旋转机械的振动故障检测与诊断

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旋转机械故障诊断

旋转机械故障诊断

旋转机械故障诊断
旋转机械故障诊断主要是通过观察和分析机械运行过程中
的异常现象来判断故障原因。

以下是一些常见的旋转机械
故障诊断方法:
1. 震动分析:通过测量机械运行时的振动幅值和频率,分
析振动的特点和变化趋势,判断故障位置和类型。

常见的
故障类型包括不平衡、轴承损坏和轴承松动等。

2. 温度监测:通过测量机械的各个部件的温度,判断是否
存在过热的情况。

过高的温度可能是由于摩擦、润滑不良
或散热不良等原因引起的故障。

3. 声音分析:通过对机械工作过程中产生的声音进行分析,判断是否存在异响或噪音。

噪音可以是由于轴承损坏、齿
轮磨损或螺栓松动等引起的。

4. 润滑油分析:通过对机械润滑油的化学成分和物理性质
进行分析,判断是否存在金属粉末、水分或杂质等异常。

这些异常可能是由于零件磨损或润滑油质量不佳引起的故障。

5. 可视检查:通过对机械各个部件的外观进行检查,观察
是否存在磨损、裂纹或松动等现象。

这可以帮助诊断轴承、齿轮和联接件等部件的故障。

以上是常见的旋转机械故障诊断方法,诊断时可以结合多
种方法综合分析,准确判断和定位故障原因,以便及时进
行修复或更换有问题的部件。

《2024年旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》范文

《2024年旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》范文

《旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》篇一一、引言旋转机械广泛应用于各种工业领域,如风力发电、航空航天、交通运输等。

然而,由于长时间运行和复杂的工作环境,旋转机械经常会出现各种故障,如轴承磨损、齿轮断裂等。

这些故障不仅影响设备的正常运行,还可能导致严重的安全事故。

因此,对旋转机械进行故障诊断与预测显得尤为重要。

本文将介绍旋转机械故障诊断与预测的方法及其应用研究。

二、旋转机械故障诊断与预测方法1. 基于振动信号分析的方法振动信号分析是旋转机械故障诊断与预测的常用方法。

通过传感器采集设备的振动信号,对信号进行时域、频域和时频域分析,可以提取出设备运行状态的特征信息。

当特征信息超过设定的阈值时,即可判断设备存在故障。

此外,还可以通过对比历史数据,预测设备未来可能出现的故障。

2. 基于声音信号分析的方法声音信号分析是另一种有效的故障诊断与预测方法。

通过采集设备的声波信号,对信号进行频谱分析和声强分析,可以判断设备的运行状态和故障类型。

该方法具有非接触式、实时性强的优点,适用于对复杂工作环境下的设备进行故障诊断。

3. 基于数据驱动的智能诊断方法随着人工智能技术的发展,基于数据驱动的智能诊断方法在旋转机械故障诊断与预测中得到了广泛应用。

该方法通过收集设备的运行数据,利用机器学习、深度学习等算法对数据进行训练和建模,实现对设备运行状态的监测和故障预测。

该方法具有准确度高、适应性强、可扩展性强的优点。

三、旋转机械故障诊断与预测方法的应用研究1. 在风力发电领域的应用风力发电是旋转机械的重要应用领域之一。

通过采用振动信号分析和声音信号分析等方法,可以对风力发电机组的齿轮箱、轴承等关键部件进行实时监测和故障诊断。

同时,采用基于数据驱动的智能诊断方法,可以实现对风力发电机组运行状态的预测和优化,提高设备的可靠性和效率。

2. 在航空航天领域的应用航空航天领域对设备的可靠性和安全性要求极高。

采用基于振动信号分析和声音信号分析等方法,可以对航空发动机、螺旋桨等旋转机械进行实时监测和故障诊断。

旋转机械常见振动故障及原因分析

旋转机械常见振动故障及原因分析

旋转机械常见振动故障及原因分析旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械,典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等,广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。

大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统,旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等,但诱发因素多样。

本文就旋转设备中,常见的振动故障原因进行分析,与大家共同分享。

一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动,旋转机械运转时产生的振动也是同样的。

轴系异常(包括转子部件)所产生的振动频率特征如表1。

二、振动故障原因分析1、旋转失速旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。

当压缩机流量减少时,由于冲角增大,叶栅背面将发生边界层分离,流道将部分或全部被堵塞。

这样失速区会以某速度向叶栅运动的反方向传播。

实验表明,失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度,失速区沿转子的转动方向以低于工频的速度移动,这种相对叶栅的旋转运动即为旋转失速。

旋转失速使压缩机中的流动情况恶化,压比下降,流量及压力随时间波动。

在一定转速下,当入口流量减少到某一值时,机组会产生强烈的旋转失速。

强烈的旋转失速会进一步引起整个压缩机组系统产生危险性更大的不稳定气动现象,即喘振。

此外,旋转失速时压缩机叶片受到一种周期性的激振力,如旋转失速的频率与叶片的固有频率相吻合,将会引起强烈振动,使叶片疲劳损坏造成事故。

旋转失速故障的识别特征:1)振动发生在流量减小时,且随着流量的减小而增大;2)振动频率与工频之比为小于1X的常值;3)转子的轴向振动对转速和流量十分敏感;4)排气压力有波动现象;5)流量指示有波动现象;6)机组的压比有所下降,严重时压比可能会突降;7)分子量较大或压缩比较高的机组比较容易发生。

2、喘振旋转失速严重时可以导致喘振。

喘振除了与压缩机内部的气体流动情况有关,还同与之相连的管道网络系统的工作特性有密切的联系。

大型旋转机械振动分析及故障诊断技术研究的开题报告

大型旋转机械振动分析及故障诊断技术研究的开题报告

大型旋转机械振动分析及故障诊断技术研究的开题报告一、研究背景旋转机械在现代工业生产中得到广泛应用,如燃气轮机、汽轮机、离心压缩机、离心泵等。

这些机械在长期运转过程中,其机械部件可能因设备老化、制造缺陷、材料疲劳、装配不当、操作不当等因素而产生振动和故障,严重影响运行效率和安全性。

因此,对旋转机械进行振动分析和故障诊断是非常必要的。

二、研究内容本研究将重点研究大型旋转机械的振动分析和故障诊断技术,具体内容包括:1.大型旋转机械振动分析技术的研究。

通过振动测量和信号处理技术,获取机械振动的频率、幅值、相位等参数,分析振动特征,确定振动源,找到振动的根本原因,为故障诊断提供依据。

2.大型旋转机械故障诊断技术的研究。

结合振动分析结果和机械运行参数,采用专业的故障诊断软件或算法,对机械故障进行智能分析和判断,准确诊断出故障原因和部件位置。

3.大型旋转机械振动分析和故障诊断系统的开发。

基于上述研究内容,结合计算机软件技术和系统集成技术,开发较为智能化、可操作性强的大型旋转机械振动分析和故障诊断系统,实现对机械振动和故障的实时监测和智能诊断。

三、研究意义本研究对大型旋转机械振动分析和故障诊断技术及其应用具有重要意义。

其中主要体现在以下几个方面:1.提高机械设备的运行效率和安全性,保障生产安全和稳定运行。

2.为企业制定科学合理的维护计划和节能减排方案提供参考。

3.拓展振动分析和故障诊断技术新的应用领域,促进科学技术发展和产业升级。

四、研究方法本研究采用实验室控制试验和现场实验相结合的方式进行研究。

具体研究方法包括:1.利用振动分析仪对旋转机械进行振动测量。

2.利用专业的故障诊断算法和软件对机械故障进行诊断。

3.研究和开发大型旋转机械振动分析和故障诊断系统。

五、预期成果通过本研究,预期取得以下成果:1.大型旋转机械振动分析和故障诊断技术研究的进一步深化,提高机械设备的安全运行和维护效率。

2.研发智能化的大型旋转机械振动分析和故障诊断系统,为工业生产提供可靠的振动分析和故障诊断保障。

振动故障诊断要点

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。

机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT

机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT

旋转机械的故障可能导致生产 中断、设备损坏和安全事故。
振动监测与诊断的方法
振动监测是通过测量和分析设备 的振动信号来评估其运行状态的
方法。
振动诊断则是基于监测数据,通 过信号处理、特征提取和模式识 别等技术,对设备的故障进行诊
断和预测。
振动监测与诊断是实现旋转机械 故障预警和预防性维护的重要手
段。
基于人工智能的方法
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型,可以通过训练 学习识别出非线性、复杂的故障特征。
支持向量机
支持向量机是一种分类器,可以通过训练学习将正常状态和故障状 态进行分类和识别。
决策树
决策树是一种基于规则的分类器,可以通过训练学习将故障特征进 行分类和识别。
CHAPTER 05
CHAPTER 02
旋转机械的振动原理
旋转机械振动的类型
强迫振动
由外部周期性干扰力引起 的振动,如不平衡的转子 、不均匀的气流等。
自激振动
由机械内部某种自激力引 起的振动,如油膜振荡、 流体激振等。
随机振动
受到多种随机因素影响的 振动,如环境振动、地震 等。
旋转机械振动的产生原因
转子不平衡
转子质量分布不均匀, 导致转动时产生离心力
振幅
监测机械振动的幅度,判断机械运转的稳定 性。
相位
监测机械振动的相位,判断机械运转的协调 性。
振动监测的频率范围
低频
通常在10Hz以下,用于监测大 型旋转机械和往复机械的振动。
中频
通常在10Hz-1kHz之间,用于监 测大多数旋转机械的振动。
高频
通常在1kHz以上,用于监测精 密机械和高速旋转机械的振动。
基于模型的方法

旋转机械故障信号处理与诊断方法

旋转机械故障信号处理与诊断方法

旋转机械故障信号处理与诊断方法旋转机械在运行过程中常常会出现各种故障,这些故障会导致机械性能下降甚至完全失效,因此对于旋转机械的故障信号处理与诊断方法的研究具有重要意义。

本文将介绍一种基于信号处理的旋转机械故障诊断方法。

我们需要了解旋转机械的故障信号特征。

旋转机械的故障信号主要体现在振动信号中,振动信号是由于机械部件的不平衡、轴承的损伤、齿轮的啮合不良等问题引起的。

因此,通过对振动信号的分析可以有效地判断旋转机械的故障类型和程度。

在信号处理的方法中,经典的时域分析和频域分析是常用的技术手段。

时域分析主要通过对振动信号的时间序列进行统计分析,如均值、方差、峰值等,从而得到机械的运行状态信息。

频域分析则通过对振动信号进行傅里叶变换,将信号转换到频域中,得到信号的频谱信息。

频域分析可以帮助我们检测到特定频率的故障信号,如轴承的频率分量或齿轮的啮合频率分量。

除了时域分析和频域分析外,小波分析也是一种常用的信号处理方法。

小波分析可以将信号分解为不同尺度的频率成分,从而对信号的瞬时特征进行分析。

小波分析在旋转机械故障诊断中可以帮助我们捕捉到瞬时故障信号,如齿轮的齿面损伤引起的冲击信号。

机器学习方法也被广泛应用于旋转机械故障诊断中。

机器学习可以通过对已有的故障样本进行学习,建立故障模型,并对新的故障信号进行分类。

常用的机器学习算法包括支持向量机、神经网络、随机森林等。

机器学习方法在旋转机械故障诊断中具有较高的准确性和鲁棒性。

旋转机械故障信号处理与诊断方法主要包括时域分析、频域分析、小波分析和机器学习方法。

这些方法可以通过对振动信号的分析,判断旋转机械的故障类型和程度,为维修和保养提供参考依据。

未来的研究可以进一步探索更高效、更准确的故障诊断方法,提高旋转机械的性能和可靠性。

旋转机械振动的故障诊断流程

旋转机械振动的故障诊断流程

旋转机械振动的故障诊断流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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旋转机械振动故障诊断及分析

旋转机械振动故障诊断及分析
★ 影响旋转机械振动的因素
★ 汽轮发电机组的振源分析
★ 旋转机械的故障诊断
★ 旋转机械振动故障的处理方法
★ 旋转机械振动故障诊断及处理实例
一、影响旋转机械振动的因素 旋转机械,尤其是大型汽轮发电机组轴系的振 动十分复杂,影响因素较多,不但有静态的,而 且有动态的,并且这些因素往往综合作用,相互 影响。影响旋转机械(及其轴系)振动的主要因 素主要包括: 1、临界转速 当转子的工作转速接近其临界转速时,就要发 生共振,这是产生极大振动的主要原因之一。因 此,在转子设计时,应保证工作转速相对于其临 界转速有足够的避开率。
7各种转动机械一般振动故障分类机械种类部件一般故障原因转子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的旋转机械部件弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙腐蚀积垢共振密封松动弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙叶轮弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙汽蚀腐蚀积垢共振转轴热弯曲机械弯曲裂纹轴颈伤痕晃度超标圆盘轮盘耸起刮伤松动齿轮磨损裂纹表面剥落麻点断裂推力盘耸起刮伤裂纹断裂摩擦机械种类部件一般故障原因转子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的旋转机械部联轴器连接不良磨损断裂冷却风扇弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙腐蚀积垢共振活塞裂纹断裂松动曲轴弯曲断裂裂纹刮伤不合适间隙转子特性不平衡临界转速油膜涡动振荡气动液力电气部分的旋转机械部件转子线圈断裂短路集电环工作不正常转子定子间隙偏心间隙太大或过小机械种类部件一般故障原因轴承滚动轴承伤痕麻点松动龟裂表面剥落润滑不足滑动轴承刮伤磨损伤痕松动不对中推力轴承刮伤磨损伤痕松动不对中定子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的定子机械部轴承座共振松动裂纹机壳共振弯曲断裂裂纹不合适间隙松动积垢腐蚀气蚀阻塞隔板共振弯曲断裂裂纹不合适间隙松动积垢腐蚀阻塞喷嘴阻塞断裂密封松动弯曲断裂摩擦裂纹不合适间隙汽缸变形偏斜孔径偏斜共振裂纹机械种类部件一般故障原因定子电气部件电力机械转换电力传输的定子部件定子铁芯松动变形失园度大不对中定子线圈断裂短路发热端部线圈断裂短路共振定转子轴颈向间隙间隙过大非对称间隙电刷断裂打开结构支承用于支持机器的钢和混凝土结固定螺栓松动断裂基础共振变形刚度不足脱空松动共振变形刚度不够变形三旋转机械的故障诊断旋转机械的振动各种类型原因均有其固有属性

旋转机械的振动监测与故障诊断

旋转机械的振动监测与故障诊断
转子碰摩
油膜振荡
转子不平衡故障包括:转子质量不平衡、转
其 它 故 障 子韧始弯曲、转子热态不平衡、转子部件脱落、
转子部件结垢、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.
状态监测 故障诊断
三、旋转机械典型故障的机理和特征
1.转子质量不平衡
转 子 不 平 衡
转子不对中 转子碰摩 油膜振荡 其它故障
状态监测 故障诊断
旋转机械的振动监测与故障诊断
旋转机械是指汽轮机、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、航空以及 一些军事工业部门。随着科学报术和现代工业的发展, 旋转机械正朝着大型、高速和自动化方向发展,这对 提高安全性和可靠性,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。
转 子 碰 摩 由于热交换速度的差异n,使转子横截面产生不均匀的 油 膜 振 荡 温度分布,使转于发生瞬时热弯曲,产生较大的不平
衔。
其它故障
4.转子部件脱落
5.转子部件结垢
6.联转机械典型故障的机理和特征
转子不平衡振动特征:
转 子 不 平 衡
转子不对中 转子碰摩 油膜振荡 其它故障
二、 旋转机械振动监测参数与分析
2.暂态频域分析
(1)波德图
监测参数
振 动 分 析
状态监测 故障诊断
二、旋转机械振动监测参数与分析
2.暂态频域分析
(2)极坐标图:奈魁特斯(Nyquist)图
监测参数
振 动 分 析
状态监测 故障诊断
二、旋转机械振动监测参数与分析
2.暂态频域分析
(3)瀑布图
监测参数

旋转机械的振动监测与诊断

旋转机械的振动监测与诊断
⑥未按规程检修,破坏了机器原有的配合性质和精度
• 4、操作运行 ①过程/工艺参数(如介质的温度、压力、流量、负荷等)
偏离设计值,机器运行工况不正常
②机器在超转速、超负荷下运行,改变了机器的工作特性
③运行点接近或落入临界转速区
④润滑或冷却不良 ⑤转子局部损坏或结垢 ⑥启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过久������ • 5、机器劣化 ①长期运行,转子挠度增大或动平衡劣化 ②转子局部损坏、脱落或产生裂纹 ③零部件磨损、点蚀或腐蚀等 ④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 ⑤机器基础沉降不均匀,机器壳体变形
旋转机械转速一般都较高,对故障诊断技术的要求就特别 迫切,如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等。旋 转机械正朝着大型、高速和自动化方向发展,这对提高安 全性和可靠性,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。进而形成了近年来国内外广泛的旋转 机械振动监测和故障诊断技术。
机械振动
旋转机械的振动 监测与诊断
主要内容
旋转机械的振动及故障概论 旋转机械的监测参数
旋转机械振动故障分析常 用方法
旋转机械的典型故障及其诊 断方法
1、旋转机械的振动及故障概论
旋转机械的定义 旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械,尤其是 指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。
旋转机械覆盖了动力、电力、化工、冶金、机械制造等重 要工程领域。
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,不对中故障是旋转机械的 常见故障之一。 5’ 温度
轴瓦温度反映轴承运行情况。 6’ 润滑油压
反映滑动轴承油膜的建立情况。
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3、旋转机械振动故障分析常用方法

大型旋转机械状态检测与故障诊断讲义

大型旋转机械状态检测与故障诊断讲义

⼤型旋转机械状态检测与故障诊断讲义⼤型旋转机械状态检测与故障诊断讲义沈⽴智阿尔斯通创为实技术发展(深圳)有限公司2006年12⽉⽬录第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识 (4)⼀、状态监测与故障诊断的意义 (4)⼆、⼤机组状态监测与故障诊断常⽤的⽅法 (4)1. 振动分析法 (4)2. 油液分析法 (5)3. 轴位移的监测 (5)4. 轴承回油温度及⽡块温度的监测 (5)5. 综合分析法 (6)三、有关振动的常⽤术语 (6)1. 机械振动 (6)2. 涡动、进动、正进动、反进动 (6)3. 振幅 (7)3.1 振幅 (7)3.2 峰峰值、单峰值、有效值 (7)3.3 振动位移、振动速度、振动加速度 (7)3.4 振动烈度、振动标准 (8)4. 频率 (9)4.1 频率、周期 (9)4.2 倍频、⼀倍频、⼆倍频、0.5倍频、⼯频、基频、半频 (9)4.3 通频振动、选频振动 (10)4.4 故障特征频率 (10)5. 相位 (12)5.1 相位、相位差 (12)5.2 键相器 (13)5.3 绝对相位 (13)5.4 同相振动、反相振动 (14)5.5 相位的应⽤ (14)6. 相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动 (16)7. 横向振动、轴向振动、扭转振动 (16)8. 刚性转⼦、挠性转⼦、圆柱形振动、圆锥形振动、⼸状回转 (17)9. 刚度、阻尼、临界阻尼 (17)10. 临界转速 (18)11. 挠度、弹性线、主振型、轴振型 (18)12. ⾼点、重点 (19)13. 机械偏差、电⽓偏差、晃度 (20)14. 谐波、次谐波 (20)15. 同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动 (20)16. 共振、⾼次谐波共振、次谐波共振 (21)17. 简谐振动、周期振动、准周期振动、瞬态振动、冲击振动、随机振动 (21)18. ⾃由振动、受迫振动、⾃激振动、参变振动 (22)19. 旋转失速、喘振 (23)20. 半速涡动、油膜振荡 (24)第⼆节状态监测与故障诊断的基本图谱 (26)⼀、常规图谱 (26)1. 机组总貌图 (26)2. 单值棒图 (26)3. 多值棒图 (27)4. 波形图 (28)5. 频谱图 (31)6. 轴⼼轨迹图 (31)7. 振动趋势图 (33)8. 过程振动趋势图 (36)9. 极坐标图 (36)10. 轴⼼位置图 (37)11. 全息谱图 (37)⼆、启停机图谱 (38)1. 转速时间图 (38)2. 波德图 (39)3. 奈奎斯特图 (41)4. 频谱瀑布图 (42)5. 级联图 (43)第三节故障诊断的具体⽅法及步骤 (44)⼀、故障真伪的诊断 (44)1. ⾸先应查询故障发⽣时⽣产⼯艺系统有⽆⼤的波动或调整 (44)2. 其次应查看仪表、主要是探头的间隙电压是否真实可信 (46)3. 应查看相关的运⾏参数有⽆相应的变化 (48)4. 应察看现场有⽆⼈可直接感受到的异常现象 (49)⼆、故障类型的诊断 (51)1. 振动故障类型的诊断 (51)1. 1主要异常振动分量频率的查找步骤及⽅法 (52)a)先看棒图或多值棒图 (52)b)依次调看振动趋势图 (53)c)最后看频谱图 (53)1.2 根据异常振动分量的频率进⾏振动类型诊断 (54)a) 主要异常振动分量为⼯频时 (54)b) 主要异常振动分量为低频时 (56)c) 主要异常振动分量为⼆倍频时 (58)d) 主要异常振动分量为其它频率时 (59)2. 轴位移故障原因的诊断 (60)三、故障程度的评估 (61)四、故障部位的诊断 (63)五、故障趋势的预测 (64)第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识⼀、状态监测与故障诊断的意义状态监测是指通过⼀定的途径了解和掌握设备的运⾏状态,包括利⽤监测与分析仪表(定时的或⾮定时的、在线的或离线的),采⽤各种检测、监视、分析和判别⽅法,结合设备的历史和现状,对设备当前的运⾏状态作出评估(属于正常、还是异常),对异常状态及时作出报警,并为进⼀步进⾏故障分析、性能评估等提供信息和数据。

旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究

旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究

旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究
旋转机械是现代工业生产中常用的一种类型的机械设备,其具有结构简单、工作效率高等特点。

然而,在实际使用过程中,旋转机械故障率较高,且故障可能对生产造成重大影响。

为了防止机械故障的发生,提高设备的可靠性和使用寿命,需要对旋转机械进行故障诊断与预测。

1. 振动分析法:通过振动传感器采集旋转机械的振动数据,借助计算机分析振动信号的频率、幅值等参数,识别故障类型和故障位置。

常用于诊断轴承故障、不平衡、松动等问题。

2. 信号处理法:通过采集旋转机械的电信号(如电流、电压)进行分析,利用计算机进行信号处理,获得电信号的各个参数(如频率、幅值、相位等),从而判断机械是否存在故障。

常用于诊断电机故障、电缆连接故障等。

3. 温度分析法:通过测量旋转机械各个部位的温度变化情况,分析温度变化的规律和机理,诊断机械是否存在故障。

常用于诊断电机绕组、轴承局部加热等问题。

在实际应用中,多种分析方法可以结合使用,以更全面地诊断和预测旋转机械故障。

例如,振动分析法和温度分析法可以结合使用,对轴承故障进行诊断;信号处理法和声学分析法可以结合使用,对电机故障进行诊断。

旋转机械故障诊断与预测方法在工业生产中得到广泛应用。

通过对机械故障进行及时诊断和预测,可以减少设备的停机时间,提高设备的可靠性和安全性,降低生产成本,增强竞争力。

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旋转机械的振动故障检测与诊断旋转机械是指主要功能是由于旋转而完成的机械。

如电动机,,离心风机,离心式水泵,汽轮机,发电机等都属于发电机的范围。

从力学的角度分析,转子系统分为刚性和柔性转子。

转动频率低于转子一阶横向固有频率的转子为刚性转子。

转动频率高于转子一阶横向固有频率的转子为柔性转子,如燃气轮机。

在工程学上对应转子一阶横向固有频率的转速成为临界转速。

在我们分析时候经常会遇到在各种各样的问题,比如在信号的分析上可以按照信号的处理方式的不同可以分为幅域分析,时域分析以及频域分析。

信号的早期分析只是在波形的幅值上进行,如计算波形的最大值,最小值,平均值,有效值等,后而进行波形的幅值的概率分布。

在幅值上的各种处理通常称为幅域分析,信号波形是某种物理量随时间变化的关系。

研究信号在时域内时域的变化或分布称为时域分析。

频域分析是确定信号的频域结构,即信号中包含哪些频率成分,分析的结果是以频率为自变量的各种物理量的谱线或是曲线。

不同的分析的方法是从不同的角度观察,分析信号,使信号的处理的结果更加丰富。

从某种意义上讲,振动故障的分析诊断的任务就是读谱图,把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系,给每条频谱以物理解释。

主要的内容包括:1 振动频谱中存在哪些频谱分量?2 每条频谱分量的幅值多大?3 这些频谱分量彼此之间存在什么关系?4 如果存在明显高幅值的频谱分量,它的准确的来源?它与机器的零部件对应关系如何?5如果测量相位,应该检查相位是否稳定?、工频成分突出,往往是不平衡所致。

2X频为主往往是平行不对中以及转子存在裂纹。

1/2分频过大,显示涡轮涡轮失稳。

0.5X~0.8X是流体旋转脱离。

特低频是喘振。

整数倍频是叶片流道振动。

啮合成分高是齿轮表面接触不良。

谐波丰富是松动。

边频是调制。

分频是流体激荡,摩擦等。

大型旋转机械常见的故障原因分类如下:1 设计原因;设计不当,运行时发生强迫振动或是自激振动;结构不合理,应力集中;设计工作转速接近或是落入临界转速区;热膨胀量计算不准,导致热态对中不良。

2 制造原因:零部件加工制造不良,精度不够;零件材质不良,强度不够,制造缺陷;转子动平衡不符合技术要求。

3 安装,维修;机械安装不当,机械安装不当,零部件错位,预负荷大;机器几何参数调整不当,未按规程维修,破坏了机器原有的配合性质和精度。

4 操作运行;工艺参数偏离设计值,机器运行工况不正常;运行点接近或落入临界转速区,润滑或冷却不良。

转子不平衡旋转机械的转子由于受材料的分布,加工的误差,装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响,致使质量中心和旋转中心存在一定程度的偏心距。

偏心距较大时,静态下部,其偏心距小于摩擦阻力距的区域内,称之为不平衡。

偏心距较小时,不能表现出静不平衡的特征,但是在转子旋转时,表现出一个与转动频率的离心力矢量,离心力F=M e㎡,从而激发转子的振动。

这种表现称之为动不平衡。

静不平衡的转子,由于偏心距e较大,表现出强烈的动不平衡振动。

在此时要明白一个问题就是动平衡满足这静平衡就满足,静平衡满足动平衡则不一定满足。

转子轴颈在滑动轴承内作高速旋转运动的同时,随着运动契入轴颈与轴承之间的油膜压力若发生周期性变化,迫使转子轴心绕着某个平衡点作椭圆轨迹的公转运动,这个现象为涡动。

当涡动的激荡力仅为油膜力时,涡动是稳定的,其涡动角速度是转动角速度的0.43~0.48。

所以又称为半涡动。

当油膜涡动的频率接近转子轴系中某个自振频率时,引发大幅度的共振现象,称为油膜震荡。

油膜涡动仅发生在完全液体润滑的滑动轴承中,低速及重载的转子建立不起完全液体润滑条件,因而不发生油膜涡动所以消除油膜涡动的方法之一,就是减少接触角,使油膜压力小于载荷比压。

此外,降低油的粘度也能减少油膜力,消除油膜涡动或是油膜振荡。

油膜振荡仅在高速柔性转子以接近某个自振频率的2倍转速条件下发生,在发生前的低速状态时,油膜涡动会先期发生,再随着转速的升高发生到油膜振荡。

转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中。

轴承不对中本身不引起振动,但是他影响轴承的载荷的分布,油膜形态等运行状况。

一般情况下,转子不对中是指轴系不对中,故障原因在联轴处。

1 引起轴系不对中的原因a 安装施工中对中超差b 冷态对中是没有正确估计各个转子中心线的热态升高量,工作时出现主动转子与从动转子之间产生的动。

态对中不良。

c 轴承座热膨胀不均匀。

d 机壳变形或是移位。

e 地基的不均匀下沉。

f 转子弯曲,同时产生不平衡和不对中故障。

转子不平衡是引起电机径向的振动,而弯曲在轴向方面产生较大的振动。

连接松动振动幅值由激振力和机械阻抗共同决定的,松动使连接的刚度下降,这是松动振动异常的基本原因,支撑系统松动引起的异常振动的机理可从两个侧面加以说明。

1 当轴承与轴承座配合有较大的间隙或是紧固力不足时,轴承受转子离心力作用,沿圆周方向发生周期性变形,改变轴承的几何参数。

进而影响油膜的稳定性。

2 当轴承座螺栓紧固不牢时,由于结合面上存在的间隙,使系统发生不连续的移位。

上述两项因素的变化,都属于非线性刚度的改变,变化程度与激振力相联系,因而使松动振动显示出非线性特征,松动的典型特征是产生2×及3×4×5×等高倍频的振动。

松动的特征轴心的轨迹混乱,重心飘忽频谱中具有3×5×7×等高阶奇次倍频分量,也有偶次分量。

松动方向的振幅大高次谐波的振幅值大于转频振幅1/2时,应怀疑有松动故障。

油膜涡动以及振荡转子轴颈在滑动轴承内作高转速的运动时随着运动契入轴颈与油膜之间的油膜压力发生周期性的变化,迫使转子的轴心绕某个点作椭圆轨迹的公转性运动,这个现象为涡动。

当涡动的激励力仅为油膜力时涡动是稳定的其涡动的角速度是转动角速度的0.43~0.48.所以叫做半速涡动。

当油膜涡动的频率接近某个转子轴系中某个自振频率的时候引发大规模的共振现象叫做油膜振荡。

油膜涡动仅发生在完全液体润滑的滑动轴承之中的低速及其重载的转子是建立不起完全液体润滑条件的因而不能发生油膜涡动所以消除油膜涡动的方法之一就是减少接触角,使油膜压力小于载荷比压。

此外,降低油的粘度也能减少油膜力,消除油膜涡动以及振荡。

油膜振荡仅是在高速柔性转子接近某个自振频率的2倍转速条件下运转时发生的,在发生前的低速状态下油膜涡动会先期发生,在随着转速的升高发展到油膜振荡。

碰磨动静件之间的轻微的摩擦,开始的症状可能不是那么的明显,特别是滑动轴承的轻微的磨碰,由于润滑油的缓冲作用,总振值的变化是很微弱的,主要是靠油液的分析发现这种早期的隐患有经验的诊断人员,由轴心轨迹就能做出相对准确的判断。

动静摩擦发展到一定的程度以后机组将发生大面积摩擦碰磨的特征就转变为主要的症状。

动静摩擦与部件的松动有些类似特点。

动静碰磨是当间隙过小时发生的动静件接触再弹开,改变构建我的动态刚度,松动是紧固不牢靠,受交变力(不平衡力,对中不良激励等),作用,周期性地脱离再接触,同样改变构件的动态刚度。

不同点就是前者个动态的摩擦力,使转子产生涡动。

转子的强迫振动,磨碰自由振动和摩擦涡动运动叠加到一起,产生出复杂的,特有的振动响应频率。

由于碰磨产生的摩擦力是不稳定的接触正压力,在时间上和空间上位置上都是变化的,因而摩擦力具有明显的非线性特征(一般表现为丰富的超谐波)。

因此,动静摩擦与松动相比,振动成分的周期形性相对较弱,而非线性更为突出。

机械振动分为三类:1 自由振动和固有频率自由振动是物体受到初始激励(通常是一个脉冲力)所引发的振动,在现场一般不考虑这种振动2 强迫振动和共振物体在持续周期变化的外力作用下产生的振动叫做强迫振动,如不平衡,不对中所引起的振动3 自激振动自激振动是在没有外力的作用下,由于系统自身原因所产生的激励而引起的振动,如油膜振荡,喘振等。

这种振动是一种比较危险的振动,设备一但发生中自激振动,会使时设备失去稳定性。

在我们常见的的平衡计算中的静平衡是比较好计算的,根据平面力系的交汇可以很容易计算出其不平衡量,如力的交汇,力的平移等等。

我们经常会遇到两极电机的振动问题,而振动问题其实是很复杂的,其实电机分为滚动轴承和滑动轴承,各有各的复杂性,而电机最常见的问题就是振动,它的处理一般是做动平衡,处理各种尺寸,轴承的内径是过盈配合,而外径是间隙配合,而滑动轴承不要以为把瓦刮研好了就是最重要的了,其实不然,应该把其看做一个整体,瓦座和瓦的配合也是很重要的,我们一般是研球形轴承的滑道,因为轴承经常换而瓦座却不经常更换。

基于振动频谱分析的电机故障诊断振动动的信号是由一系列的简谐振动分量、其他分量和随机噪声叠加而成。

频谱分析的目的,是将信号中所有的这些成分都分解开来,变成各种振幅、频率和相位的简谐振动,振动信号中原有的简谐振动分量,经过分解自然还是简谐振动,振动信号中的其他成分,也可以分解为简谐振动的分量的组合。

常用的频谱是幅值谱,幅值谱的表示对应与频率的简谐振动分量所具有的振幅。

对于转子来说,振动信号中的很多频谱分量都与转子的转速有关系而且是关系密切,往往是转速频率的整数或分数倍,所以,应用振幅谱更直观。

振幅谱上的谱线的高度就是转子振动中该频率分量的幅值大小。

在转子的振动频谱上,不同的频率分布往往是对应着不同的振动原因。

如果知道了振动信号中包含的频率分量,就比较容易找到引起振动的原因。

例如,转子不平衡会产生转速频率的振动分量,对中不良会导致2倍频的振动分量等等。

一般的来说,频谱分量与振动原因之间的关系是很复杂的,仅靠振幅谱有时还很难以确诊,还要综合考虑其他因素,如机械负载变化的情况、历史故障情况等,不能机械的套用别人的实验或现场结论。

但将幅值值谱分析清楚却是对故障进行诊断的必要条件。

异步电动机典型故障分析1、转子条断裂或是松动等故障转子条或是短路环断裂,转子条与端环接触不良以及转子的铁心短路均产生1倍频的振动及其两侧的极通过频率边带。

此外,这些故障常产生转频的二、三、四、五阶。

谐波两侧的极通过频率及其通过频率边带。

转子条通过频率及其谐波频率两侧的2FL边带说明转子条存在松动或脱开的情况。

转子条松动与端环间引起的电弧常显示出很高幅值的2RBPF且伴随2FL边带,但是1RBPF频率的振动幅值不增大。

2、定子绕组故障3、轴承故障诊断频谱4、转子偏心故障诊断方法5、转子不平衡6、其他故障定子偏心、铁芯短路或是松动等故障均产生2FL(FL为电源频率)下的振动,若切断电动机的电源,2FL频率下的振动立即消失。

定子铁芯和定子线圈松动,将使定子电磁振动和电磁噪声加大,在这种情况下,振动频谱图谱中,电磁振动除了2FL的基本成分之外,还可能出现4FL,6FL,8FL的谐波成分立式电机的振动我们常见的立式电机一般都是四极的,以希望绿野的最为常见,以及吉兰泰的,以有推力瓦的最为复杂,主要的难点是在安装推力头和推力瓦,推力瓦要研磨好,安装时要加上猪油以防止在电机启动时发生烧瓦事件,拆卸和安装时应该小心油冷却器。

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