便携式测振仪在风机检测中的应用
合集下载
相关主题
- 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)。
图 7 劣化趋势图
6 结论
该文对简易测振仪的测定方法、测点的选择、注 意事项进行详细地介绍,然后对简易测振仪在风机 故障诊断中的应用进行说明与分析,阐述了简易测 振仪在劣化分析中的使用。这可使中小企业能采用 简易测振仪对风机进行故障诊断、劣化分析。
参考文献: [1] 易良榘. 离心式引风机故障诊断[J]. 风机技术,1992
4 检测测振仪在故障诊断中的使用方法
采用便携式测振仪在风机中的诊断方法就是对 测点信号进行拾取,然后对信息进行统计,根据振动 的特点、故障的类型等作出诊断决策,如图 2 所示。
图 2 诊断流程图
常见的故障诊断方法如下。
1) 转子不平衡
实际运转中引起叶轮 不 平 衡 的 主 要 原 因 是:
( 1) 叶轮变形导致的不平衡; ( 2) 因叶轮积尘引起不
图 6 测量位置
6) 滚动轴承产生故障 滚动轴承是机械设备中最常用也是最易损坏的
零件之一。采用简易诊断仪对其进行检测,常采用 波峰系数法进行诊断,这是由于它的值不受轴承尺 寸、转速既负荷的影响。正常时,滚动轴承的波峰系 数约为 5; 当轴承有故障时可达到几十,且波峰系数 不受振动信号的绝对水平左右。所以轴承正常、异 常的判定采用简易诊断仪可以很方便地进行。只要 将振动仪放在轴承部位,如测振仪指示灯亮黄灯,即 轴承出现故障,但并不严重,需进行观察; 若亮红灯, 轴承已发生失效,需停机进行检修更换。
·94·
工业仪表与自动化装置
2014 年第 1 期
流冲击叶片( Z 向) ,同时已流出的烟气由于压力大 于未出口烟气压力,烟气同样回流,使叶片在 Z 向 受到冲击,从而产生振动; 同理,图 5 方式的风机,叶 片由于受到冲击,在 Y 向形成振动。
图 4 与地面垂直方式
图 5 与地面平行方式
5) 轴承座连接刚度不足 轴承座连接刚度不足时,其振动主要以垂直振 动为主,增速时振幅变化具有跳跃现象,即突然增大 或减小,其声音也发出有规则的声响。若用测振仪 进行检测,轴承座底部振动小,顶部振动大,从底部 到顶部逐渐增大,并呈如图 6 所示的曲线图。对于 地脚螺栓的松动,采用简易测振仪在轴承座底部 4 个部位逐一测量( 见图 6) 。振动最强烈的部位,即 为螺栓松动处部位。确定方向后,对周围的螺栓再 逐一进行检 测,若 振 动 位 移 至 最 大 位 置,即 螺 栓 松 动处。
1、2 为 Z 向( 垂直) 振幅测点; 3、4 为( Y 向) 径向振幅测点; 5 为垂直振幅测点; 6 为轴向( X 向) 振幅测点
图 1 检测部位示意图
变化幅度不大时,可认为振动是由转子不平衡原因 所引起。
2) 转子不对中 转子不对中是指转子中心与轴承中心不对中, 或连接部件不在同一条轴线上。振动的特征是转速 与振幅的变化不敏感,其频率主要以二倍频或四倍 频为主[1]。若 轴 向 振 动 量 超 过 水 平 方 向 振 动 量 的 一半时,可 以 判 定 存 在 转 子 不 对 中 的 现 象[2]。为 此,采用简易测振仪时,在轴承部位对 X、Y 向进行 测量,就可以判断出不平衡。若有 2 个以上的连接 部件如增速机、耦合器,可采用先从叶轮端逐一脱开 部件的方式,用简易测振仪按不对中方法进行检测, 最后可判断出导致不对中的部件。
( 3) : 78 - 81. [2] 廖伯瑜. 机械故障诊断基础[M]. 北京: 冶金工业出版
社,1995: 69 - 75. [3] 黄志坚,高立新,廖一凡,等. 机械设备振动故障[M].
北京: 化学工业出版社,2010: 52 - 68.
( 1. Ningxia Vocational and Technical College for Minorities,Ningxia Wuzhong 751100,China; 2. Yunnan Yuntong Zinc Alloy Ltd. ,Kunming 650102,China)
Abstract: This paper gives general introduction on the application of portable vibrometer in air blower's testing,which helps the operators know how the devices work timely and the engineers may judge the reasons of faults by analyzing the detected data. So PRM mode in equipments maintenance based on the testing knowledge is being developed in modern enterprise.
1 正确地选用测定方式
便携式测振仪属于不在线人工测量方式。其原 理是采用压电式加速度传感器,把振动信号转换成 电信号,然后通过对输入信号的处理分析,显示出振
收稿日期: 2013 - 09 - 10 作者简介: 梁娟( 1976 ) ,女,宁夏人,宁夏民族职业技术学院讲 师,主要从事机电专业课程教学。
因此在采用简易测振仪进行诊断时,先通过增
速或减速测量 Y 或 Z 向的振幅,其次用图 3 的方式
在 Z、Y 方向或采用 45° 互成垂直的方向上进行测
量,检测轴心轨迹是否接近于圆形。若随着风机转
速提高,振幅提高,振动频率为工频,且 Z、Y 向振幅
图 3 测轴位移的测点分布
3) 油膜振动 油膜振动发生在装有滑动轴承或静压轴承的风 机中。当轴受到扰动时,油膜动压合力与轴负荷不 再保持平衡时所发生的振动。其平衡振动频率约为 旋转频率( 0. 42 ~ 0. 48) ,轴心轨迹为 8 字形或椭圆 形,油膜振荡与油膜的涡动特点是升速时振动量的 变化具有不稳定性的突变特征[3],且振幅与速度的 变化不呈线性关系。为此可通过增速或减速的方式 测量 Y 和 Z 向的振幅; 其次采用图 3 的方式对轴心 轨迹进行检测,然后根据数据统计与频率计算可以 判断出是否发生油膜振动。 4) 风机出口严重积尘 当风机应用于冶炼或其他输送烟气的工厂时, 在运行过程中,由于烟气中含有一定量的水蒸气,尘 粒在布朗运动等原因下极易造成风机进口、出口粉 尘沉积,使进口或出口烟气运动受到影响,从而造成 风机振动。对于图 4 方式,若 Z 向的振幅为 Y 向振 幅的 1. 5 倍以上时,可认为风机出口处粉尘沉积严 重; 对于图 5 方式,若 Y 向的振幅为 Z 向振幅的 1. 5 倍以上时,也可认为风机进口或出口粉尘沉积严重。 这是由于当 1 点被粉尘沉积时( 图 4 方式) ,口径变 小,出口气流受到阻力,形成涡流现象,部分烟气回
5 劣化分析
劣化分析是定期对风机运行参数采用测振仪对 各个测点信号进行统计分析,然后按时间顺序制出 劣化趋势图,并将其与判别标准进行比对,从而预测 风机的运行状态。其中进行劣化分析时位移峰值及 振动烈度用得最为广泛。判别准常采用绝对标准, 如国际标准 ISO2372 及 ISO3945。为此,使用单位 可定期对风机各测点进行检测,然后制定出劣化趋 势图,并与判别标准进行比对,便可以推断风机的运 行状 态,在 制 表 时,为 了 醒 目,劣 化 趋 势 图 采 用 绿、 黄、红三段判定标准域值( 见图 7) 。
3 测定振动的注意事项
为保证所测数据的准确性,在测定数据时需注 意以下事项: 1) 振动源与各测点的传递函数不同,
2014 年第 1 期
工业仪表与自动化装置
பைடு நூலகம்
·93·
故测定时要在同一测点进行两次以上的测定,然后 通过数据统计对数据进行处理,以便得到较为准确 的振动值; 2) 测定的测量参数一样; 3) 检测时设备 工况一样; 4) 检测时需采用同一台便携式测振仪。
平衡; ( 3) 叶轮叶片脱落造成的不平衡。当转子不
平衡时的振动特征是: 轴心轨迹理论上为圆形,但由
于轴承油膜刚度在轴向与径向的差别及其他因素,
实际是一个椭圆。不平衡由式( 1) 可以看出其振动
频率为工频,振幅随着速度的增加而增加。
Fx( t) = Fcosωt = Meω2 cosωt
( 1)
Fy( t) = Fsinωt = Meω2 sinωt
·92·
工业仪表与自动化装置
2014 年第 1 期
便携式测振仪在风机检测中的应用
梁 娟1 ,赵琪昌2
( 1. 宁夏民族职业技术学院,宁夏 吴忠 751100; 2. 云南云铜锌业股份有限公司,昆明 650102) 摘要: 对便携式测振仪在风机故障诊断中的应用进行了介绍,以便企业及时了解设备运行状
态; 通过对检测到的数据进行分析,可判断设备的故障原因与发展趋势,并有利于在企业中实现设 备预知维修( PRM) 方式。
关键词: 便携式测振仪; 风机; 振动; 应用 中图分类号: TH43 文献标志码: A 文章编号: 1000 - 0682( 2014) 01 - 0092 - 03
The application of portable vibrometer in air blower’s testing
LIANG Juan1 ,ZHAO Qichang2
Key words: portable vibrometer; air blower; vibration; application
0 引言
开展机械故障诊断工作有利于预防设备事故的 发 生,保 证 人 身、设 备 的 安 全。 对 于 中 小 型 企 业 而 言,如采用大型的在线监测仪,其成本高、专业性强, 很 难 推 行。 但 对 于 便 携 式 测 振 仪,因 其 价 格 低、便 携、易操作等特点,很适合在中小型企业中应用。运 用便携式测振仪来检测设备的运行状态,同时通过 对数据进行分析,可进行故障诊断和劣化分析,从而 为推行 PRM( 预知维修) 打好基础。基于此,该文通 过阐述检测仪在风机故障诊断中的应用,介绍了使 用测振仪的方法和利用它进行故障诊断、劣化分析 的步骤和过程。为简易测振仪在其他旋转设备中的 应用提供了借鉴意义。
动速度的有效值( 均方根值) 、位移峰值、加速度峰 值。考虑到测点信号的频带范围和仪器的敏感性有 很大的关系,因此要根据设备的实际情况正确选用 测定方式。通常在低频范围( 10 ~ 100 Hz) 测量振 动的位移值,中频范围( 10 ~ 1 000 Hz) 测量速度,在 高频范围( > 1 kHz) 测量加速度。
2 合理布置测点
选择合理 的 测 点,有 利 于 准 确 判 断 设 备 故 障。 对于风机,振动特征最为敏感的部位是轴承部位,它 如同中医上人体的脉搏,可反映设备动态运行的许 多信息。为此,在使用简易振动仪时常将轴承列为 主要测点。对于大中型风机,有时只靠轴承部位的 检测不能全面反映所有的信息,为此也需要对基础、 轴承座地脚螺栓等部位进行检测,检测部位见图 1。 即在轴承座测量垂直振动量,而在轴承部位需测量 X、Y、Z 三个方向的振动量,以便更全面地了解设备 运行的信息。
6 结论
该文对简易测振仪的测定方法、测点的选择、注 意事项进行详细地介绍,然后对简易测振仪在风机 故障诊断中的应用进行说明与分析,阐述了简易测 振仪在劣化分析中的使用。这可使中小企业能采用 简易测振仪对风机进行故障诊断、劣化分析。
参考文献: [1] 易良榘. 离心式引风机故障诊断[J]. 风机技术,1992
4 检测测振仪在故障诊断中的使用方法
采用便携式测振仪在风机中的诊断方法就是对 测点信号进行拾取,然后对信息进行统计,根据振动 的特点、故障的类型等作出诊断决策,如图 2 所示。
图 2 诊断流程图
常见的故障诊断方法如下。
1) 转子不平衡
实际运转中引起叶轮 不 平 衡 的 主 要 原 因 是:
( 1) 叶轮变形导致的不平衡; ( 2) 因叶轮积尘引起不
图 6 测量位置
6) 滚动轴承产生故障 滚动轴承是机械设备中最常用也是最易损坏的
零件之一。采用简易诊断仪对其进行检测,常采用 波峰系数法进行诊断,这是由于它的值不受轴承尺 寸、转速既负荷的影响。正常时,滚动轴承的波峰系 数约为 5; 当轴承有故障时可达到几十,且波峰系数 不受振动信号的绝对水平左右。所以轴承正常、异 常的判定采用简易诊断仪可以很方便地进行。只要 将振动仪放在轴承部位,如测振仪指示灯亮黄灯,即 轴承出现故障,但并不严重,需进行观察; 若亮红灯, 轴承已发生失效,需停机进行检修更换。
·94·
工业仪表与自动化装置
2014 年第 1 期
流冲击叶片( Z 向) ,同时已流出的烟气由于压力大 于未出口烟气压力,烟气同样回流,使叶片在 Z 向 受到冲击,从而产生振动; 同理,图 5 方式的风机,叶 片由于受到冲击,在 Y 向形成振动。
图 4 与地面垂直方式
图 5 与地面平行方式
5) 轴承座连接刚度不足 轴承座连接刚度不足时,其振动主要以垂直振 动为主,增速时振幅变化具有跳跃现象,即突然增大 或减小,其声音也发出有规则的声响。若用测振仪 进行检测,轴承座底部振动小,顶部振动大,从底部 到顶部逐渐增大,并呈如图 6 所示的曲线图。对于 地脚螺栓的松动,采用简易测振仪在轴承座底部 4 个部位逐一测量( 见图 6) 。振动最强烈的部位,即 为螺栓松动处部位。确定方向后,对周围的螺栓再 逐一进行检 测,若 振 动 位 移 至 最 大 位 置,即 螺 栓 松 动处。
1、2 为 Z 向( 垂直) 振幅测点; 3、4 为( Y 向) 径向振幅测点; 5 为垂直振幅测点; 6 为轴向( X 向) 振幅测点
图 1 检测部位示意图
变化幅度不大时,可认为振动是由转子不平衡原因 所引起。
2) 转子不对中 转子不对中是指转子中心与轴承中心不对中, 或连接部件不在同一条轴线上。振动的特征是转速 与振幅的变化不敏感,其频率主要以二倍频或四倍 频为主[1]。若 轴 向 振 动 量 超 过 水 平 方 向 振 动 量 的 一半时,可 以 判 定 存 在 转 子 不 对 中 的 现 象[2]。为 此,采用简易测振仪时,在轴承部位对 X、Y 向进行 测量,就可以判断出不平衡。若有 2 个以上的连接 部件如增速机、耦合器,可采用先从叶轮端逐一脱开 部件的方式,用简易测振仪按不对中方法进行检测, 最后可判断出导致不对中的部件。
( 3) : 78 - 81. [2] 廖伯瑜. 机械故障诊断基础[M]. 北京: 冶金工业出版
社,1995: 69 - 75. [3] 黄志坚,高立新,廖一凡,等. 机械设备振动故障[M].
北京: 化学工业出版社,2010: 52 - 68.
( 1. Ningxia Vocational and Technical College for Minorities,Ningxia Wuzhong 751100,China; 2. Yunnan Yuntong Zinc Alloy Ltd. ,Kunming 650102,China)
Abstract: This paper gives general introduction on the application of portable vibrometer in air blower's testing,which helps the operators know how the devices work timely and the engineers may judge the reasons of faults by analyzing the detected data. So PRM mode in equipments maintenance based on the testing knowledge is being developed in modern enterprise.
1 正确地选用测定方式
便携式测振仪属于不在线人工测量方式。其原 理是采用压电式加速度传感器,把振动信号转换成 电信号,然后通过对输入信号的处理分析,显示出振
收稿日期: 2013 - 09 - 10 作者简介: 梁娟( 1976 ) ,女,宁夏人,宁夏民族职业技术学院讲 师,主要从事机电专业课程教学。
因此在采用简易测振仪进行诊断时,先通过增
速或减速测量 Y 或 Z 向的振幅,其次用图 3 的方式
在 Z、Y 方向或采用 45° 互成垂直的方向上进行测
量,检测轴心轨迹是否接近于圆形。若随着风机转
速提高,振幅提高,振动频率为工频,且 Z、Y 向振幅
图 3 测轴位移的测点分布
3) 油膜振动 油膜振动发生在装有滑动轴承或静压轴承的风 机中。当轴受到扰动时,油膜动压合力与轴负荷不 再保持平衡时所发生的振动。其平衡振动频率约为 旋转频率( 0. 42 ~ 0. 48) ,轴心轨迹为 8 字形或椭圆 形,油膜振荡与油膜的涡动特点是升速时振动量的 变化具有不稳定性的突变特征[3],且振幅与速度的 变化不呈线性关系。为此可通过增速或减速的方式 测量 Y 和 Z 向的振幅; 其次采用图 3 的方式对轴心 轨迹进行检测,然后根据数据统计与频率计算可以 判断出是否发生油膜振动。 4) 风机出口严重积尘 当风机应用于冶炼或其他输送烟气的工厂时, 在运行过程中,由于烟气中含有一定量的水蒸气,尘 粒在布朗运动等原因下极易造成风机进口、出口粉 尘沉积,使进口或出口烟气运动受到影响,从而造成 风机振动。对于图 4 方式,若 Z 向的振幅为 Y 向振 幅的 1. 5 倍以上时,可认为风机出口处粉尘沉积严 重; 对于图 5 方式,若 Y 向的振幅为 Z 向振幅的 1. 5 倍以上时,也可认为风机进口或出口粉尘沉积严重。 这是由于当 1 点被粉尘沉积时( 图 4 方式) ,口径变 小,出口气流受到阻力,形成涡流现象,部分烟气回
5 劣化分析
劣化分析是定期对风机运行参数采用测振仪对 各个测点信号进行统计分析,然后按时间顺序制出 劣化趋势图,并将其与判别标准进行比对,从而预测 风机的运行状态。其中进行劣化分析时位移峰值及 振动烈度用得最为广泛。判别准常采用绝对标准, 如国际标准 ISO2372 及 ISO3945。为此,使用单位 可定期对风机各测点进行检测,然后制定出劣化趋 势图,并与判别标准进行比对,便可以推断风机的运 行状 态,在 制 表 时,为 了 醒 目,劣 化 趋 势 图 采 用 绿、 黄、红三段判定标准域值( 见图 7) 。
3 测定振动的注意事项
为保证所测数据的准确性,在测定数据时需注 意以下事项: 1) 振动源与各测点的传递函数不同,
2014 年第 1 期
工业仪表与自动化装置
பைடு நூலகம்
·93·
故测定时要在同一测点进行两次以上的测定,然后 通过数据统计对数据进行处理,以便得到较为准确 的振动值; 2) 测定的测量参数一样; 3) 检测时设备 工况一样; 4) 检测时需采用同一台便携式测振仪。
平衡; ( 3) 叶轮叶片脱落造成的不平衡。当转子不
平衡时的振动特征是: 轴心轨迹理论上为圆形,但由
于轴承油膜刚度在轴向与径向的差别及其他因素,
实际是一个椭圆。不平衡由式( 1) 可以看出其振动
频率为工频,振幅随着速度的增加而增加。
Fx( t) = Fcosωt = Meω2 cosωt
( 1)
Fy( t) = Fsinωt = Meω2 sinωt
·92·
工业仪表与自动化装置
2014 年第 1 期
便携式测振仪在风机检测中的应用
梁 娟1 ,赵琪昌2
( 1. 宁夏民族职业技术学院,宁夏 吴忠 751100; 2. 云南云铜锌业股份有限公司,昆明 650102) 摘要: 对便携式测振仪在风机故障诊断中的应用进行了介绍,以便企业及时了解设备运行状
态; 通过对检测到的数据进行分析,可判断设备的故障原因与发展趋势,并有利于在企业中实现设 备预知维修( PRM) 方式。
关键词: 便携式测振仪; 风机; 振动; 应用 中图分类号: TH43 文献标志码: A 文章编号: 1000 - 0682( 2014) 01 - 0092 - 03
The application of portable vibrometer in air blower’s testing
LIANG Juan1 ,ZHAO Qichang2
Key words: portable vibrometer; air blower; vibration; application
0 引言
开展机械故障诊断工作有利于预防设备事故的 发 生,保 证 人 身、设 备 的 安 全。 对 于 中 小 型 企 业 而 言,如采用大型的在线监测仪,其成本高、专业性强, 很 难 推 行。 但 对 于 便 携 式 测 振 仪,因 其 价 格 低、便 携、易操作等特点,很适合在中小型企业中应用。运 用便携式测振仪来检测设备的运行状态,同时通过 对数据进行分析,可进行故障诊断和劣化分析,从而 为推行 PRM( 预知维修) 打好基础。基于此,该文通 过阐述检测仪在风机故障诊断中的应用,介绍了使 用测振仪的方法和利用它进行故障诊断、劣化分析 的步骤和过程。为简易测振仪在其他旋转设备中的 应用提供了借鉴意义。
动速度的有效值( 均方根值) 、位移峰值、加速度峰 值。考虑到测点信号的频带范围和仪器的敏感性有 很大的关系,因此要根据设备的实际情况正确选用 测定方式。通常在低频范围( 10 ~ 100 Hz) 测量振 动的位移值,中频范围( 10 ~ 1 000 Hz) 测量速度,在 高频范围( > 1 kHz) 测量加速度。
2 合理布置测点
选择合理 的 测 点,有 利 于 准 确 判 断 设 备 故 障。 对于风机,振动特征最为敏感的部位是轴承部位,它 如同中医上人体的脉搏,可反映设备动态运行的许 多信息。为此,在使用简易振动仪时常将轴承列为 主要测点。对于大中型风机,有时只靠轴承部位的 检测不能全面反映所有的信息,为此也需要对基础、 轴承座地脚螺栓等部位进行检测,检测部位见图 1。 即在轴承座测量垂直振动量,而在轴承部位需测量 X、Y、Z 三个方向的振动量,以便更全面地了解设备 运行的信息。