À ³ Á ¸ ö Ð Í ø Ì Ã ã Í µ à º ¸ ö £ ¨² ó Ó Ú 20,00HP£ © £ ¨6-20,000HP£ © ¨° £ ¸ ² ó Ú Ó 5,000HP£ © ô Ã Õ ø Í µ à º ¸ ö £ ¨² ó Ó Ú 20,00HP£ © £ ¨6-20,000HP£ © ¨° £ ¸ ² ó Ú Ó 5,000HP£ © ¶ Ë Ñ õ ¸ ö ¨¸ £ î È û £ © ¨µ £ ß Ñ ¶ £ © ¨³ £ Í Ñ ¶ £ © ¨½ £ â ´ ± ¸ ö £ © ñ Ó ° Í « ¢ ³ ç ¸ ö Ð ¸ ¿ ö ô à » ¸ É ö à ô£ ¨È « Ë Ù ¢ ¡ ¿ ö µ · · É £ © Û » Õ É Ã Ú ± ¤ Û É Õ » Ã Ú ´ Ì È ± Õ £ ¹ ­ ° à Ð ² è ó Ð Þ VdB mm/s VdB mm/s VdB mm/s VdB mm/s 138 128 118 125 120 115 140 133 123 115 123 7.9 2.5 0.79 1.8 1.0 0.56 10 4.5 1.4 0.56 1.4 145 135 130 145 135 130 150 140 135 135 140 18 5.6 3.2 18 5.6 3.2 32 10 5.6 5.6 10 145 140 135 145 145 140 150 140 140 140 145 18 10 5.6 18 18 10 32 10 10 10 18 150 145 140 150 150 145 155 145 145 145 150 32 18 10 32 32 18 56 18 18 18 32
Ð Ï Â ´ À ¼ Ö ¸ ö Ã ôÖ Ê ¾ ¼ ³ Á Ê ³ ½ ý Ð Ð Ö Í ¸ ö Ã ô ó Ð ² Í ¸ ö Ã ô
Î ¼ ° ¹ GB6075-85Ò Ô ¹ ©VDI2056,Ê Ê Ó À Ó Ú ¬ ª Ë Ù Ô Ú 600-12000¬ ª /« Ö ³ Á µ ôÖ ¸ ö Ã ô
• 加速度峰值：常用于评价滚动轴承和齿轮的状态 • 高频加速度包络有效值：滤掉了和转轴有关的各种低 频分量后的高频加速度包络的能量。它主要反映了滚 动轴承和齿轮有损伤时发生的冲击能量。
如何选择测量参数？
传感器如何安装？
安装方法及可用频率 范围 (+/-3 可分贝极限 ) 钢探杆： 1 — 1000Hz 铝探杆： 1 — 700Hz 磁座： 1 — 2000Hz 螺纹连接 :1 — 10000Hz 优 附着快速 手持 附着快速 手持 点 缺 点 频率范围有限 注意手持方法
最简单是看HFA 包络波有效值
• HFA<1
• HFA>2 • HFA>6
正常
警惕 危险
相关产品- 909Z系列轴承故障检测仪
• 双参数振动检测 • 测量高频包络值,
将低频率(不平衡、
不对中、松动等振 动滤除掉)，专用 于轴承齿轮监测 • 测量振动速度真
有效值, 用于和
ISO标准比较
三相感应电机的 电气故障诊断