机械故障诊断的发展现状与前景剖析

《机械故障诊断技术》读书报告

MAO pei-gang

南阳理工机械与汽车工程学院 473004

动平衡诊断案例分析综述

Diagnosis of dynamic balance Case Analysis were Review

摘要

简要阐述组动平衡故障诊断中所使用的现代测试与分析技术。通过五个动不平衡故障的诊断与处理实例，指出了波德图、频谱图等现代分析技术对于组动平衡故障诊断的价值和意义；总结了基于现代测试与分析技术的动平衡故障的主要特征。；验证了影响系数法对于动平衡故障处理的准确性及实用性。对于提高动平衡故障诊断的准确性及其精度具有推广和借鉴意义。

关键词：动平衡故障诊断振动分析

Abstract

The modern measuring and analyzing technologies applied in the dynamic balance fault diagnoses are described briefly。In view of five dynamic unbalance fault diagnoses and treatments。the significance and purpose of the modern analyzing technologies such as Bode Plot，Spectrum Plot for the dynamic balance fault diagnoses are put forward，and its characteristics based on testing and analyzing technologies are summarized．The accuracy and practicability of the influence coefficient method for its treatment are proved．The instructions and experiences of improving the

accuracy and precision of dynamic balance fault diagnoses are provided．Keywords:dynamic balance fault diagnosis vibration analysis

目录

1信号分析方法 (4)

1.1频域分析方法 (4)

1.2频谱图分析方法 (4)

2故障实例 (4)

2.1案例一 (4)

2.1.1故障机器及故障分析 (4)

2.1.2机组动平衡故障的现场处理 (6)

2.1.3分析结论 (6)

2.2案例二 (7)

2.2.1故障诊断分析 (7)

2.2.2现场动平衡校验 (9)

2.2.3分析结果验证 (9)

2.3案例三 (10)

2.3.1机组技术参数及测点布置 (10)

2.3.2 机组振动数据采集及故障分析 (10)

2.3.3处理结果 (12)

2.4案例四 (12)

2.4.1空压机电机振动监测和故障诊断 (12)

2.4.2安装平衡块试重及校正后效果 (13)

2.5案例五 (13)

3结束语 (14)

参考文献 (15)

1信号分析方法

1.1频域分析方法

频域（频率域）—自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。

对信号进行时域分析时，有时一些信号的时域参数相同，但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化，还与频率、相位等信息有关，这就需要进一步分析信号的频率结构，并在频率域中对信号进行描述。

1.2频谱图分析方法

信号频谱分析就是利用MATLAB实现快速傅里叶变换的分析的方法，通过DSP 数字信号处理器对实时采集到的信号进行FFT运算后实现时域与频域的转换，频谱分析主要分析信号是由哪些频率的正弦信号叠加得到的，以及这些正弦信号的振幅，反映的是频域中各频率分量幅值的大小，适用于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号的频谱测量。

2故障实例

2.1案例一

2.1.1故障机器及故障分析

鄂坪水电站1 号机组是由型号为HLD294 － LJ －220 的水轮机和型号为SF38 － 18 /4250 的发电机所组成。额定功率为38 MW，额定转速为333． 3 r /min，上导轴承安装间隙为双边300um，下导轴承安装间隙为双边300um，水导轴承安装间隙为双边320um。机组启动时发现轴承摆度较大，经过多次对轴瓦检查与调整，故障仍不能消除。测量显示，在额定转速下，各轴承的摆度数据如表1 所示。

表一：1 号机组额定转速下摆度数据( 峰峰值) um

图1 1 号机组原始摆度波德图

根据表1 的数据，鄂坪水电站1 号机组上导、下导摆度分别为871um和

597um。该值大大超过相应的导轴承间隙300um，因此存在严重的故障。图1 中的上图为相位随转速的变化; 下图为幅值随转速的变化; 实线为通频幅值，虚线为转频幅值。由从图1 可见，随着转速的升高，上导( 下导) 摆度的幅值与转速呈明显的抛物线关系，这就很好地说明了振动幅值与转速的平方成正比的关系，避免了变转速试验带来的繁琐工作，由此可以判断该发电机转子存一定的动不平衡。水导摆度( 未列出) 的幅值虽然呈现随转速升高而升高的趋势，但主要是受下导摆度的影响，只需对发电机转子进行平衡处理，即可明显改善水导的摆度。

图2 额定转速下1 号机组上导摆度的频谱图

由图2 可见，1号机组额定转速上导摆度的频谱主要为1 倍频，反映相应的激振力为工频，振动为强迫振动。这同样也印证了该机组的故障为动不平衡。对此采用了影响系数法进行现场动平衡处理，共在发电机转子轮毂上部配重3 次。配重后，机组的摆度降到优良范围。整个动平衡过程见表2。动平衡后的上导－X 摆度波德图示于图3。图3 中，实线为通频幅值; 虚线为转频幅值。该图显示，机组摆度随转速升高而升高的趋势已大大减缓。

数据及图表表明: 通过3 次加重，已使机组摆度大幅降低，达到了优秀水平，动平衡效果明显，所采用的分析处理方法准确、迅速、精度高。