设备状态监测与故障诊断技术第5章-旋转机械故障诊断技术
机械设备状态监测与故障诊断技术
优点与局限性
温度监测技术具有简单 、直观和易于实现的优 点。然而，对于非热力 设备或低温设备，温度 变化可能不明显，需要
采用其他监测方法。
油液分析技术
总结词
油液分析技术是通过分析机械设备的润滑油或液 压油的成分和性能指标，从而判断设备运行状态 的一种方法。
适用范围
油液分析技术适用于各种类型的机械设备，特别 是润滑系统和液压系统，如轴承、齿轮和液压缸 等。
温度监测技术是通过测 量机械设备的温度变化 ，分析其特征参数，从 而判断设备运行状态的 一种方法。
详细描述
温度监测技术主要应用 于热力设备、电机和电 子设备的监测。通过测 量和分析温度信号的变 化趋势、波动幅度和温 差等参数，可以判断设
备的运行状态。
适用范围
温度监测技术适用于各 种类型的热力设备和电 子设备，如锅炉、汽轮 机、变压器和集成电路
技术应用前景
工业4.0
机械设备状态监测与故障诊断技术是工业4.0的重要组成部分，能 够提高生产效率和设备利用率，降低维护成本。
智能制造
在智能制造领域，该技术能够实现设备的远程监控和预测性维护， 提高制造过程的可靠性和效率。
航空航天领域
在航空航天领域，该技术对于保障飞行安全和提高飞行器寿命具有 重要意义。
机械设备状态监测与故障诊断 05 技术的挑战与未来发展
技术挑战
监测设备兼容性
不同品牌和型号的机械设备可能 需要特定的监测设备，导致监测
设备的兼容性成为一大挑战。
数据处理与分析
机械设备产生的数据量庞大，如何 高效地处理和分析这些数据以提取 有价值的信息是一个技术难题。
故障预测准确性
准确预测机械设备故障的发生时间 和部位是一个具有挑战性的任务， 需要不断优化算法和提高预测模型 的精度。
旋转机械的状态监测及故障诊断
同步振动：工作频率=激振频率。 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 一般采用滚动轴承
2）系统分类——以临界转速分类
⑵ 柔性转子系统--工作转速在一阶临界转速以上的 系统
判别依据：一般工作频率>100Hz的机械系统属于柔性转 子系统。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
4）旋转机械的转速检测
齿式轮盘测速 转速测量一般是在轴的测量圆周上设置多个凹槽
或凸键标己或者在轴上安装一个齿轮盘使每转产生多 个脉冲。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
5）轴向位移检测
测量转子的轴 向位移时，测量面 应该与轴是一个整 体，这个测量面以 探头中心线为中心。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
6）轴心轨迹测试
轴心轨迹非常直观地显示了转子在轴承中的旋转 和振动情况，是故障诊断中常用的非常重要的特征信 息。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
正向进动（轴转向与轴心轨迹 转向一致）----例如：转子不 平衡、不对中、油膜失稳产生 的亚同步涡动、内摩擦激发的 涡动等均为正向进动。绝大多 数为正向进动。
振动特点：振动频率（自激振动）<工作频率，并与一阶 横向自振频率有关。
自激振动：振动过程中，由于系统内部不断有能量输入而 产生的共振现象，在设备诊断中又称为亚同步振动。
一般采用滑动轴承。
两种系统振动特点比较
激振原因
频率与工作 频率的关系
强迫振动（刚性系统）
由于外部激振力 或激振位移引起的
振动频率与工作频率同步
1 旋转机械的状态特征参数与测试
3）旋转机械振动相位检测
旋转机械常见故障诊断分析案例
第5章旋转机械常见故障诊断分析案例积累典型设备诊断案例在设备监测诊断工作中具有重要作用。
首先它为设备诊断理论提供支撑。
常见的设备故障有成熟的理论基础，一个成功的案例通常是诊断理论在现场正确应用和诊断人员长期实践的结果。
典型诊断案例具有强大的说服力，一次成功而关键的诊断足可以改变某些人根深蒂固的传统观念，对现场推广设备诊断技术具有重要意义。
其次它为理论研究提供素材。
在医学上，由典型的特例研究发现病理或重大理论的案例很多。
设备故障的情形多种多样，现场疑难杂症还比较多，有许多故障很难用现有理论解释，只能作为诊断经验看待，这种经验有没有通用参考价值，需要在理论上进行说明。
另外，有许多案例无法在试验室模拟，而它们在不同的现场又常常出现，因此典型案例为同行提供了宝贵经验和经过证实的分析方法。
诊断人员可以参考相似案例的解决方案解决新的问题，提供快速的决策维护支持，并为基于案例的推理方法提供数据基础。
典型案例分析的重要性还表现在它是监测诊断人员快速成长的捷径。
目前实用的振动诊断方法、技术和诊断仪器已经相当完善，而许多企业在诊断技术推广应用方面存在困难除了思想观念方面的原因外，更主要的原因是缺乏专业人才。
研究案例的一般做法是，从新安装设备或刚检修好的设备开始，可以选择重点或典型设备进行监测，根据不同设备制定不同的监测方案和监控参数，定期测试设备的振动，包括各种幅值、振动波形和频谱等。
如果设备出现劣化迹象或异常，要缩短监测周期，倍加留心振动波形和频谱的变化，注意新出现的谱线及其幅值的变化，在检修之前做出故障原因的判断。
设备检修时要到现场，了解第一手资料，全程跟踪设备拆检情况，掌握设备参数（如轴承型号，必要时测量有关尺寸、齿轮齿数、叶片数、密封结构、联轴器和滑动轴承形式等），做好检修记录（有时需要拍照记录），比较自己的判断对在哪里，错在哪里，进行完善的技术总结。
几个过程下来，水平自然有很大提高。
总之，添置几件诊断仪器是很容易的事，诊断成果和效益的产生不是一朝一夕的事，需要柞大量艰苦、细致的工作，长期积累设备的状态数据，对此应有应清醒地认识。
机械故障诊断技术5_设备状态的判定
注：1．本标准把电动机按其中心高度(H)分为三个类型，中心高度越大，振动阈值越大。 2．电动机状态判别分为三个等级：正常、良好、特佳。 3．本标准是指电动机在空转（不带负荷）条件下的阈值。 4．诊断参数为速度有效值(Vrms)。
(4) 汽轮机及汽轮发电机组振动标准
汽轮机也属于旋转机械的类型。表5一7为我国水电部于1959年颁布 的《电力工业技术管理法规》，其中规定1500r／min、3000r／min和 5000r／min之内的汽轮发电机组轴承的振动标准。
表5一7
转速 r/min 1500 3000 ≤3000
水电部汽轮发电机组振动标准（轴承双振幅允许值）
标准（Dp-p / μm） 优 30以下 20以下 10以下 良 50以下 30以下 30以下 合格 70以下 50以下 30以下
注：1．本标准规定测点位置在轴承处的垂直和水平方向。 2．阈值的大小取决于汽轮机的转速，转速愈大，振动位移允许值愈小。 3．状态评判分为三个等级：“优”、“良”、“合格”。 4．诊断参数为位移峰峰值(即双振幅)。
值的l 倍以上时，判为异常；在高频段(>1000 Hz)实测振动值大于正 常值的2倍以上时，判为异常。 2）在低频段测量，若其振动值大于其他设备的2倍以上；或高频段 的振动测值大于其他设备4倍以上时，一般判为故障严重，应考虑停 机修理。
5．2 设备状态劣化趋势分析
• 5．2．1 状态趋势分析在故障监测预警中的作用
3）类比判定标准
相对判定标准是建立在长期对某一设备的测量数据的基础上。若某 个设备运行时间不长、或没有建立长期测量数据的基础，在对设备进行 状态判定时，可以采用类比判定标准。 类比判定标准是对多台同样设备在相同条件下运行时，通过对各设 备的同一部位的测量值进行相互对比，来判定设备状态的方法。
旋转机械故障诊断技术的研究与应用
旋转机械故障诊断技术的研究与应用旋转机械是指在运转过程中部分或全部的部件都会作旋转运动的机械。
因其广泛应用于各种重要设备中，如汽车、火车、飞机、电站发电机组、造船、机床等领域，因此旋转机械的故障诊断技术一直是工业领域研究的重点之一。
本文将介绍旋转机械故障诊断技术的研究和应用。
一、背景旋转机械是在运转过程中部分或全部的部件都会作旋转运动的机械。
如汽车的发动机、齿轮机构、橡胶轮胎等；火车的机车、机械部件、制动器等；飞机的发动机、减速器等；发电机组的转子、转子轴承、电机配件等；机床的主轴、轴承等。
这些机械的失效会对安全生产带来巨大的威胁，因此旋转机械故障诊断技术具有重要的意义。
二、研究内容旋转机械故障诊断技术包括机械故障的检测、诊断和预测。
其中检测是指对旋转机械工作状态进行监测和记录，通过标准化数据部件，对旋转机械性能参数进行实时跟踪和分析。
诊断是指在检测的基础上，根据检测数据和故障特征，确定故障原因和位置。
预测是指通过对旋转机械的工作状态进行长期、连续的监测，预测故障的发生和发展趋势，对未来的维护进行有效的规划和安排。
1. 诊断方法旋转机械故障诊断技术主要分为两大类，一类是基于信号处理和模式识别算法的故障诊断技术，另一类是基于震动谱分析和失效模式分析的故障诊断技术。
基于信号处理和模式识别算法的故障诊断技术主要是通过对旋转机械的感应信号进行分析和处理，对故障进行判别和诊断。
常见的信号处理方法包括小波分析、快速傅里叶变换等，常见的模式识别算法有神经网络、支持向量机、决策树等。
基于震动谱分析和失效模式分析的故障诊断技术主要是通过对旋转机械产生的振动信号进行分析和处理，对故障进行判别和诊断。
该方法具有可靠性高、适用范围广的优点，常用的分析工具有FFT分析、包络分析等。
2. 应用前景旋转机械故障诊断技术在工业领域的应用前景非常广阔，可以用于石油、化工、电力、机械等领域。
在能源领域，旋转机械故障诊断技术可以用于汽轮机、风电、锅炉等设备的维护和监测。
设备状态监测和设备故障诊断技术
设备状态监测与设备故障诊断技术第一章：绪论第一节：什么是设备诊断技术机械设备状态监测与故障诊断是同一学科的两个不同层次，它们既有联系又有区别，为了方便起见统称为机械设备故障诊断。
机械设备故障诊断是识别机械设备（机器或机组）运行状态的一门综合应用科学和技术，它主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映。
具体来说，就是通过测取设备运行的状态信号，并结合其历史状况对所测取的信号进行处理、分析、提取特征，从而定量诊断（识别）机械设备及其零部件的运行状态（正常、异常、故障），再进一步预测设备未来的运行状态，最终确定需要采取何种必要的措施来保证机械设备取得最优的运行效果。
主要内容包括对机械设备运行状态的监测、诊断（识别）和预测三个方面。
其中，状态监测也被称为简易诊断，一般是通过测定设备的某些较为单一的特征参数（如：振动、温度、压力等）来检查设备运行状态，再根据特征参数值与门限值之间的关系来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态。
如果对设备进行定期或连续的状态监测，就可以获得设备运行状态变化的趋势和规律，据此就可以预报设备的未来运行发展趋势，也就是人们常说的趋势分析。
诊断（识别）则不仅要掌握设备的运行状态和发展趋势，更重要的是查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，为科学检修指明方向，这就是人们常说的精密诊断，设备状态监测与设备故障诊断可以从以下两个方面来理解。
1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。
2.设备故障诊断以分析设备振动主要特征为手段的设备运行故障诊断技术。
设备故障诊断技术是以设备为对象，采用多种现代化科学成果而形成的一门综合性学科。
它涉及了传感器技术、信息采集技术、信息处理技术、识别理论、预报决策、计算机诊断技术及有关机械设备的专业技术与理论。
第二节：故障诊断的目的机械设备故障诊断的根本目的就是要保证设备的安全、可靠和高效、经济地运行，具体来说就是：1．及时、正确、有效地对设备的各种异常状态和故障状态作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进行必要的指导。
设备状态监测与故障诊断技术第5章-旋转机械故障诊断技术
2024/8/1
图5.8 典型不对中谱图
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பைடு நூலகம்
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实例四: 转子不对中故障的诊断
MO MI PI PO
电机
水泵
出现2×频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 振动有方向性。 轴向振动一般较大。 本例中, 出现叶片通过频率。
2X频率 1X频率
叶片通 过频率
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转子不平衡故障包括: ①转子质量不平衡、 ②转子偏
心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件
脱落、 ⑥转子部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不
同原因引起的转子不可编平辑课衡件P故PT 障规律相近，但也各有 3
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3
第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡: 不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转速的 平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转子重 心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。
4．转子热态不平衡: 在机组的启动和停机过程中，由于热交换速
度的差异，使转子横截面产生不均匀的温度分布，使转子发生
瞬时热弯曲，产生较大的不平衡。热弯曲引起的振动一般与负
荷有关。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
5. 转子部件脱落 可以将部件脱落失衡现象看作对工作状态的转子
掌握滚动轴承故障诊断技术、齿轮故障诊断技术；
了解电动机故障诊断技术、皮带驱动故障诊断技术；
2024/8/熟1 悉利用征兆的故障诊可断编辑方课件法PPT。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
设备故障诊断与维修
设备故障诊断与维修(总7页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除《设备故障诊断与维修》学习提纲第一章绪论掌握设备故障诊断的意义、目的、任务及其发展概况，熟悉设备故障诊断的概念、意义和目的，熟悉状态监测和故障诊断的任务，了解设备故障诊断技术的发展概况。
1、设备诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的三项基础技术。
2、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。
3、设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取更大的经济效益和社会效益。
4、设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。
5、设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段→量化阶段→诊断阶段（故障诊断技术真正作为一门学科）→人工智能和网络化阶段（发展方向）。
第二章设备故障诊断的基本概念了解设备故障诊断的一些基本概念和基本方法，明确设备故障诊断的重要目标——状态维修。
要求掌握设备与设备故障的基本概念，全面、深入了解设备故障的概念、原因、机理、类型、模式、特性、分析及管理；了解设备故障诊断的基本方法和分类；熟知设备维修方式的发展与状态维修，认识设备故障诊断技术与状态维修的“因果”关系。
1、从系统论的观点，设备是由有限个“元素”，通过元素之间的“联系”，按照一定的规律聚合而构成的。
2、设备的故障，是指系统的构造处于不正常状态，并可导致设备相应的功能失调，致使设备相应行为（输出）超过允许范围，这种不正常状态称为故障状态。
3、理解故障原因、故障机理、故障模式、故障分析等概念。
设备故障具有层次性、传播性、放射性、相关性、延时性、不确定性等基本特性。
4、对故障进行分类的目的是为了弄清不同的故障性质，从而采取相应的诊断方法5、设备故障诊断的基本方法包括传统的故障诊断方法、故障的智能诊断方法和故障诊断的数学方法。
回转机械设备的状态监测与故障诊断技术
第一章：点巡检系统构成及介绍
状态监测的意义
1.1、设备状态监测的意义
◆ 安全 ◆ 人员安全、设备安全、环境安全
◆ 效益 ◆ 保障运行、避免意外停机 ◆ 提高产能 ◆ 提高维修管理的工作效率
可靠性维修所获得的收益
• 来自客户的统计数据• 提高产量 (2-40%)
点巡检的区别
1) 周期和标准不同 2) 技术能力要求不同 3) 面与点的区别 4) 方式类同，程度不同： 计划和任务，根据五定原则（定点、定方法、定标准、定周期、定人） 点检要求更准确专业的数据采集 5) 巡检为点检提供相应的信息依据，使点检更有方向、有针对性的对设 备进行检查，避免过度检查的情况，降低工作效率。
第二章：精密点检、振动监测的实施步骤
实施步骤
监测对象
设备
◆ 八个实施要素
监测人 员
点检员、分析 员
管理制度
计划任务 操作规范 标准档案
现场实施八个要素
1、建立设备文档 2、设备振动监测点的选择与标注 3、测量参数类型选择 4、确定设备振动监测周期 5、设备振动监测信息采集与管理 6、设备状态判断 7、趋势分析和寿命预测 8、诊断效果评价
增 加 不大于30° 5、小车张紧装置的钢丝
滚筒、改向
着物、无磨损及损坏情
1min 绳定期涂抹 润滑脂 6、清除辊筒及
轮
况、皮带跑偏
)
托辊上的附着物
调整螺栓
C
清洁涂上润滑脂
密封罩
C
下料溜子
C
完好不漏灰 完好不漏灰
安全拉线开 C
关
物料情况
C
清洁完好松紧适度
物料粒度，湿度，料量 正常，无漏料
设备状态监测与故障诊断
5 设备状态监测与故障诊断所谓“状态监测与故障诊断”，就是对运行中的设备实施定期或连续监测、有关参数分析、有效地对设备运行状态进行系统自动监测分析或人工分析，读取相应的自诊断状态报告，以便尽早发现潜伏性故障，提出预防性措施，避免发生严重事故，保证设备的安全、稳定和经济运行，并以此指导设备检修。
设备状态监测和故障诊断技术也称为预测维修技术，是新兴的一门包含很多新科技的多学科性综合技术。
简单地说就是通过一些技术手段，对设备的振动、噪声、电流、温度、油质等进行监测和技术分析，掌握设备的运行状态，判断设备未来的发展趋势，诊断故障发生的部位、故障的原因，进而具体指导维修工作。
传统的耳听、手摸等也可以算是其中的一种比较简单的手段。
5.1 设备故障的规律设备故障是一个非常广义的概念。
简单地说，设备故障就是设备系统或其中的元件／部件丧失了规定的功能或精度。
与故障意义相近的还有“失效”的概念，失效通常指的是不可修复的对象；故障指的是可以修复的对象。
早期故障：这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期暴露出来。
或者是有些零部件如齿轮箱中的齿轮及其他摩擦副需经过一段时期“跑合” , 使工作情况逐渐改善。
这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降。
使用期故障：这是产品有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因，指运行条件等）和系统特性（内因，指零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。
设备大部分时间处于这种工作状态。
这时的故障率基本上是恒定的。
对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义。
后期故障（耗散期故障）：它往往发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件由于逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。
这期间设备故障率是上升趋势，通过监测、诊断，发现失效零部件应及时更换，以避免发生事故。
设备故障的规律可分为以下六种模式。
机械设备状态监测和故障诊断技术
旋转机械如电机、压缩机、轴承等在长期运行过程中，容易出现磨损、疲劳、腐蚀等问题，导致设备性能下降或 失效。通过振动分析、声音分析、温度监测等故障诊断技术，可以及时发现异常现象，判断故障类型和程度，为 维修保养提供依据。
故障诊断在液压系统中的应用
总结词
液压系统在机械设备中起到传递动力和调节控制的作用，其运行状态直接影响到 整个设备的性能。对液压系统进行状态监测和故障诊断，有助于保障设备的稳定 性和可靠性。
早期的状态监测主要依靠人工检 查和简单的仪表测量，受限于技 术和认知水平，监测的准确性和
可靠性较低。
发展阶段
随着电子技术和计算机技术的进 步，状态监测技术逐渐向自动化 、智能化方向发展，出现了各种 传感器、数据采集与处理系统等
。
成熟阶段
现代的状态监测技术已经形成了 集信号处理、模式识别、预测评 估等多学科于一体的综合性技术 体系，广泛应用于各种机械设备
详细描述
液压系统中的各种元件，如泵、阀、缸等，在长期使用过程中可能会出现泄漏、 堵塞、磨损等问题。通过对液压油的温度、压力、流量等参数进行监测，结合压 力波动、噪声等信号分析，可以快速定位故障位置，提高维修效率。
故障诊断在生产设备中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
生产设备是工业生产中的重要工具，其运行状态直接关系 到生产效率和产品质量。通过状态监测和故障诊断技术， 可以及时发现设备潜在问题，保障生产的顺利进行。
多技术融合的监测与诊断技术
多技术融合的监测与诊断技术是指将多种技术手段融合在一 起，形成综合性的监测和诊断系统。这些技术手段包括振动 分析、油液分析、声发射等，能够从多个角度对机械设备进 行全面监测和分析。
多技术融合的监测与诊断技术能够提高故障诊断的准确性和 可靠性，为维修工作提供更加全面的技术支持。同时，这种 技术需要专业人员对各种技术手段进行综合分析和判断，以 保证监测和诊断结果的准确性。
机械设备状态监测与故障诊断技术
（大、中、小修 ） 不足维修——新故障和潜在的故障因素
路漫漫其悠远
机械设备状态监测与故障诊断技术
第一章 概 述
2.2重要缺陷—传统的检修方式对于故障的寻找往往需要
对设备的大拆大卸才能实现，检修周期长，且检修后，设备
机械设备状态监测与故 障诊断技术
路漫漫其悠远
2020/11/18
机械设备状态监测与故障诊断技术
第一章 概述
近些年来，设备状态监测与故障诊断逐渐进入工程应用 阶段，技术日趋成熟，应用范围日趋广泛，成为现代设备维 护技术的一个重要组成部分。
一、实施设备状态监测与故障诊断的意义
1.机械设备维护的基本任务：对设备进行合理的技术维护、 及时发现异常和故障、适时采取检修措施以最大限度保证其 正常运行。 2.传统的机械设备维护方法——一定意义上的经验维护法 特点：具有相当的局限性，往往依靠人的眼看、耳听、手摸 等感观手段获取某种信息继而凭借过去的经验来加以判断。
路漫漫其悠远
齿轮座受倾翻力矩作用
机械设备状态监测与故障诊断技术
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
a. 咬入
路漫漫其悠远
c.抛出
齿轮座振动纪录曲线机械设备状态监测与故障诊断技术
机械振动及设备故障诊断方向
小波分析在故障诊断中的应用
小波具有时频“聚焦”特性 高斯小波—最大熵谱分析 小波分析—AR谱 实现微弱故障诊断信号分离和提取，发现早期故障 R1减速机高速轴工作侧轴承保持架不平衡产生的故障频率 计算值3.19HZ 故障：该轴承保持架不平衡
§ 有限元计算：两向受力，一向受压，等效应力最大
讲义(第五章)常用机械旋转设备振动标准
基础部分
一、振动监测基础 二、振动数据采集 三、振动分析基础 四、振动故障诊断 五、常用振动标准
机组振动监测基础部分
• 做好振动监测诊断工作应熟悉以下内容：
• • • • • *所监测的主要设备分类结构及特点 *常用振动监测仪器 *用于振动信号拾取的主要传感器 *常用的振动信号分析仪器 *准确地采集转动设备的振动数据
• *振动信号的分析处理
• *转动设备的常见振动故障及诊断 • *设备振动检测标准 • *第四章中我们已经叙述了常见振动故障的诊断。这里介绍振动标 准。
五、设备振动检测标准
1、常用的振动测量与评价参考标准
国际标准化组织标准： 1. ISO7919-1~5 非往复式机器的机械振动----在旋转轴上的测量和评价 第一部分 总则 (GB/T11348.1-89) 第二部分 陆地安装的大型汽轮发电机组 (GB/T11348.2-1997) 第三部分 耦合的工业机器 (GB/T11348.3) 第四部分 燃气轮机组 (GB/T11348.4) 第五部分 水力发电厂和泵站机组 2. ISO10816-1~6 机械振动----在非旋转部件上测量和评价机器振动 第一部分 总则 第二部分 陆地安装的功率超过50MW的大型汽轮发电机组 第三部分 额定功率大于15KW额定转速在120 15000转/分在现场测 量的工业机器 第四部分 不包括航空器类的燃气轮机组 第五部分 水力发电厂和泵站机组 第六部分 额定功率超过100KW的往复式机器
• 6. ISO1952/1(GBGB/T6444-1995) 机械振动----平衡术语
• 7. ISO1940/1(GB9239-88) 刚性转子平衡品质许用不平衡的确定
• 8. ISO5343(GB6558-86) 柔性转子平衡的评定准则 • 9. ISO2372(GB6075-85) 工作转速在10200赫兹的机器的机械振 动----规定评定标准的基础
设备状态监测与故障诊断复习题(含答案)
设备状态监测与故障诊断复习题（后附答案）第一章绪论一、填空1、设备诊断技术、修复技术和已列为我国设备管理和维修工作的3项基础技术。
2、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。
3、设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取更大的和。
4、的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。
5、设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段一量化阶段一诊断阶段(故障诊断技术真正作为一门学科)→(发展方向)。
6、现今设备和已列为我国设备管理和维修的3项基础技术。
7、在中或者在基本不拆卸设备的情况下，通过各种手段进行判断故障的位置等的技术叫做设备故障诊断9、现代设备的发展方向主要分为、连续化、、自动。
8、设备是防止事故和计划外停机的有效手段。
化等。
10、要求加强设备的安全监测和故障诊断的原因主要是大量生产设备的。
11、状态监测主要采用、测量、监测、和判别等方法。
12、通常设备的状态可以分为、和3种。
13、设备的整体或局部没有缺陷，或虽有缺陷但其性能仍在允许的限度以内称为设备的。
14、指缺陷已有一定程度的扩展，使设备发生一定的程度变化，设备性能已经劣化，但仍能的状态。
15、故障状态指已较大下降，不能维持正常工作的状态。
16、故从其表现障状态上分为、、17、设备已有故障萌芽并有进一步发展趋势的状态称为故障的。
18、设备出现“尚可勉强带病”运行的状态称为。
19、设备由于某种原因瞬间发生的故障称为。
20、通常故障的报警信号用。
21、故障诊断中一般用绿灯表示，黄灯表示，红灯表示。
22、设备状态演变的过程中应有，以便事后分析事故原因。
23、设备的运行历史主要包括和曾发生过的等。
24、设备故障诊断技术的发展历程为、量化阶段、诊断阶段、。
25、设备故障诊断既要保证，又要获取更大的和。
26、已列为我国设备管理和维修工作的3项基础技术的是技术、技术和技术。
机械故障诊断技术
当诊断一台设备的故障部位和 原因时，往往需要综合的运用 多种检测方法。在判定前，要 列举各种可能及该可能的特征 参数值，再与检测得到的数据 进行对比验证，将对比不相符 合的可能排除，剩下相符的可 能，即为设备的故障部位和原 因。这就是故障诊断中所普遍 使用的——排除法。
1
小结 2
第1章 思考题
故障诊断的基础是建立在___________ 原理上的。
劣化曲线沿纵轴分成的三个区间分别是什么？代表什么意义？
01 故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设备的作 用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递过程中 的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力 、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要通过温 度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能量损耗 也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解设备劣 化程度。
02 (能量参数：电压及电流、压力及流量等）
1.1 设备的 寿命及劣化
曲线
一．浴盆曲线
浴盆曲线：设备维修工程中，根据统计得出 的一般机械设备劣化进程规律曲线。由于曲 线的形状类似浴盆的剖面线，因此称为浴盆 曲线。
设备的寿命曲 线（浴盆曲线）
故 障 率
Ⅰ——磨合期 Ⅱ——正常使用期 Ⅲ——耗损期
%
，观测特征频率的振动幅值变化，可以了解该零部件的运动状态和劣化程度。（
振动法，由于不受背景噪声干扰的影响，使信号处理比较容易，因此应用更加普
遍。）
5.无损检测 法
无损检测是一种从材料和产品的无损检测技 术中发展起来的方法，它是在不破坏材料表 面及内部结构的情况下检测机械零部件缺陷 的方法。它使用的手段包括超声、红外、x射 线、γ射线、声发射、磁粉 探伤、渗透染 色等。
浅谈设备状态监测与故障诊断技术
般 选 在 机 器振 动 的敏 感 点及 刚 性 支承 点 越 大的作用 。 等 。测 点的数 量能反 映机器 的主要运 行状态
就行 。 测 点 的选 定 一 般 依 据 以下 原 则 ：
参考文献：
ｌ 、可以安全、重复 的采集数据 。
２ 、在轴承座 的水 平、垂直和轴 向三个正 交方 向上布置测点 。 ３ 、测 点尽 可能靠近轴承的承载区。 ４ 一 个 方 向因 故 偏 离 理 想位 置 并 不 影 响 、
生产建设
浅谈设备状态监测 与故障诊断技术
文／ 宫永健 张英菊 （ 奥的斯 电梯＜ 中国＞ 限公司石家庄分公司；河北新晶焦化有限责任 公司） 有
５ 、不在设备外 壳、保 护罩、轴承座剖分
测 点位 置 有 以 下 要求 ：
摘要 ：设备 状 态监 测与故 障诊 断技术是 可 以通过 微分或 积分进 行换算 。在振 动测量
响机 组运 行的情 况下实 行在线监 测和诊 断 。 采用 振动 分析法 ，可 以对 旋转机 械大部 分的 问题 、转 子弯 曲、轴 承工 作不 良、油膜 涡动 及油 膜振 荡、 子热不对 中 、动 静件摩擦 、 转 旋转 失速及 喘振 、转轴 的横 向裂 纹、机械 松 动、结构共振等等
监 测点应 科学 的选定那 些最 能真实反 映 态做 出全面 的描述 。通常应 环绕机 器外部 ，
设备运 行状态 的测 点， 以便 对设备 的振动 状 术开辟 了广 阔的应用 前景 。可 以预 见，这项
在互相 垂直 的三个方 向上 ，分散选 定测 点，
一
、
振动 的基本参数
ｌ 、振 幅：振 幅是物体动态运动或振 动的 幅度 。它是振 动强度 和能量 水平 的标 志 ，也 是评判机器运转状态优劣 的一个重要指标。 振 幅 的 量 值 可 以表 示 为 峰 一 值 （ — 峰 Ｐ Ｐ ）、单 峰值 （ － ）、有 效值 （ ｌ ）或平 ｏＰ Ｙｓ ｎ 均值 （ ｖ ｒ ｇ ）。峰一 值是整个振 动历程 Ａ ｅａ ｅ 峰
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
一、转子不平衡
不平衡是旋转机械最常见的故障。引起转子不平衡的原因 有：结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀，受 热不均匀，运行中转子的腐蚀、磨损、结垢、零部件的松 动和脱落等。
旋转机械故障诊断技术是近些年来国内外开展广泛研究，发 展比较成熟的故障诊断技术，具有一定的代表性，因此书的 重点部分，也是难点部分。
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第五章 旋转机械故障诊断技术
学习目标：
掌握旋转机械典型故障，如转子不平衡、转子不对中、共振、 机械松动、转子摩擦、滑动轴承故障、转轴裂纹、流体动力 激振、拍频振动等的机理和特征；
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实例三：转子不平衡故障的诊断
电机
齿轮箱 喂入轮
图5.4 喂入机传动示意图
图5.5 喂入机轮不平衡速度谱图
在涤纶短纤维生产工艺流程中有这样一台瓶颈设备——喂入 机，纤维丝束从喂入轮绕过，由于其结构和用途的特殊性，喂入 轮不平衡现象频发。它们的共同频谱特征是：喂入轮转速频率占 绝对优势。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
2．转子偏心：皮带轮、齿轮、轴承和电动机框架等旋转中心与 几何中心线偏离时出现偏心。最大的振动出现在两个转子中心 连线方向上 。
3．轴弯曲：弯曲的轴引起大的轴向振动，如果弯曲接近轴的中 部，占优势的振动出现在转子转速频率，如果弯曲接近力偶， 则占优势的振动出现在2倍转速频率。用千分表可以证实轴的 弯曲。在汽轮发电机组中，通常是在盘车时和盘车后测量晃动 度的大小来判断转子是否存在初始弯曲。源自频振动幅值大。同时会出现较小
的高次谐波，使整个频谱呈所谓
的“纵树形”，如下图所示：
ω
图5.1 转子不平衡故障谱图
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实例一：转子不平衡故障的诊断
TO
TI
透平 齿轮箱 风机
图5.00 风机传动示意图
波形为简谐波，少毛刺。 轴心轨迹为椭圆。 1X频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大。 过临界转速有共振峰。
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轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平)
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实例二：转子不平衡故障的诊断
电机
MO
MI
FI FO
风机
图5.2 燃烧风机传动示意图
某化纤公司聚酯装置一台热媒加热炉燃烧风机，2002年9月 26日采集的径向速度频谱图中转速频率占绝对优势，是典型的转 子（叶轮）不平衡信息，此时振动幅值相对不大，无需修理。
转子不平衡故障包括：①转子质量不平衡、 ②转子偏心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件脱落、 ⑥转子 部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不同原因引起的转子不平 衡故障规律相近，但也各有特点。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转 速的平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转 子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。 力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。 动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍的类型，它是力不平衡和 力偶不平衡两者的组合。 悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两 者。总是必需要在两个修正面内加以修正重量。
转速频率(Hz) 28.44 42.66
32.06
29.42
转速(RPM)
1706
2560
1924
1765
振动幅值(MM/S) 4.7549 9.5339 6.1804 5.1166
➢ 本案例利用状态监测与故障诊断技术指导工艺操作，确保了设 备安全稳定运行。同时它也充分印证了这一理论：不平衡产生的 振动幅值在转子第一阶临界转速以下随转速的平方增大（注：转 子产生的离心力F=MEω2，式中，M—转子质量，E—偏心距， ω—旋转角速度）。
4．转子热态不平衡：在机组的启动和停机过程中，由于热交换 速度的差异，使转子横截面产生不均匀的温度分布，使转子发 生瞬时热弯曲，产生较大的不平衡。热弯曲引起的振动一般与 负荷有关。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
5．转子部件脱落 可以将部件脱落失衡现象看作对工作状态的转子的瞬时阶
跃响应，主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动 幅值一般会有较明显的增大，如果有在线监测系统的话将能捕 捉到这一情况。为了防止脱落部件在惯性力作用下飞出使机体 发生二次事故，必要时应及时停机检修。
6．转子部件结垢 由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着
年月逐渐增大的。
7．联轴器不平衡 通常是联轴器两端轴承的振动较大。
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实例三：转子不平衡故障的诊断
结合喂入轮实际特点，引起其不平衡的诱因主要有：制造误差， 锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等。以前在检修 时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装 螺栓已经产生了大量锈蚀① ，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在 喂入轮齿形表面越积越厚(结垢) ② ， 是造成喂入轮不平衡现象频发 的主要原因。为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人 员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
➢ 转子不平衡的总体振动特征：
✓ 通常是水平方向刚度较小，振动幅值较大； ✓ 轴心轨迹成为椭圆形；
✓ 稳态振动是一个与转速同频的强 A 迫振动，振动幅值随转速按振动
理论中的共振曲线规律变化，在
临界转速处达到最大值。因此转
子不平衡故障的突出表现为一倍
第五章 旋转机械故障诊断技术
旋转机械是指齿轮箱、离心风机、、汽轮机、燃气轮机、发 电机、电动机、离心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设 备，它们广泛应用于电力、石化、冶金、机械、造纸、船舶、 航空以及一些军事工业部门。
随着科学技术和现代工业的发展，旋转机械正朝着大型、和 自动化方向发展，这对提高和可靠性，对发展先进的状态监 测与故障诊断技术，提出了迫切的要求。
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实例二：转子不平衡故障的诊断
10月22日振值出现大幅上升，查频谱图得知转速被调高，因此分 析这很可能是造成振动增大的直接原因；在满足工艺要求的前提 下两次调低转速，结果振值重又回落。
热媒炉燃烧风机振动幅值——转速对照表
监测日期 9月26日 10月22日 10月29日 11月25日