故障诊断概述
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c. 状态识别、判断和预报：根据振动标准和频谱 图及现场经验来判断设备故障原因或部位。
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故障诊断概述
3、设备状态监测与故障诊断的区别
a、状态监测通常指通过测定设备的某个 较为单一的特征参数（如振动、温度等）来检 查其状态是正常或异常。它又称为简易诊断。
b、故障诊断则不仅要检查设备是否正常， 还要对设备故障的原因，部位以及严重程度进 行深入分析，并做出判断，故它又称为精密诊 断。仪器价格相对比较贵，便携式的数采，对 人员素质要求比较高（懂计算机、频谱分析技 术等），属正在发展中的技术。
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轴承部件松动时的频谱
故障诊断概述
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滚动轴承故障频来自百度文库阶次图
故障诊断概述
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c—
轴
钢正 承
球常 疲
疲轴 劳
b、 80年代初我国部分企业从初步认 识到实践阶段，85年原国家经委委托 中设协在上海石化总厂召开设备诊断 技术应用推广会。交流经验和论著。
c、 行业概况，主要是一些流程工业如 石化、冶金、电力、铁路等部门这方 面工作有了较快的发展。
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故障诊断概述
二 介绍企业设备点检、维修情况
1、 冶金行业开展设备点检、状态监测、 故障诊断的工作概况。以现代化企业、 设备、体制运作的维修方式。
力前，高频分量就包含了缺损信息。当内部缺
损发展较大时，才从低频信息上反映出来，因 此、预测机器是否损坏，高频信息非常重要。
单位：位移： um；速度：mm/s；加速 度：m/s2或g，1g=9.8m/s 2对简谐振动而言， d、v、a均为同频的简谐振动，若以振动位移 d 相 位 为 参 考 基 准 ， v 超 前 d(π/20 ， a 超 前 d(π)。
1、测试周期T必须与机器的运行状况同步，以设备运 行寿命浴盆曲线可知：稳定时,T长些；劣化时,T短。
2、必须对机器的劣化速度进行充分研究，根据tgα的 变化，可以清晰反映机器劣化速度，从而调整相应测 试周期。
3、对于一般转速，劣化过程发展缓慢的设备，采用周 期测试。
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八、频带的设置
原则：应保证机器振动的所有特征频率信
号都能记录下来，请注意二点：
1 必须通过计算，了解被测设备的特征 频率，包括转频、倍频，以及发生故障 时的特征频率、叶频、齿轮啮合频率、 滚动轴承固有频率等。
2 合理选择传感器和检测仪器，注意它 们的频响范围是否与被测机器特征频率 相匹配。
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故障诊断概述
作为振动测量工况，因为这时记录下来包含有
故障信息的振动信号，对以后的频谱分析会有
帮助。
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七、测试周期选择
原则：测试周期应根据现场设备具体运行状况来
具体确定。正确了解机器的运行状态，准确的 预测预报机器的故障。测试周期无规定标准， 因为即使是同类设备，在不同现场，由于使用 条件的不同，其状况变化也会不一样。请注意：
设备运行有不同工况，轻载与重载、快速
与慢速、高压与低压、启动与制动等。在不同
的工况条件下机器的振动是不一样的，其振动
测量结果也会不同。通常在给机器作定期状态
监测与趋势分析时，我们一般选择机器的稳态
工况，即机器在正常运行时的工况为振动测量
工况。若要给机器作故障诊断，在现场条件许
可下，我们一般选择能暴露机器故障的工况，
3、设备状态维修的区别：
a、关键生产设备（A）指大型、高速、检修 费用昂贵，在线、连续检测（投入费用较大）。
b、重要生产设备（B）采用离线监测，配置 简易或精密检测仪器，定期采集数据进行分析。
c、一般生产设备（C）采用离线简易检测仪 器，定一个标准来进行评判。
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四 探讨现场振动检测的一些方法
2、频率：是指振动物体往复一次所需的时间T称为周 期，单位（s）秒。而振动物体在一秒钟往复的次数称 为频率。用f 表示，单位：Hz。周期与频率关系互为 倒数f=1/T。有时也用角频率ω来表示。 ω=2π/T=2πf 。
3、初始相位角：是指某一振动频率成分的初始点偏离 平衡位置的相位，一般用φ表示。相位分析在故障诊 断技术中越来越受到人们重视。因不同振源都会有各 自的相位，相同的相位可能会引起合拍共振，产生严 重后果；如相位相反可能会引起抵消，起到减振作用。
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故障诊断概述
五、 设备测点布置
1、测点应选择振动信号传递的通道上而且路线最短捷 的位置，尽量减少中间界面（近轴端）。
2、应选信号反应比较敏感部位做测点。如轴承座、机 座，一般为典型测点。
3、测点一旦选定，应做好定位标记。
4、一般都要选定三个方向来评定振动，特别对低频振 动，更要强调其方向性（高频振动对方向不敏感）； 通常：H---平衡，V---松动，A---对中。
一、 现场设备状态监测与故障诊断的目的
通过振动检测仪器对现场设备的振动监测，经 过数据管理，在积累振动数据和频谱图的基础上， 参照相应的振动标准和设备正常状态下的频谱图， 从而找到故障源。首先从振动总量上看其运行状 态是正常或异常，然后再对异常信息作频谱分析， 分析目的是想了解设备异常部位或产生原因。提 高设备管理水平和长周期安全运行能力
2、准周期信号是周期与非周期的边缘情况， 是由有限个周期信号合成的，但各周期信 号的频率相互间不是公倍关系，其合成信 号不满足周期条件
3、非周期信号是不会重复出现的信号。例 如，锤子的敲击力
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四、振动参数选择
振动参数常用的有加速度、速度、位移，
三者经积分转换。一般情况，对低频振动用位 移（小于100Hz）；高频振动用加速度（大于 1KHz ） ； 中 频 振 动 用 速 度 （ 10—1KHz ） 度 量。机器内部损伤还未影响到机器实际工作能
整个机械振动能量水平
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转子不平衡的典型频谱
故障诊断概述
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角度不对中的典型频谱
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平行度不对中的典型频谱
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转轴弯曲的典型频谱
故障诊断概述
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转 子 不 对 中 故 障 的 诊 断
故障诊断概述
3、设备诊断技术的发展 a、 国外：美国是最早开发设备诊断技术的国 家。1967年美国宇航局，海军研究室联合召 开了机械故障预防小组成立大会，。日本在 70年代初，由设备工程师协会开始发展自己 的TPM（全员生产维修）主要应用于冶金
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化工、铁路等部门而且发展很快。 日本的新日铁不但有较高的设备诊断 技术研究成果，而且还研制了专用诊 断仪器作为商品出售。
a、早期采用的是“事后维修方式” ，但对于大型 关键设备等用此方式维修，将会造成较大经济损失。
b、中期采用的是“预防维修方式”，其优点：可以 减少故障发生机会，缺点：维修过剩或维修不足。
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c、近期采用的是“状态维修方式”80年代~ 至今。以动态的设备管理方式来解决动态的设备 问题（故障）。优点：克服维修不足或维修过剩， 维修费用低，主要适用关键的生产设备或维修费 用较高的设备。
b、看幅值，读上述这些单一频率幅值及整个 测量频带范围内振动总量值，可列表对照。
c、频谱图上的故障识别，定性定量分析，了 解振动量上升的变化率及最大值是否接近允许值。
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不平衡
不对中
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转子碰磨的时域，频域图形
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三、振幅的表示方法
1、峰值：（单峰值、双峰值）表示波的最大位移。
2、平均值：从数学关系上看对波形的绝对平均（一般不 用它）只是对时间积分，没什么物理意义。
3、有效值：均方根值、RMS。它是对幅值的最适当的 度量。它既考虑了波形的时间历程又给出了与能量直接
有关的量值，同时也代表了振动的破坏能力，通常称为
九、现场测试时应注意几点：
1、应保证测点与机器不产生共振，同时仪器的 传感器两端连接要可靠。
2、传感器连接方式有刚性螺栓，双头螺栓连接， 绝缘螺栓连接，粘接，磁吸座等。
3、对运行状态下的机器，通常应在机器达到稳 定运行条件下检测。
4、应考虑有无背景振动等其它影响。
5、应考虑有无电场或磁场影响，如有应对传感 器予以屏蔽、接地、或重新布置测点。
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十、如何看振动波形及频谱
一幅通过准确采集后得到的振动波形及频谱，才是 有分析价值的，具体是：
1、在了解设备技术参数和结构后，先进行频率计算，如， 机器的工作频率、齿轮的啮合频率，风机、水泵的叶轮频 率，滚动轴承的元件故障特征频率等，已备后用。
2、解读： a、读频率，根据计算结果，找出谱图上相对 应的机器设备转频、倍频、特征频率（如有误差，与分辨 率有关）。
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c、状态监测与故障诊断两者关系： 简易诊断与设备点检制相结合，可以收到相
得益彰的效果。 精密诊断可以对设备异常作更进一步分析和
判 断 找 到 故 障 源 。 目 前 华 阳 HY—106C 、 HY—108 就 有 此 基 本 功 能 ， 且 操 作 简 单 、 软 件系统为中文版。
“振动烈度”。常用于振动速度或加速度值。对于简谐 振动来说，峰值A与其关系为：平均值=0.637A、有效 值=0.707A。一些国际振动标准也常采用速度有效值来 表示。
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故障诊断概述
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振动信号图形物理意义 解释
1、周期信号是经过一定时间可以重复出现 的信号
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故障诊断概述
1-2什么是故障？
指设备不能完成其所规定的功能。 “故障”，是能够修复的。 “失效”，是不能修复的。 对于“失效”只能更换。
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2、 信息通常包括三个基本环节
a. 数据采集：主要包括前端传感器对所需的各种 物理量采集(转换成电信号)。
b. 信号调理（数据处理）：主要包括对模拟的连 续信号和离散的数字信号进行处理A/D转换。 把连续信号离散为数字信号叫采样，量化是将 取样值x(tn)变为数字编码。采样定理： fs=2.56fm。
劳承 时
；； 的
b—
d—
加
内外 圈圈 疲疲 劳劳
速 度 频 谱
；
故障诊断概述
a—
十一 评判标准
a、绝对判断标准：“ＩＳＯ２３７２”（通用的振动 判定标准，测振动速度的有效值，单位：mm／s，测 量范围是１０Ｈz―１０００Ｈz，），判断结果为： 良好／允许／较差／不允许。这一判定标准是在规定 了正确测试方法后，必须掌握标准适用频率范围时， 此方法才能选用。对于高频振动，由于测定条件复杂， 以及精度问题等原因，采用高频振动标准较少。
依据设备运行的“浴盆曲线”，找出拐点及设
备状态变化趋势。（如早修理，过剩维修；如晚
修理，不足维修）。
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故障诊断概述
二、 振动测量基本特征参量的描述
振动是指物体在平衡位置上作往复运动的现象。 简谐振动，如一个单摆或一个弹簧质量系统。
1、振幅：是指振动物体偏离静平衡位置的最大距离。 工程上常称为振动峰值，一般用A表示其振动强度。
5、对于大型机械设备，应比较全面规划布置测点，多 参数测振，合理选用a、v、d。
6、了解、掌握设备本身的技术状况，结构原理等历史
资料，对分析、判断故障有参考价值。
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故障诊断概述
v
A
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V 垂直 A 轴向 H 水平
H
故障诊断概述
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推荐布点顺序
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六、测试工况的选择
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2020/11/20
故障诊断概述
一 设备故障诊断技术的概况
1、设备故障诊断技术定义：
1-1定义：是一种了解和掌握设备在运行 过程的状态（设备基本不拆卸、不解体 情况），采用一定的检测手段，根据数 据和经验的积累确定其整体或局部是正 常或异常，能早期发现故障及原因，并 能预报故障发展趋势的技术。
2、 石化行业开展设备点检、状态监测、 故障诊断工作概况，先进的维修方式 -精确维修。
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故障诊断概述
三 企业如何开展故障诊断工作
1、 特征：随着现代化设备技术的不断发展，如：大型 化、高速化、连续化、计算机自动化等，而采用的维修 制度还是比较落后的话，这样就会大大地阻碍企业生产 的发展，对此，我们认为提高企业的设备管理与维修水 平，来满足先进生产设备的发展是必然的趋势。 2、维修体制发展情况：
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3、设备状态监测与故障诊断的区别
a、状态监测通常指通过测定设备的某个 较为单一的特征参数（如振动、温度等）来检 查其状态是正常或异常。它又称为简易诊断。
b、故障诊断则不仅要检查设备是否正常， 还要对设备故障的原因，部位以及严重程度进 行深入分析，并做出判断，故它又称为精密诊 断。仪器价格相对比较贵，便携式的数采，对 人员素质要求比较高（懂计算机、频谱分析技 术等），属正在发展中的技术。
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轴承部件松动时的频谱
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c—
轴
钢正 承
球常 疲
疲轴 劳
b、 80年代初我国部分企业从初步认 识到实践阶段，85年原国家经委委托 中设协在上海石化总厂召开设备诊断 技术应用推广会。交流经验和论著。
c、 行业概况，主要是一些流程工业如 石化、冶金、电力、铁路等部门这方 面工作有了较快的发展。
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故障诊断概述
二 介绍企业设备点检、维修情况
1、 冶金行业开展设备点检、状态监测、 故障诊断的工作概况。以现代化企业、 设备、体制运作的维修方式。
力前，高频分量就包含了缺损信息。当内部缺
损发展较大时，才从低频信息上反映出来，因 此、预测机器是否损坏，高频信息非常重要。
单位：位移： um；速度：mm/s；加速 度：m/s2或g，1g=9.8m/s 2对简谐振动而言， d、v、a均为同频的简谐振动，若以振动位移 d 相 位 为 参 考 基 准 ， v 超 前 d(π/20 ， a 超 前 d(π)。
1、测试周期T必须与机器的运行状况同步，以设备运 行寿命浴盆曲线可知：稳定时,T长些；劣化时,T短。
2、必须对机器的劣化速度进行充分研究，根据tgα的 变化，可以清晰反映机器劣化速度，从而调整相应测 试周期。
3、对于一般转速，劣化过程发展缓慢的设备，采用周 期测试。
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八、频带的设置
原则：应保证机器振动的所有特征频率信
号都能记录下来，请注意二点：
1 必须通过计算，了解被测设备的特征 频率，包括转频、倍频，以及发生故障 时的特征频率、叶频、齿轮啮合频率、 滚动轴承固有频率等。
2 合理选择传感器和检测仪器，注意它 们的频响范围是否与被测机器特征频率 相匹配。
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作为振动测量工况，因为这时记录下来包含有
故障信息的振动信号，对以后的频谱分析会有
帮助。
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七、测试周期选择
原则：测试周期应根据现场设备具体运行状况来
具体确定。正确了解机器的运行状态，准确的 预测预报机器的故障。测试周期无规定标准， 因为即使是同类设备，在不同现场，由于使用 条件的不同，其状况变化也会不一样。请注意：
设备运行有不同工况，轻载与重载、快速
与慢速、高压与低压、启动与制动等。在不同
的工况条件下机器的振动是不一样的，其振动
测量结果也会不同。通常在给机器作定期状态
监测与趋势分析时，我们一般选择机器的稳态
工况，即机器在正常运行时的工况为振动测量
工况。若要给机器作故障诊断，在现场条件许
可下，我们一般选择能暴露机器故障的工况，
3、设备状态维修的区别：
a、关键生产设备（A）指大型、高速、检修 费用昂贵，在线、连续检测（投入费用较大）。
b、重要生产设备（B）采用离线监测，配置 简易或精密检测仪器，定期采集数据进行分析。
c、一般生产设备（C）采用离线简易检测仪 器，定一个标准来进行评判。
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四 探讨现场振动检测的一些方法
2、频率：是指振动物体往复一次所需的时间T称为周 期，单位（s）秒。而振动物体在一秒钟往复的次数称 为频率。用f 表示，单位：Hz。周期与频率关系互为 倒数f=1/T。有时也用角频率ω来表示。 ω=2π/T=2πf 。
3、初始相位角：是指某一振动频率成分的初始点偏离 平衡位置的相位，一般用φ表示。相位分析在故障诊 断技术中越来越受到人们重视。因不同振源都会有各 自的相位，相同的相位可能会引起合拍共振，产生严 重后果；如相位相反可能会引起抵消，起到减振作用。
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故障诊断概述
五、 设备测点布置
1、测点应选择振动信号传递的通道上而且路线最短捷 的位置，尽量减少中间界面（近轴端）。
2、应选信号反应比较敏感部位做测点。如轴承座、机 座，一般为典型测点。
3、测点一旦选定，应做好定位标记。
4、一般都要选定三个方向来评定振动，特别对低频振 动，更要强调其方向性（高频振动对方向不敏感）； 通常：H---平衡，V---松动，A---对中。
一、 现场设备状态监测与故障诊断的目的
通过振动检测仪器对现场设备的振动监测，经 过数据管理，在积累振动数据和频谱图的基础上， 参照相应的振动标准和设备正常状态下的频谱图， 从而找到故障源。首先从振动总量上看其运行状 态是正常或异常，然后再对异常信息作频谱分析， 分析目的是想了解设备异常部位或产生原因。提 高设备管理水平和长周期安全运行能力
2、准周期信号是周期与非周期的边缘情况， 是由有限个周期信号合成的，但各周期信 号的频率相互间不是公倍关系，其合成信 号不满足周期条件
3、非周期信号是不会重复出现的信号。例 如，锤子的敲击力
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四、振动参数选择
振动参数常用的有加速度、速度、位移，
三者经积分转换。一般情况，对低频振动用位 移（小于100Hz）；高频振动用加速度（大于 1KHz ） ； 中 频 振 动 用 速 度 （ 10—1KHz ） 度 量。机器内部损伤还未影响到机器实际工作能
整个机械振动能量水平
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转 子 不 对 中 故 障 的 诊 断
故障诊断概述
3、设备诊断技术的发展 a、 国外：美国是最早开发设备诊断技术的国 家。1967年美国宇航局，海军研究室联合召 开了机械故障预防小组成立大会，。日本在 70年代初，由设备工程师协会开始发展自己 的TPM（全员生产维修）主要应用于冶金
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故障诊断概述
化工、铁路等部门而且发展很快。 日本的新日铁不但有较高的设备诊断 技术研究成果，而且还研制了专用诊 断仪器作为商品出售。
a、早期采用的是“事后维修方式” ，但对于大型 关键设备等用此方式维修，将会造成较大经济损失。
b、中期采用的是“预防维修方式”，其优点：可以 减少故障发生机会，缺点：维修过剩或维修不足。
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故障诊断概述
c、近期采用的是“状态维修方式”80年代~ 至今。以动态的设备管理方式来解决动态的设备 问题（故障）。优点：克服维修不足或维修过剩， 维修费用低，主要适用关键的生产设备或维修费 用较高的设备。
b、看幅值，读上述这些单一频率幅值及整个 测量频带范围内振动总量值，可列表对照。
c、频谱图上的故障识别，定性定量分析，了 解振动量上升的变化率及最大值是否接近允许值。
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不平衡
不对中
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三、振幅的表示方法
1、峰值：（单峰值、双峰值）表示波的最大位移。
2、平均值：从数学关系上看对波形的绝对平均（一般不 用它）只是对时间积分，没什么物理意义。
3、有效值：均方根值、RMS。它是对幅值的最适当的 度量。它既考虑了波形的时间历程又给出了与能量直接
有关的量值，同时也代表了振动的破坏能力，通常称为
九、现场测试时应注意几点：
1、应保证测点与机器不产生共振，同时仪器的 传感器两端连接要可靠。
2、传感器连接方式有刚性螺栓，双头螺栓连接， 绝缘螺栓连接，粘接，磁吸座等。
3、对运行状态下的机器，通常应在机器达到稳 定运行条件下检测。
4、应考虑有无背景振动等其它影响。
5、应考虑有无电场或磁场影响，如有应对传感 器予以屏蔽、接地、或重新布置测点。
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十、如何看振动波形及频谱
一幅通过准确采集后得到的振动波形及频谱，才是 有分析价值的，具体是：
1、在了解设备技术参数和结构后，先进行频率计算，如， 机器的工作频率、齿轮的啮合频率，风机、水泵的叶轮频 率，滚动轴承的元件故障特征频率等，已备后用。
2、解读： a、读频率，根据计算结果，找出谱图上相对 应的机器设备转频、倍频、特征频率（如有误差，与分辨 率有关）。
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c、状态监测与故障诊断两者关系： 简易诊断与设备点检制相结合，可以收到相
得益彰的效果。 精密诊断可以对设备异常作更进一步分析和
判 断 找 到 故 障 源 。 目 前 华 阳 HY—106C 、 HY—108 就 有 此 基 本 功 能 ， 且 操 作 简 单 、 软 件系统为中文版。
“振动烈度”。常用于振动速度或加速度值。对于简谐 振动来说，峰值A与其关系为：平均值=0.637A、有效 值=0.707A。一些国际振动标准也常采用速度有效值来 表示。
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1、周期信号是经过一定时间可以重复出现 的信号
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1-2什么是故障？
指设备不能完成其所规定的功能。 “故障”，是能够修复的。 “失效”，是不能修复的。 对于“失效”只能更换。
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2、 信息通常包括三个基本环节
a. 数据采集：主要包括前端传感器对所需的各种 物理量采集(转换成电信号)。
b. 信号调理（数据处理）：主要包括对模拟的连 续信号和离散的数字信号进行处理A/D转换。 把连续信号离散为数字信号叫采样，量化是将 取样值x(tn)变为数字编码。采样定理： fs=2.56fm。
劳承 时
；； 的
b—
d—
加
内外 圈圈 疲疲 劳劳
速 度 频 谱
；
故障诊断概述
a—
十一 评判标准
a、绝对判断标准：“ＩＳＯ２３７２”（通用的振动 判定标准，测振动速度的有效值，单位：mm／s，测 量范围是１０Ｈz―１０００Ｈz，），判断结果为： 良好／允许／较差／不允许。这一判定标准是在规定 了正确测试方法后，必须掌握标准适用频率范围时， 此方法才能选用。对于高频振动，由于测定条件复杂， 以及精度问题等原因，采用高频振动标准较少。
依据设备运行的“浴盆曲线”，找出拐点及设
备状态变化趋势。（如早修理，过剩维修；如晚
修理，不足维修）。
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二、 振动测量基本特征参量的描述
振动是指物体在平衡位置上作往复运动的现象。 简谐振动，如一个单摆或一个弹簧质量系统。
1、振幅：是指振动物体偏离静平衡位置的最大距离。 工程上常称为振动峰值，一般用A表示其振动强度。
5、对于大型机械设备，应比较全面规划布置测点，多 参数测振，合理选用a、v、d。
6、了解、掌握设备本身的技术状况，结构原理等历史
资料，对分析、判断故障有参考价值。
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v
A
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V 垂直 A 轴向 H 水平
H
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六、测试工况的选择
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故障诊断概述
一 设备故障诊断技术的概况
1、设备故障诊断技术定义：
1-1定义：是一种了解和掌握设备在运行 过程的状态（设备基本不拆卸、不解体 情况），采用一定的检测手段，根据数 据和经验的积累确定其整体或局部是正 常或异常，能早期发现故障及原因，并 能预报故障发展趋势的技术。
2、 石化行业开展设备点检、状态监测、 故障诊断工作概况，先进的维修方式 -精确维修。
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三 企业如何开展故障诊断工作
1、 特征：随着现代化设备技术的不断发展，如：大型 化、高速化、连续化、计算机自动化等，而采用的维修 制度还是比较落后的话，这样就会大大地阻碍企业生产 的发展，对此，我们认为提高企业的设备管理与维修水 平，来满足先进生产设备的发展是必然的趋势。 2、维修体制发展情况：