设备震动故障诊断
机械振动信号分析与故障诊断
机械振动信号分析与故障诊断一、引言机械设备在日常运行中常常会出现各种各样的故障问题，其中振动问题是比较常见的一种。
通过对机械振动信号的分析与诊断，可以提前预知机械设备的潜在故障，从而采取相应的维修措施，保证设备运行的可靠性和安全性。
本文将主要介绍一些常见的机械振动信号分析方法和故障诊断技术。
二、机械振动信号的特点机械设备在运行过程中会产生各种各样的振动信号，这些信号包含了丰富的信息，能够反映出机械设备的工作状态和故障状况。
机械振动信号的特点主要包括以下几个方面：1. 频谱特性：机械振动信号的频谱分布通常是不均匀的，其中包含了各种不同频率的分量。
通过对振动信号的频谱进行分析，可以确定频谱分量的大小和分布情况。
2. 时域特性：振动信号的时域特性主要包括振动波形的幅值、时间和频率等参数。
通过对振动信号的时域分析，可以了解振动信号的动态变化。
3. 能量特性：机械振动信号的能量分布通常是不均匀的，其中一部分能量是由于机械设备本身的运动引起的，另一部分能量则是由于机械故障引起的。
通过对振动信号的能量特性进行分析，可以判断机械设备是否存在故障问题。
三、机械振动信号分析方法为了对机械设备进行故障诊断，需要采用一些有效的机械振动信号分析方法。
下面介绍几种常用的方法：1. 频谱分析法：频谱分析法是一种将振动信号转换为频谱图的方法。
通过对振动信号进行傅里叶变换，可以得到振动信号的频谱分布情况。
通过分析频谱图，可以确定机械设备的主要频率分量和故障频率分量。
2. 小波分析法：小波分析法是一种将振动信号分解成不同频率的分量的方法。
通过小波分析，可以得到振动信号的时间-频率分布情况。
与频谱分析相比，小波分析具有更好的时间-频率分辨率。
3. 瞬时参数分析法：瞬时参数分析法是一种分析振动信号的瞬时变化的方法。
通过对振动信号的瞬时参数进行分析，可以了解到机械设备的动态变化和故障情况。
四、机械故障诊断技术机械故障诊断技术主要是通过对机械振动信号的分析，判断机械设备是否存在故障问题，并确定故障的类型和位置。
设备震动故障诊断
什么是震动
振动是物体运动的一种形式，通常是指物体 经过其平衡位置而往复变化的过程。
振动有时对人类是有害的，但有时人们可以利 用振动来为我们服务。
只要是运转的机器，都或多或少地发生振动， 因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最 大，一般可达60%-70%。
按振动频率分类
2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或 腐蚀性气体（液体）；
3）周围环境：有无严重的干扰（或污染） 源存在，如振源，粉尘、热源等。
4.设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。
5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设
备故障记录档案等。
二. 确定诊断方案
在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。 诊断方案应包括以下几方面的内容。
1）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率 和振幅。
2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可 能发生的故障特征频率。
3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征 频率和相应的振幅大小。
3. 确定测量参数
经验表明，根据诊断对象振动信号的频率 特征来选择参数。通常的振动测量参数有加速 度、速度和位移。一般按下列原则选用：
2）适合于诊断目的
3）符合安全操作要求
因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问 题。
4）适合于安置传感器
有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够 的刚度等。
通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子 上的振动载荷直接作用在轴承上，并通过轴承把 机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振 动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要 求的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许， 也应使测点尽量靠近轴承，以减小测点和轴承之 间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、 进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测 点。
机械振动信号的故障诊断方法
机械振动信号的故障诊断方法引言：在机械设备运行过程中，振动信号是一种常见的故障指示现象。
通过分析和诊断振动信号，可以及早发现机械故障，采取正确的维修和保养措施，确保设备的正常运行。
本文将探讨涉及机械振动信号的故障诊断方法，旨在提供有关该领域的深入了解。
一、频谱分析法频谱分析法是最常用的机械振动信号分析方法之一。
通过将振动信号转换为频谱图，可以清晰地观察到不同频率分量的振动强度，从而判断设备是否存在故障。
频谱分析法的基本原理是将时域信号转换为频域信号。
常见的频谱分析方法包括傅里叶变换、小波分析等。
傅里叶变换能够将振动信号转化为频谱图，显示出信号中各个频率分量的振动幅值。
小波分析则更加适用于非平稳信号的分析，能够更好地捕捉到故障信号中的瞬态、突变等特征。
二、特征提取法特征提取法是通过提取振动信号的某些指标或特征参数，来判断机械设备是否存在故障。
常用的特征参数包括峰值、裕度、脉冲指标、峭度等。
这些参数可以用来描述振动信号的振动幅值、尖锐程度、频率分布等属性。
特征提取法的优点是简单明了，能够直观地了解机械设备的振动特征。
然而，对于复杂的振动信号和多种故障模式，单一的特征参数可能并不能提供足够的信息，因此需要结合其他方法进行综合分析。
三、模式识别法模式识别法将机械故障诊断问题归纳为模式分类问题，通过建立适当的分类器，判断设备的故障类型。
常见的模式识别方法包括神经网络、支持向量机、随机森林等。
模式识别法的优点是能够针对复杂的机械故障模式进行自动化分析和诊断，发现常规方法可能无法察觉到的故障特征。
然而，模式识别法需要大量的训练数据和适当的特征提取方法，才能取得较好的诊断效果。
四、频域分析法频域分析法是对振动信号进行频域特性分析的一种方法。
通过计算信号的功谱密度谱或功率谱密度谱，可以获取信号在不同频率上的能量分布情况。
频域分析法能够清晰地展示出不同频率分量在振动信号中的贡献程度，从而判断故障模式的频率范围。
例如，对于轴承故障常见的故障频率，可以通过频域分析法准确判断设备是否存在轴承故障。
利用振动信号分析故障诊断方法研究
利用振动信号分析故障诊断方法研究引言：振动信号是一种常见的故障诊断手段，通过对机械或电气设备产生的振动信号进行分析，可以有效地判断设备的工作状态和潜在故障。
近年来，随着科学技术的发展，振动信号分析在工业领域得到了广泛的应用。
本文旨在探讨利用振动信号分析进行故障诊断的方法及其研究意义。
一、振动信号分析的原理振动信号是机械设备在运行过程中由于内部结构、运动部件等原因所产生的振动，其特征包括振动频率、振幅、相位等。
振动信号分析的核心原理是通过对振动信号的频谱分析，确定故障特征频率，从而判断设备是否存在故障。
二、常见的振动信号分析技术1. FFT频谱分析快速傅里叶变换(FFT)是一种基于傅里叶变换的频谱分析方法，通过FFT分析振动信号的功率谱密度，可以得到频率信息。
利用频谱分析技术，可以检测设备内部的故障频率，如轴承的谐波频率、齿轮的啮合频率等。
2. 小波分析小波分析是一种时频分析方法，通过对振动信号进行小波变换，可以同时获得时域和频域的信息。
小波分析相对于FFT分析更具优势，可以有效地提取出瞬时频率、瞬时幅值等特征，对非平稳信号的分析具有较好的效果。
3. 非线性分析振动信号中包含了丰富的非线性特征，如共振、周期倍频、离散谱等，通过对振动信号进行相空间重构、Lyapunov指数计算等非线性分析方法，可以有效地判断设备是否存在故障。
三、利用振动信号分析故障诊断的应用振动信号分析在工业领域具有广泛的应用，可以用于早期故障预测、设备状态监测、故障诊断等方面。
1. 早期故障预测通过对设备产生的振动信号进行分析，可以提前检测到设备存在的潜在故障，并采取相应的维护措施。
例如，在风力发电机组中，通过监测主轴箱的振动信号可以判断主轴箱内轴承是否存在异常磨损，从而预测轴承故障的发生时间。
2. 设备状态监测振动信号可以反映设备的实时工作状态，通过对振动信号的监测与分析，可以及时了解设备的运行情况。
例如，在石油钻机上安装振动传感器，可以实时监测钻杆的振动情况，通过对振动信号的分析，可以判断钻具是否受损，避免钻具折断等事故的发生。
振动信号分析与故障诊断
振动信号分析与故障诊断振动信号是在很多机械设备中常见的一个现象。
通过分析振动信号，可以获取各种设备的运行状态和性能指标，进而进行故障诊断和预测。
振动信号分析与故障诊断在工业生产中具有重要的应用价值。
振动信号分析是指对振动信号进行处理、提取特征，并进行分析和诊断。
振动信号携带了机械设备的运行状态信息，包含了频域、时域和幅值等多维度的数据。
通过对振动信号进行分析，可以获得设备的各种振动特征，如振动频率、振动幅值、振动模态等。
振动信号分析的方法包括频谱分析、时频分析、小波分析等。
其中，频谱分析是最为常用的方法之一。
频谱分析通过将时域的振动信号转化为频域信号，可以清晰地展示出不同频率分量所占的比例。
通过观察频谱图，可以得出关于故障频率或共振频率的信息。
振动信号的故障诊断是指通过分析振动信号的特征和变化，判断设备是否存在故障，并确定故障的类型和原因。
常见的故障类型包括轴承故障、齿轮故障、偏心故障等。
不同类型的故障在振动信号中表现出不同的特征，如频率的变化、幅值的异常等。
轴承故障是振动信号中常见的故障类型。
轴承故障通常表现为频谱中出现明显的多个高频峰。
通过分析这些高频峰的特点，可以确定轴承故障的类型，例如滚珠疲劳、滚道剥皮等。
另外，轴承故障还会引起振动信号的幅值增大和频率的变化。
齿轮故障是振动信号中另一常见的故障类型。
齿轮故障通常表现为频谱中出现特定的频率分量，称为齿轮特征频率。
通过分析这些特征频率的变化和幅值的异常，可以判断齿轮故障的类型，如齿面磨损、齿根断裂等。
振动信号分析与故障诊断的应用范围广泛。
在制造业中，振动信号分析可以用来监测和评估设备的性能和健康状况。
通过对振动信号进行实时监测和分析，可以及时发现设备的故障和异常，采取相应的维修和保养措施，避免因故障带来的生产停顿和损失。
在航空航天领域，振动信号分析与故障诊断可以应用于航空发动机、飞机结构和飞行控制系统等。
通过对振动信号进行监测和分析，可以判断航空设备的性能和可靠性，并提前做好维修和更换的准备，确保航空器的安全运行。
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其工作过程中可能出现振动故障。
振动故障会对设备的正常运行产生严重影响，因此进行振动故障的诊断和处理具有重要意义。
下面将列举一些关于汽轮发电机组振动故障诊断的案例。
1. 振动频率突然增大：在汽轮发电机组运行过程中，突然出现振动频率增大的情况。
经过检查发现，发电机组的轴承出现损坏，导致轴承摩擦不均匀，进而引起振动频率的增大。
解决方法是更换轴承并进行润滑。
2. 振动频率突然减小：在汽轮发电机组工作中，振动频率突然减小。
经过检查发现，发电机组的风扇叶片出现松动，导致不稳定振动。
解决方法是重新固定风扇叶片。
3. 振动幅值异常增大：在汽轮发电机组运行过程中，振动幅值突然增大。
经过检查发现，发电机组的基础螺栓松动，导致机组整体不稳定，振动幅值增大。
解决方法是重新紧固基础螺栓。
4. 振动频率出现谐振：在汽轮发电机组运行中，出现振动频率与机组自身固有频率相同的谐振现象。
经过检查发现，机组的结构刚度不足，导致谐振频率与机组自身频率相同。
解决方法是增加机组的结构刚度。
5. 振动频率与转速相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与转速呈线性关系，振动频率随转速增加而增加。
经过检查发现，机组的动平衡出现问题，导致振动频率与转速相关。
解决方法是进行机组的动平衡调整。
6. 振动频率与电流相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与电流呈线性关系，振动频率随电流增大而增大。
经过检查发现，机组的电机绝缘出现问题，导致电流异常，并引起振动频率的变化。
解决方法是更换电机绝缘材料。
7. 振动频率与负载相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与负载呈线性关系，振动频率随负载增加而增加。
经过检查发现，机组的轴向间隙不合适，导致振动频率与负载相关。
解决方法是调整轴向间隙。
8. 振动频率与温度相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与温度呈线性关系，振动频率随温度升高而增加。
经过检查发现，机组的冷却系统出现故障，导致温度升高并引起振动频率的变化。
振动故障诊断要点
振动故障诊断要点振动故障是机械设备常见的故障类型之一，通过振动故障诊断可以帮助工程师找出故障的原因并采取相应的维修措施。
下面是振动故障诊断的要点：1.基本振动概念：了解振动的基本概念和参数，如振动的幅值、频率、相位和加速度等。
这些参数可以帮助工程师判断振动的严重程度和类型。
2.振动特征分析：振动特征分析包括频谱分析、时域分析和轨迹分析等。
频谱分析可以将振动信号转化为频谱图，从而找出频率和幅值异常的情况。
时域分析可以观察振动信号的波形，判断是否存在常见的故障类型。
轨迹分析可以观察旋转机械中旋转部件的运动轨迹，如转子不平衡和轴承故障。
3.振动测量与工具：了解振动测量的原理和方法，掌握常见的振动测量仪器，如加速度计、速度计和位移计等。
这些测量工具可以帮助工程师获取准确的振动数据，并用于故障诊断。
4.振动故障类型：了解振动故障的常见类型，如轴承故障、齿轮故障、不平衡和磨损等。
每种故障类型都有其特定的振动特征，通过分析这些特征可以判断故障的类型和位置。
5.振动诊断方法：根据振动特征和振动测量数据，结合机械设备的工作原理和结构特点，采用不同的振动诊断方法。
常见的方法包括单点测量、多点测量、滤波和波形诊断等。
通过综合应用这些方法，可以准确判断振动故障的原因。
6.振动故障分析：进行振动故障诊断后，需要对振动数据进行进一步的分析。
这包括对振动频谱进行解释和比较，对不同的振动特征进行关联分析，以及对振动故障的可能原因进行推断和验证。
7.故障预防和维护：通过振动故障诊断可以及时找出故障的原因，从而采取相应的维修措施。
然而，更好的方法是在设备正常运行期间进行故障预防和维护工作，包括定期检查和维护设备、定期校准和保养振动测量仪器等。
8.振动故障诊断的案例分析：通过分析实际案例，学习振动故障诊断的方法和技巧。
实际案例可以帮助工程师理解振动故障的原因和机理，并提高振动故障诊断的能力。
振动故障诊断是机械设备维修中重要的一环，能够帮助工程师快速准确地找出故障的原因，避免设备损坏和停机时间的增加。
机械振动信号的时频分析与故障诊断
机械振动信号的时频分析与故障诊断引言机械设备在运行过程中会产生各种振动信号，这些信号可以提供有关设备运行状态和故障信息的重要线索。
因此，机械振动信号的时频分析和故障诊断成为了非常重要的研究领域。
本文将介绍机械振动信号的时频分析原理及其在故障诊断中的应用。
一、机械振动信号的时频分析原理时频分析是一种将信号的时域和频域信息相结合的方法，可以提供更全面的信号特征。
机械振动信号经过传感器采集后，通常以时域形式呈现，即振动信号随时间的变化情况。
时频分析的目的是通过对振动信号进行变换，得到其在时域和频域的分布情况。
现代时频分析方法主要有短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform, STFT）、小波变换（Wavelet Transform, WT）和经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）等。
其中，STFT是最常用的时频分析方法之一。
它通过对振动信号进行窗函数处理，得到不同时间窗口下的信号频谱。
二、机械振动信号的故障特征机械故障通常会导致设备振动信号的异常变化。
通过对振动信号进行分析，可以提取出不同类型故障特征的频率成分，从而判断设备是否存在故障。
1. 圆频率分析不同故障类型和部位产生的振动信号频率成分不同。
通过分析振动信号中的圆频率分布情况，可以确定可能的故障类型。
以齿轮故障为例，如果有一个或多个齿轮损坏，会引发一定频率的振动信号。
通过时频分析，可以提取出这些圆频率，并与故障模式进行对比。
如果存在匹配的频率成分，那么可以判断设备存在齿轮损坏问题。
2. 能量分布分析振动信号的能量分布也是判断故障的重要特征之一。
故障产生的能量通常会集中在某个频率范围内。
例如，当轴承出现故障时，轴承滚珠与内外圈的接触将产生冲击和撞击，导致能量分布偏向高频区域。
通过对振动信号进行能量分布分析，我们可以发现这种异常，从而判断轴承是否故障。
三、机械振动信号的故障诊断方法机械振动信号的故障诊断方法主要包括模式识别、基于规则的故障诊断和统计分析等。
设备故障的振动诊断技术介绍及其应用
设备故障的振动诊断技术介绍及其应用设备故障的振动诊断技术是一种通过分析设备振动特征来判断设备工作状态和健康状况的技术。
它基于振动信号的特性和规律，结合数据采集、信号处理和分析技术，可以及时准确地诊断设备故障，预测设备寿命，指导设备维护和保养工作。
该技术的主要应用包括但不限于以下几个方面：1. 故障诊断：通过监测和分析设备振动信号，可以准确地诊断各种设备故障，如轴承失效、不平衡、松动等，为设备维修提供准确的依据。
2. 故障预测：振动诊断技术不仅可以发现设备已经存在的故障，还可以通过对振动信号的趋势分析和预测，提前预知设备可能出现的故障和故障发展的趋势，从而及时采取措施，避免事故发生。
3. 设备健康监测：通过对设备振动信号进行连续监测和分析，可以实时监测设备的运行状态和健康状况，及时发现和解决设备运行中的问题，保障设备的正常运行。
4. 设备维护管理：振动诊断技术可以为设备的定期维护和保养提供科学的依据和管理手段，有助于合理安排设备维修计划，降低维修成本，延长设备使用寿命。
总之，设备故障的振动诊断技术是一种非常有效的设备健康管理技术，可以帮助企业实现设备的智能化监控和管理，提高设备的可靠性和使用寿命，为企业的生产运营提供有力的支持。
设备振动诊断技术是一门对设备振动进行监测、分析和诊断的技术。
它基于振动信号的特性和规律，通过采集设备振动信号，利用信号处理和分析技术，可以判断设备的运行状态，预测设备健康状况，诊断设备故障，并为设备维护提供科学的依据。
这一技术的广泛应用，可以有效地提高设备的可靠性和使用寿命，减少由于设备故障而导致的生产事故或停工，以及维护管理成本。
下面将详细介绍设备振动诊断技术的原理、方法和应用。
一、原理设备的振动信号是由于设备在运行过程中产生的，其中蕴含了丰富的信息。
通过分析设备振动信号的频率、振幅、相位等特性，可以获得关于设备工作状态、结构状况和健康状况的信息。
设备振动信号包含了来自设备各个部件的振动信号，例如轴承、齿轮、驱动系统等。
振动分析及故障诊断技术
振动分析及故障诊断技术摘要：在工业领域，机械设备是其重要组成部分。
为了保障设备运行平稳、可靠，我们开展设备维护工作。
振动是机械设备运行状态最直观的判定因素，振动控制问题一直是个重要并持续研究发展的课题。
掌握设备机械振动的测试分析技术，可以有效改善设备的机械性能，通过振动分析能够对设备运行状态进行诊断评估、预判设备是否存在故障、分析引起故障的原因及提出维护或维修的解决方案。
关键词：振动分析、频率、幅值、啮合频率、轴承故障频率前言机械设备在正常运行状态下，可以从温度、振动、扭矩、压力、润滑等多方面综合考虑设备状态，其中振动的幅值大小是比较直观并快速衡量设备状态的重要指标。
在保证设备不停机状态下，测试其振动值大小，可以从数据上初步判定设备正常与否；根据数据分析其采集的信号，从中辨别信号中对设备造成异常影响的故障频率，判定故障产生的原因；根据故障原因，能够指导后续如何维护或维修来解决此类故障以恢复设备正常运行状态。
1.振动的原理机械振动中最简单、最基础的振动为简谐振动。
从物理学上研究：简谐振动是物体随时间按照正弦函数所变化的一种运动类型。
从工业振动分析的角度考虑，振动三要素为：振幅、频率和相位。
将振动的三要素与物理学统一研究来分析。
振动位移的计算公式为：x(t)=Acos（ωt+φ）式中A为振幅，即测量物体偏离平衡位置的最大值；t为时间；ω为角频率；相位用φ表示，在运动状态，按初相位为0来计算。
频率即为时间的倒数，即f=1/t。
在工业应用中，振幅一般采用振动峰峰值来代表设备振动的大小。
振动速度的计算公式为：dx/dt=ωAsin(ωt+φ+π/2)振动速度一般采用速度有效值或速度RMS值来表示设备振动的大小。
振动加速度的计算公式为：d2x/dt2=ω2Asin(ωt+φ+π)从公式计算中可得出：加速度向量比速度向量超前90°，速度向量比位移向量超前90°，即表示加速度向量比位移向量超前180°。
电机振动故障诊断方法
电机振动故障诊断方法电机是工业生产中非常重要的设备，它的振动状况对其性能和寿命有着重要的影响。
因此，及早发现和解决电机振动故障对于保证生产线的高效稳定运行至关重要。
本文将介绍几种常见的电机振动故障诊断方法。
1.振动测试仪振动测试仪是一种常用的电机振动故障诊断工具。
该仪器能够监测电机的振动频率、振幅以及相位等参数，并通过分析这些参数的变化来确定电机是否存在故障。
振动测试仪通常配备振动传感器，可以直接测量电机的振动情况。
在测量过程中，可以使用特定的软件对振动数据进行实时监测和分析，从而快速定位和识别电机的振动故障。
2.频谱分析法频谱分析法是电机振动故障诊断中最常用的方法之一、该方法通过将振动信号转换为频谱信号，根据频谱信号的特征来判断电机的工作状态。
频谱分析法可以通过傅里叶变换将振动信号从时域转换为频域，然后根据频域信号的分布情况来判断故障类型。
常见的频谱分析法包括快速傅里叶变换（FFT）和小波变换等。
3.振动特征提取方法振动特征提取方法是一种通过提取电机振动信号的特征参数，来识别电机故障的方法。
该方法通过对振动信号的幅值、频率、相位等特征参数进行提取和分析，可以判断电机是否存在故障。
常用的振动特征提取方法包括包络分析、功率谱分析和相关函数分析等。
这些方法能够提取振动信号中与故障相关的信息，从而准确判断电机的工作状态。
4.模式识别方法模式识别方法是一种通过建立故障模式库，将电机振动信号与已知故障模式进行比较和匹配，从而识别电机的振动故障。
该方法主要包括模式匹配方法和人工神经网络方法。
模式匹配方法通过建立故障模式库，将待诊断电机振动信号与已知的故障模式进行比较，通过匹配度来判断电机是否存在故障。
而人工神经网络方法则是通过训练神经网络，使其能够根据输入的振动信号来识别电机的振动故障。
综上所述，电机振动故障的诊断方法有很多种，包括振动测试仪、频谱分析法、振动特征提取方法和模式识别方法等。
在实际应用中，可以根据具体情况选择适合的方法或结合多种方法来进行电机振动故障的诊断，从而实现对电机的快速定位和故障的及时修复。
机械故障的振动分析及诊断
机械故障的振动分析及诊断引言机械故障的振动分析及诊断是现代工程领域一个重要的研究方向。
振动分析能够预测机械故障发生的可能性，诊断能够确定故障的原因和位置，对于提高机械设备的可靠性和可用性具有重要意义。
本文将介绍机械故障振动分析的基本原理、方法和应用。
一、机械故障振动分析的基本原理机械设备在运行时会产生振动，振动是由于设备的不平衡、磨损、故障等因素导致的。
振动分析的基本原理是通过检测和分析振动信号来判断设备是否存在故障，并对故障进行诊断。
振动信号可以通过加速度、速度和位移等形式来表示，其中加速度信号对于高频故障的诊断更为敏感。
二、机械故障振动分析的方法1.振动信号采集振动信号的采集是机械故障振动分析的第一个步骤。
采集振动信号可以通过加速度传感器、速度传感器或位移传感器来实现。
根据故障的类型和位置，选择合适的传感器进行振动信号采集。
多个传感器可以同时采集不同位置的振动信号，以获得更为准确的结果。
2.信号预处理振动信号采集后往往包含大量的噪声，需要进行信号预处理。
常用的信号预处理方法包括滤波、降噪和特征提取等。
滤波方法可以去除高频和低频的噪声，使得振动信号更加清晰。
降噪方法可以通过信号平均、小波分析等技术去除噪声，提高信号的信噪比。
特征提取方法可以从振动信号中提取出故障特征，如频率、幅值、相位等，用于故障诊断。
3.故障诊断故障诊断是根据振动信号的特征来确定故障的类型和位置。
常见的故障诊断方法包括频谱分析、阶次分析和时间域分析等。
频谱分析可以将振动信号转化为频域特性，通过比较频谱图来判断故障类型。
阶次分析可以将振动信号转化为阶次域特性，通过比较阶次图来判断故障位置。
时间域分析可以观察振动信号的波形和周期性，通过波形和周期性的变化来诊断故障。
三、机械故障振动分析的应用机械故障振动分析的应用十分广泛，涵盖了各个领域的机械设备。
例如，航空领域可以通过对飞机发动机的振动信号进行分析，来预测发动机故障并进行维修。
设备振动故障诊断与分析
设备振动故障诊断与分析摘要：振动设备在能源、动力、化工等行业广泛应用，是工厂生产流程中不可或缺的组成部分。
本文简要介绍旋振动设备故障诊断的基础知识以及不同诊断方法的应用；同时，也结合部分实际案例进行分析，体现不同的分析方式在不同故障分析中的应用。
关键词：设备振动；故障诊断1、引言振动设备的故障诊断，主要以振动监测的数据分析为主，实现对振动设备振动的实时监测、管理和分析，以便及时采取有效措施，提高设备的安全可靠性，保证安全生产。
引起设备振动过大的原因很多，对于一些使用滚动轴承的设备，常见的故障原因包括轴承磨损或损坏、联轴器不对中、安装缺陷等，对于使用滑动轴承的设备，例如汽轮机，常见的故障原因有：转子不平衡、轴弯曲、油膜涡动、油膜振荡、机械松动、摩擦、轴裂纹等等。
针对上述常见故障，常用的诊断方式是频谱分析。
2、故障诊断的常用图谱及分析2.1 伯德（Bode）图伯德图是反映机械振动幅值、相位随转速变化的关系曲线。
从图形我们可以得到以下信息：1）转子系统在各种转速下的振幅和相位；2）转子系统的临界转速；3）转子系统的共振放大系数4）转子的振型；5）系统的阻尼大小；6）转子是否发生了热弯曲。
伯德图在故障诊断中，常用于汽轮机启停阶段的数据分析。
对于此分析图实际需要电涡流传感器测量轴的振动数据，键相传感器测量相位数据以及转速传感器测量转速。
2.2 轴心轨迹图轴心轨迹一般是指转子的轴心相对于轴承座在与轴线垂直的平面内的运动轨迹。
通常，转子振动信号中除了包含由不平衡引起的基频振动成分之外，还存在由于油膜涡动、油膜振荡、气体激振、摩擦、不对中、啮合等等原因引起的分数谐波振动、高次谐波振动等等各种复杂的振动成分，使得轴心轨迹的形状表现出各种不同的特征。
轴心轨迹是电厂汽轮机故障分析中不可或缺的手段，对于此分析图实际需要互成90度的电涡流传感器分别从2个方向测量轴的振动，键相传感器测量相位。
2.3 轴心位置图轴心位置图用来显示轴中心相对于轴承中心的位置。
机械振动信号分析与故障诊断的研究进展
机械振动信号分析与故障诊断的研究进展一、引言机械振动信号分析与故障诊断是现代工程领域中重要的研究方向之一。
随着工程技术的发展和智能化水平的提高，传感器和数据采集技术的进步为机械设备振动信号的分析和故障诊断提供了更为全面和精确的手段。
本文将针对机械振动信号分析与故障诊断的研究进展进行探讨，分析其现状和发展趋势。
二、振动信号分析技术1. 频域分析频域分析是对机械振动信号进行谱分析，通过将振动信号从时域转换到频域，可以观察到信号中不同频率成分的能量分布情况。
常见的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱分析和相关函数等。
这些方法可以快速、准确地提取振动信号的特征值，有助于判断机械设备的运行状态和可能的故障。
2. 时间域分析时间域分析是对机械振动信号在时域上进行分析，主要通过观察信号的波形、幅值和周期等特征来判断机械运行的稳定性和故障情况。
脉冲响应、自相关函数和互相关函数等是常用的时间域分析方法。
该方法可以反映振动信号的瞬态特征，有助于检测和分析机械设备的异常振动。
三、故障诊断方法1. 特征提取特征提取是基于振动信号的特征参数，通过提取和分析信号中的频率、振幅、相位和能量等特征，以发现和识别故障信号的出现。
常用的特征参数包括峰值、峭度、峰值因子、裕度因子等。
通过有效地提取特征参数，可以准确地识别机械设备的故障类型和程度。
2. 模式识别模式识别是将振动信号与预先建立的模式进行对比，通过对比分析，确定信号的相似性和相异性，从而判断机械设备的状态。
常用的模式识别方法包括人工神经网络、支持向量机和模糊聚类等。
这些方法可以根据已知的振动信号模式进行学习和预测，提高故障诊断的准确性和稳定性。
四、应用案例机械振动信号分析与故障诊断在工程实践中具有广泛的应用。
以机械设备故障诊断为例，通过对振动信号的采集和分析，可以实时监测设备的运行状况，并提前发现潜在的故障隐患。
例如，在风力发电机组中，通过对叶片振动信号的分析，可以判断叶片的偏差或破损情况，及时进行维修和更换，保证发电机组的正常运行。
机械振动信号的时频分析与故障诊断
机械振动信号的时频分析与故障诊断导言机械设备的振动信号是反映设备正常运行状态及潜在故障的重要指标之一。
振动信号中蕴含着丰富的信息，可以通过时频分析来提取出这些信息并实现故障的诊断与预测。
本文将介绍机械振动信号的基本概念和特征，以及时频分析的原理与方法，并探讨其在故障诊断中的应用。
一、机械振动信号的基本概念与特征机械设备的振动信号是由设备运动所引起的机械波动，通常可以通过传感器采集到。
振动信号是一个非常复杂的时间序列，其包含了多种振动模态的叠加和相互作用。
为了对振动信号进行分析和诊断，我们首先需要了解振动信号的基本概念和特征。
1. 振动信号的频率振动信号的频率是指振动信号中重复发生的周期性变化的次数。
频率可以反映出振动信号的周期性特征，对于机械设备的故障分析非常重要。
2. 振动信号的振幅振动信号的振幅是指振动信号的大小或强度。
振幅可以反映出振动信号的强弱程度，对于故障的诊断与判定非常有帮助。
3. 振动信号的相位振动信号的相位是指振动信号与某一参考位置之间的时间差或空间差。
相位可以反映出振动信号的位置和偏移程度，帮助我们了解振动信号的波动规律。
4. 振动信号的谱图振动信号的谱图是将振动信号在频率域中的幅度进行展示的图形，通过谱图我们可以清晰地观察到振动信号的频率分布情况，从而对振动信号进行进一步的分析和处理。
二、时频分析的原理与方法为了进一步分析和处理机械振动信号，时频分析成为一种常用的手段。
时频分析是将信号在时间域和频率域上进行联合分析的方法，其原理与方法如下：1. 傅里叶变换傅里叶变换是时频分析的基础。
通过傅里叶变换，我们可以将信号从时域转换到频域，获得信号的频谱信息。
2. 小波变换小波变换是一种具有时频局部性的信号分析方法。
通过小波变换，我们可以在时域和频域上同时获得信号的时频信息，进一步提取信号的特征和规律。
3. 瞬时频率分析瞬时频率分析是时频分析的一种重要方法。
通过瞬时频率分析，我们可以获得信号的瞬时频率变化情况，进一步了解信号的振动模态和变化规律。
设备震动故障诊断分析
安装、维修
4. 5. 6. 1. 2.
运行操作
3. 4.
5.
故障来源
1. 2. 3. 4. 5.
主要原因
长期运行，转子挠度增大 旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹 零、部件磨损、点蚀或腐蚀等 配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等， 破坏了配合性质和精度 机器基础沉降不均匀，机器壳体变形
机器恶劣
表2
1
3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征 频率和相应的振幅大小。
3. 确定测量参数 经验表明，根据诊断对象振动信号的频率 特征来选择参数。通常的振动测量参数有加速 度、速度和位移。一般按下列原则选用： 低频振动（<10Hz） 采用位移； 中频振动（10-1000Hz）采用速度；
高频振动（>1000Hz） 采用位移。
通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子 上的振动载荷直接作用在轴承上，并通过轴承把 机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振 动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要 求的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许， 也应使测点尽量靠近轴承，以减小测点和轴承之 间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、 进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测 点。
三. 进行振动测量与信号分析 1. 测量系统
目前，有两种基本的简易振动诊断系统可用于现 场，它们分别代表了 简易诊断发展的不同的发展阶段。 一种是模拟式测振仪所构成的测量系统，一种是以数据 采集器为代表的数字式测振仪所构成的测量系统。 2. 振动测量信号分析
确定了诊断方案以后，根据诊断目的对设备进行 各项相关参数测量。一般来讲，如果现场条件允许，每 个测点都是测量三个方向的振动值。即水平、垂直和轴 向。而且要定点、定时地进行测量，以有利于进行比较。
振动分析与故障诊断技术
设备振动分析与故障诊断技术三、基本图谱1、时域图谱时域波形是最常见的工程信号，时域波形直观易于理解，但包含信息量大，不容易看出所包含的时域图谱可对设备整体性能进行评价，通过时域波形图谱可看出设备是否超标和零部件存在的问题。
在LM8900系统所采集的时域波形图中给出了“峰值、均值、有效值、峭度指标和脉冲指标五个参量。
在采集时，根据旋转设备运行的速度不同，可以选择“加速度、速度、和位移”三种不同的数据类型。
加速度，用于高速旋转设备诊断上，转速在10000rpm以上。
以加速度的有效值判断设备运行状态，日本的标准是小于0.5mm/s2为良好状态，但国产设备一般都达不到此要求，经过实践，将其数值放大到1mm/s2;基本上满足要求。
由于石油化工生产中转速超过去10000RPM 的设备不多，因此，加速度值一般可作为设备故障诊断的辅助数据。
速度，用于中速旋转设备诊断上，转速在600rpm——10000rpm之间；速度的有效值小于4.5mm/s；可以判断该设备运行基本正常，超过11.8mm/s则是危险值，必须停车检修。
速度值是最为常用的旋转机械设备故障诊断的值。
位移，用于低转速成设备诊断上，转速在600rpm以下，位移是低转速设备故障诊断的判断依据，0.06mm为危险值，而大于0.1mm则必须进行停车检修。
由于低转速设备故障通过其它方法比较容易诊断，因此，位移值一般也只做设备故障诊断的辅助数据。
峭度指标，是一个比较抽象的概念，意义是“随机过程X（T）四阶原点矩；反应了波形中是否有冲击及小组形的尖峭和平坦成度。
”近年来，诊断工程师对该指标进行了深入研究后发现，峭度指标是诊断滚动轴承、齿轮和转子上的转动零部件等故障的重要依据，并提出了比较完整理论，即“双浴缸”曲线，旋转机械轴承或齿轮故障在发展过程中，峭度指标在经历第一个平稳过渡后突然上升，然后，再次经历平稳过度，再次突然上升，而此次的突然上升将造成设备的严重损坏，所以及时发现第二个浴缸底平面，是解决设备故障的最好时机，也是最后时机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三. 进行振动测量与信号分析
1. 测量系统
目前，有两种基本的简易振动诊断系统可用于现 场，它们分别代表了 简易诊断发展的不同的发展阶段。 一种是模拟式测振仪所构成的测量系统，一种是以数据 采集器为代表的数字式测振仪所构成的测量系统。
2. 振动测量信号分析
确定了诊断方案以后，根据诊断目的对设备进行 各项相关参数测量。一般来讲，如果现场条件允许，每 个测点都是测量三个方向的振动值。即水平、垂直和轴 向。而且要定点、定时地进行测量，以有利于进行比较。
1×
稳定 径向 稳定 椭圆 正进动 不变
表3 转子质量偏心的敏感参数
1
振动随转 速变化
明显
2
振动随负 荷变化
3
振动随油温 变化
4
振动随流 ห้องสมุดไป่ตู้变化
不明显 不变
不变
5
振动随压力 变化
不变
6
其它识别方法
低速时振幅 趋于零
表4 转子部件缺损的振动特征
1
2
3
45678
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
有些设备的振动特征有明显的方向性，不同方 向的振动信号也往往包含着不同的故障信息。即水平 方向（H）、垂直方向（V）和轴线方向（A）。
垂直
水平
轴向
一般来说水平振动幅 值大于垂直方向幅值， 当轴承盖松动时就会 出现垂直方向幅值大 的现象，并伴随着高 次频率成份。
2. 预估频率和振幅
振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值要做基 本的预估，防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误 判或漏诊。通常可采取以下几种方法：
幅值反映振动的强度，振幅的平方常 与物质振动的能量成正比，振动诊断标准都 是用振幅来表示的。
同样的振幅其频率越高，对机组损坏程 度越大，因此不同转速的机组定义的振动标 准值不同。
当频率和频率一定时，相位的大幅偏移 就是故障（异常）的征兆。
现场测试诊断的实施步骤
诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验 证等3个环节，具体分为6个步骤来介绍。
2. 结构不合理，有应力集中 3. 工作转速接近或落入临界转速区 4. 运行点接近或落入运行非稳定区 5. 零部件加工制造不良，精度不够 6. 零件材质不良，强度不够，有制造缺陷 7. 转子动平衡不符合技术要求
故障来源
1. 2. 3.
安装、维修 4.
5. 6. 1.
2.
运行操作 3. 4.
5.
主要原因
2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或 腐蚀性气体（液体）；
3）周围环境：有无严重的干扰（或污染） 源存在，如振源，粉尘、热源等。
4.设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。
5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设
备故障记录档案等。
二. 确定诊断方案
在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。 诊断方案应包括以下几方面的内容。
4. 选择诊断仪器
测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，最主要 的还要考虑两条：
1）仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信 号内所有重要的频率成分，一般来说要在10-10000Hz 或更宽一些。对于预示故障来说，高频成分是一个重要 信息，机械早期故障首先在高频中出现，待到低频段出 现异常时，故障已经发生了。所以仪器的频率范围要能 覆盖高频低频各个频段。
3. 数据记录整理
测量数据一定要作详细记录。记录数据 要有专用的表格，做到规范化，完整而不遗 漏。最好将数据分类整理，每个测点按方向 整理，用图形或表格表示，这样做有利于抓 住特征，也便于发现一些问题。
四. 实施状态判断
根据测量数据和信号分析所得到的特征信息，对设 备的运行状态做出判断。首先，判断机器是否处于正常 状态，然后对存在异常的设备做进一步的分析，指出故 障的原因，部位和程度。
2. 旋转机械振动的频率特征
旋转机械的振动信号大多数是一些周 期信号、准周期信号或平稳随机信号，旋 转机械振动故障的特征有一个共同点，就 是其故障特征频率都与转子的转速有关， 等于转子的回转频率（简称转频，又称工 频）及其倍频或分频。
分析振动信号的频率与转频的关系是诊 断旋转机械故障的金钥匙。
获取旋转机械故障信号的主要途径：
Ⅰ－原动机（电动机） Ⅱ－传动系统 Ⅲ－工作机（引风机） ①、②－电动机滚动轴承 ③、④－引风机滚动轴承
2） 必须查明各主要零部件（特别是运动零 件）的型号、规格、结构参数及数量等，并 在结构图上表明或另予说明。这些零件包括： 轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶 轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。
2. 机器的工作原理及运行特性
主要了解以下内容：
1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还 是往复运动；
2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性 运动；
3）转子运行速度：低速(< 10 Hz)、中速 (10-1000 Hz)还是高速(>1000 Hz)，匀速 还是变速等等。
3. 机器的工作条件
1）载荷性质：均载还是冲击载荷；
机械振动
低频振动：f < 10 Hz 中频振动：f = 10-1000 Hz 高频振动：f > 1000 Hz
振动的一般分类
构成一个确定性振动有3个基本要素，即
振幅d、频率f 和相位φ。
当然，振幅不仅用位移，还可以用速度 和加速度。要特别说明一个与振动有关的量 就是速度有效值 ，也常被称为速度均方根值。 这是一个经常用到的振动测量参数。目前许 多振动标准都是采用振动速度作为判别参数， 因为它最能够反映振动的烈度。
1. 转子特性
转子组件是旋转机械的核心部分，它 是由转轴及固装在其上的各类圆形盘状零部 件所组成。旋转机械的故障诊断主要是监测 诊断转子的运行状态。从转子动力学的角度 说，转子系统分为刚性转子和柔性转子。
刚性转子 —— 转子的转速低于其本 身第一阶临界转速的转子。
柔性转子 —— 转子的转速高于其本 身第一阶临界转速的转子。
1×
突发性增 大后稳定
径向
突变后 稳定
椭圆
正进动
突变后 稳定
表5 转子部件缺损的敏感参数
1
振动随转 速变化
明显
2
振动随负 荷变化
3
振动随油温 变化
4
振动随流 量变化
设备震动技术基 础 知 识
什么是震动
振动是物体运动的一种形式，通常是指物体 经过其平衡位置而往复变化的过程。
振动有时对人类是有害的，但有时人们可以利 用振动来为我们服务。
只要是运转的机器，都或多或少地发生振动， 因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最 大，一般可达60%-70%。
按振动频率分类
1. 选择测点 测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信
息的窗口。诊断方案正确与否关系到能否所需要的真 实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解 的基础上才能根据诊断目的恰当地选择测点，具体要 求如下：
1）对振动反映敏感
所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少 信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料 等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播 途的能量损失。
机器安装不当，零部件错位，预负荷大 轴系对中不良（对轴系热态对中考虑不够） 机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调 整位置不当 管道压力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安 装精度 转子长期放置不当，破坏了动平衡精度 安装或维修工程破坏了机器原有的配合性质和精度
机器在非设计状态下运行（如超转速、超负荷或低负 荷运行），改变了机器工作特性 润滑或冷却不良 旋转体局部损坏或结垢 工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）不 当，机器运行失稳 启动、停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨 胀不均匀或在临界区停留时间长
3） 分析振幅随转速变化的关系 旋转机械有相当一部分故障的振动幅值与转速变化有密切 的关系，所以现场测量时，在必要的时候，要尽量创造条件，在 改变转速的过程中测量机器的振幅值。
旋转机械常见故障产生的原因及其频谱特征
表1 旋转机械故障的来源及主要原因
故障来源
主要原因
设计、制造
1. 设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫 振动或自激振动
一. 了解被诊断的对象 了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。概括起 来，对一台被列为诊断对象的设备要着重掌握4个方 面的内容：
⒈设备的结构组成 1）搞清楚设备的基本组成部分及其联接关系。一
台完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（也 叫做辅机，大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮 机、水轮机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。 要分别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的形 式，画出结构简图。
1）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率 和振幅。
2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可 能发生的故障特征频率。
3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征 频率和相应的振幅大小。
3. 确定测量参数
经验表明，根据诊断对象振动信号的频率 特征来选择参数。通常的振动测量参数有加速 度、速度和位移。一般按下列原则选用：
低频振动（<10Hz） 采用位移； 中频振动（10-1000Hz）采用速度； 高频振动（>1000Hz） 采用位移。
对大多数机器来说，最佳诊断参数是速 度，因为它是反映振动强度的理想参数， 国际上许多振动标准都采用速度有效值 作为判断参数，而国内一些行业大多采 用位移作为诊断参数。所以在选择测量 参数时，还须与所采用的判断标准使用 的参数相一致，否则判断状态时将无据 可依。
2）适合于诊断目的
3）符合安全操作要求
因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问 题。
4）适合于安置传感器
有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够 的刚度等。