BMAINSTRUMENT北京盛智振通設(shè)備故障分析設(shè)備精密診斷技術(shù)（設(shè)備故障分析）9/9/20239/9/20239/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析頻譜分析時(shí)域波形分析相位分析瞬態(tài)分析軌跡分析質(zhì)量不平衡不對中機(jī)械松動(dòng)摩擦10.軸承（滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承）11.電機(jī)故障齒輪故障共振和臨界轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器皮帶故障葉片類設(shè)備（泵、扇、壓縮機(jī)故障）柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析1.頻譜分析頻譜圖三個(gè)部分：次同步頻率、同步頻率和非同步頻率。次同步頻率：低于設(shè)備運(yùn)行頻率同步頻率：設(shè)備運(yùn)行頻率的整數(shù)倍

非同步頻率：不是轉(zhuǎn)速整數(shù)倍的頻率（如滾動(dòng)軸承故障）9/9/2023全頻帶方法觀察頻譜用頻譜圖評估設(shè)備故障三種頻率：次同步頻率、同步頻率和非同步頻率電源頻率與機(jī)械振動(dòng)頻率提高頻率分辨率確定真實(shí)頻率（增加譜線數(shù)、頻率細(xì)化）9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析2.時(shí)域波形分析3.相位分析4.瞬態(tài)分析5.軌跡分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析6.質(zhì)量不平衡設(shè)備最常見的四大故障：不平衡、不對中、軸承故障和機(jī)械松動(dòng)

增加附加載荷，是設(shè)備和零部件損壞重要原因之一??！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析靜不平衡偶不平衡9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析離心力F正比于轉(zhuǎn)速R2

因此振幅與轉(zhuǎn)速R2成正比例9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析靜不平衡或力不平衡轉(zhuǎn)子中央平面內(nèi)存在不平衡質(zhì)量，使軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線偏離，但兩線平行。力矩不平衡或偶不平衡轉(zhuǎn)子兩端平面存在質(zhì)量相等、相位相差180度的不平衡質(zhì)量，使軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線相交于重心處。

不平衡的類型9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析動(dòng)不平衡靜不平衡和力矩不平衡的隨機(jī)組合，軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線不平行也不相交9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析水平方向（H）振動(dòng)最大，特征頻率為1X轉(zhuǎn)頻9/9/2023靜不平衡不存在其它問題時(shí),不平衡產(chǎn)生一個(gè)正弦圖形(不會扭曲信號的形狀)，因此在1xrpm產(chǎn)生峰值.靜不平衡的特征:徑向振動(dòng)@1xrpm.

軸承相位隨傳感器改變90°而改變90°.兩軸承之間很少或沒有相位改變[軸承振動(dòng)是“同相"]9/9/2023偶不平衡特征:

徑向振動(dòng)

@1xrpm.

傳感器改變

90°相位改變90°.軸承之間有明顯的相位改變

(>60°)[軸承振動(dòng)是“不同相的"]

9/9/2023圖1–由不平衡產(chǎn)生的典型軸向

FFT

懸臂轉(zhuǎn)子不平衡圖1–由不平衡產(chǎn)生的典型徑向FFT9/9/2023懸臂轉(zhuǎn)子不平衡的癥狀:

徑向振動(dòng)

@1xrpm.

軸向振動(dòng)

@1xrpm.

傳感器改變90°，軸承附近的相位也隨之改變

90°.

軸向相位讀數(shù)通常是同相的.

徑向相位讀數(shù)可能是不同相的.

平衡可能需要軸向相位的讀數(shù).

圖2–懸臂轉(zhuǎn)子不平衡9/9/20239/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小不平衡的診斷9/9/2023波形為正弦波；軸心軌跡為圓或橢圓；1X頻率為主；徑向（水平和垂直）振動(dòng)為主；振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大；過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰;懸臂轉(zhuǎn)子不平衡水平和垂直軸向振動(dòng)都較大。相位信息靜不平衡：軸兩端水平徑向相位差為0度；同一軸承水平和垂直相位差為90度（±20度）動(dòng)不平衡：軸兩端水平徑向相位差取決于重量點(diǎn)的分布。如果重量為180度分布，則相位差也為180度。不平衡的診斷9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析實(shí)例分析：汽輪發(fā)電機(jī)組9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析實(shí)例分析：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子失衡、軸承內(nèi)圈松動(dòng)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析實(shí)例分析：大型空壓機(jī)組9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析偏心零件：滑輪、齒輪、軸承、轉(zhuǎn)子。特征：與不平衡非常類似！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析7.不對中9/9/2023增加附加載荷，是設(shè)備和零部件損壞重要原因之一??！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析不對中類型9/9/20239/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析timevel,frequency1X3X2X9/9/2023直接驅(qū)動(dòng)的不對中圖1–完全對中

圖2–純粹的角度不對中圖3–純粹的平行不對中9/9/2023角度不對中

角度不對中的特征:

1xrpm軸向振動(dòng)大,可能在2x&3x有諧波.

2xrpm軸向可能和1x的軸向同樣大或更大.

徑向振動(dòng)在1x,2x和3x可能比軸向振幅小.

徑向振動(dòng)取決于轉(zhuǎn)軸中心線在何處與裝配中心線相交.

通過聯(lián)軸器的軸向相位變化明顯(>60°).9/9/2023圖2

-轉(zhuǎn)軸中心線在聯(lián)軸器處相交.注意聯(lián)軸器無位移，并且軸承的徑向和軸向位移大.

圖3–轉(zhuǎn)軸中心線在軸承處相交.注意到聯(lián)軸器徑向位移大，軸承徑向位移小，軸向位移大

9/9/2023平行不對中圖1–平行不對中引起的典型FFT

說明:轉(zhuǎn)軸中心線平行但不相交

1xrpm徑向振動(dòng)大,2x&3x處有諧波.2xrpm軸向振幅可能和1x的一樣大或更大.在1x,2x和3x的徑向振動(dòng)可能比軸向小.聯(lián)軸器的徑向相位變化明顯(>60°).聯(lián)軸器的軸向相位變化明顯(>60°).9/9/2023圖2–轉(zhuǎn)軸中心線不相交.注意到軸承的徑向和軸向位移大.

圖3–轉(zhuǎn)軸中心線不相交.注意到軸承的徑向和軸向位移甚至更高.

9/9/2023

軸承扭轉(zhuǎn)/軸系彎曲軸承扭轉(zhuǎn)/軸系彎曲–它們與不對中故障特征相同(相位例外)-主要是角度不對中(軸向振動(dòng)).因此一定要檢測和分析軸向相位.軸承扭轉(zhuǎn)特征:

振動(dòng)癥狀非常類似于直接驅(qū)動(dòng)的角度不對中.1xrpm軸向振動(dòng)大,在2x&3x處有諧波.2xrpm徑向和1x一樣或更大.軸承的軸向相位變化同傳感器的位置變化相同.

9/9/2023傾斜軸承

8:00傳感器11:00傳感器注意到傳感器位置變化了，相位會隨之變化.這是由于軸承的扭轉(zhuǎn)造成的9/9/2023軸系彎曲圖1–軸系彎曲所產(chǎn)生的典型FFT軸系彎曲的特征:

振動(dòng)特征非常類似于直驅(qū)的角度不對中.

1x&2xrpm軸向振動(dòng)大.

2xrpm徑向和1x的相同或更大.

軸承軸向相位變化與傳感器位置的改變一樣

(扭轉(zhuǎn)作用).

軸承的兩邊徑向相位變化明顯

(>60°).這可能在如下的圖

2中了解.當(dāng)軸承右邊的轉(zhuǎn)軸上升時(shí),轉(zhuǎn)軸的左邊會相應(yīng)到降低.當(dāng)然測量需要直接貼附（如轉(zhuǎn)軸桿）來直接讀數(shù).

9/9/2023圖2–注意到軸承軸向的扭曲作用圖3-注意到軸承軸向的扭曲作用9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析軸彎曲與不對中、不平衡都有高幅1X頻率。9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析角度不對中：軸向相位差180（±30度）平行不對中：徑向相位差180（±30度））9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析不對中實(shí)例分析：燒結(jié)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)H向A向1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正:44.9克/123度；22.7克/231度。2）聯(lián)軸器銷子磨損。9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析不對中實(shí)例分析：軋鋼電機(jī)系統(tǒng)速度有效值9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析8.機(jī)械松動(dòng)旋轉(zhuǎn)松動(dòng)非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析旋轉(zhuǎn)松動(dòng)案例：軸承嚴(yán)重松動(dòng)波譜9/9/2023滑動(dòng)軸承間隙大與旋轉(zhuǎn)松動(dòng)類似！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)9/9/2023松動(dòng)松動(dòng)–不是振動(dòng)源而是放大器.這意味著當(dāng)部件松動(dòng)時(shí),無論產(chǎn)生的力有多大，都會很容易使受影響的部件發(fā)生振動(dòng).但是，如果力很小或沒有，可能只增大很少的振動(dòng)量.為了明白這一點(diǎn),假設(shè)一臺理想的機(jī)器–沒有任何機(jī)械故障，沒有任何振動(dòng).現(xiàn)在松動(dòng)固定地腳的螺釘，...什么也沒發(fā)生因?yàn)闆]有力會把機(jī)器抬高離開基礎(chǔ).許多位置會發(fā)生影響振動(dòng)測量的松動(dòng).它們是:軸承/轉(zhuǎn)軸(軸承松動(dòng))軸承/支架(軸承松動(dòng))軸承的內(nèi)部裂紋(軸承松動(dòng))相鄰的加固表面(結(jié)構(gòu)松動(dòng))基礎(chǔ)面(結(jié)構(gòu)松動(dòng))然而，每一種都可能有不同的特征.

9/9/2023結(jié)構(gòu)松動(dòng)圖1–機(jī)械（結(jié)構(gòu)）松動(dòng)引起的典型FFT結(jié)構(gòu)松動(dòng)特征:1x,2xrpm徑向振動(dòng)大(經(jīng)常2x較大)，也有可能有較小的3x徑向振動(dòng).可能只在松動(dòng)方向振幅很大(垂直的或水平的)–比正交的徑向方向要大得多.很容易發(fā)現(xiàn)鄰近表面上的背景振動(dòng).低速運(yùn)動(dòng)的研究是診斷此類狀態(tài)的有效工具.

9/9/2023圖2–在松動(dòng)方向上容許的松動(dòng)運(yùn)動(dòng)

上述動(dòng)畫模擬的是在一個(gè)低速運(yùn)動(dòng)研究中，一個(gè)松動(dòng)的電機(jī)地腳垂直運(yùn)動(dòng)的情況.

現(xiàn)在注意在這種情況下，垂直振幅會比水平振幅大許多.

轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈電機(jī)地腳會升降一次.

由于沖擊可能出現(xiàn)2xrpm(時(shí)域圖的形狀–通過時(shí)域圖可了解更多的信息).

由于時(shí)域信號的形狀可能產(chǎn)生附加的諧波.如果圖形由正弦波變?yōu)榉讲?，會有更多的諧波.9/9/2023軸承松動(dòng)圖1–軸承松動(dòng)產(chǎn)生的典型徑向FFT

圖2–軸承松動(dòng)產(chǎn)生更多的方波，多于正弦波，并形成更多的諧波

松動(dòng)的特征:1x的徑向振動(dòng)諧波大.當(dāng)松動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，諧波會延伸一段，甚至在極端的情況下會產(chǎn)生半諧波(1.5,2.5,3.5,等).9/9/2023基座變形(軟腳,管道應(yīng)力等)圖1–基座變形引起的典型軸向FFT

圖2–基座變形引起的典型徑向FFT

9/9/2023圖3–軟腳或其它支架變形如管道應(yīng)力能引起軸承的部件不對中，也能因有裂紋而被丟棄支架變形的特征:1x或2xrpm軸向振動(dòng)大.軸向相位分析可說明相位在通過軸承部件時(shí)改變了.軸向相位分析可說明軸承變形(如軸承扭曲).轉(zhuǎn)子上的2x頻率線是由氣隙振動(dòng)產(chǎn)生的,尤其是徑向的.泵/風(fēng)扇可能出現(xiàn)裂紋問題(葉片或bladepass).非直接驅(qū)動(dòng)部件的軸向振動(dòng)大(如皮帶驅(qū)動(dòng),整體風(fēng)機(jī)等).泵、壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)/送風(fēng)機(jī)可能出現(xiàn)相同的管道應(yīng)力狀況.9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析松動(dòng)既可能導(dǎo)致機(jī)器的其它故障也可能因其它故障所引起，機(jī)械部件的磨損變形、軸系的不對中、不平衡等與松動(dòng)相互影響。因松動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)多為中低頻振動(dòng)，一般在1000Hz以下，振動(dòng)頻率通常為轉(zhuǎn)頻或轉(zhuǎn)頻的分?jǐn)?shù)諧波及高次諧波。松動(dòng)的診斷多點(diǎn)測試法

頻譜分析法差別相位法9/9/2023旋轉(zhuǎn)松動(dòng)非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析松動(dòng)實(shí)例分析：壓縮機(jī)軸承部件9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析松動(dòng)實(shí)例分析：電動(dòng)機(jī)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析松動(dòng)實(shí)例分析：精軋機(jī)立軸1.立軸質(zhì)量偏差約15克，允許值為1克左右;2.立軸與錐齒輪配合松動(dòng)(錐齒輪磨損)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9.摩擦共振：為同步頻率或非同步頻率9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析時(shí)域波形存在削波現(xiàn)象頻譜圖除了工頻外，還會有豐富的高次諧波；嚴(yán)重磨損時(shí)，還會有1/2X、1/3X、3/2X等精確的分頻成分；軸心軌跡有以下特點(diǎn)：若發(fā)生的是整周碰磨故障，則軸心運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形或橢圓形，軸心軌跡比較紊亂；若發(fā)生的是單點(diǎn)局部碰磨故障，則軸心運(yùn)動(dòng)軌跡為“8”字形；若發(fā)生的是多點(diǎn)局部碰磨故障，則軸心運(yùn)動(dòng)軌跡為花瓣形；帶有溫升和噪聲通常為瞬態(tài)現(xiàn)象，在長期運(yùn)行機(jī)器上診斷時(shí)要慎重??！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析摩擦實(shí)例分析：電動(dòng)機(jī)觀察波形的重要性！9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析10.軸承（滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承）9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析11.電機(jī)故障9/9/20239/9/20231）絕緣監(jiān)測2）溫度監(jiān)測3）振動(dòng)監(jiān)測4）電流監(jiān)測5）電壓監(jiān)測6）介質(zhì)監(jiān)測電機(jī)的主要監(jiān)測內(nèi)容兆歐表法、交流耐壓法、MCA法！內(nèi)部預(yù)裝、機(jī)殼溫度（熱像）振動(dòng)值、頻譜分析電流有效值、零序、接地電壓過低引起電機(jī)發(fā)熱油水的壓力、流量9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：3000rpm（2極）1500rpm（4極）1000rpm（6極）750rpm（8極）9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析電機(jī)異常振動(dòng)診斷，一般從3個(gè)方面查找原因：1）被驅(qū)動(dòng)機(jī)械及安裝方面的問題；2）電機(jī)機(jī)械方面的問題；3）電機(jī)電氣方面的問題。9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析LF:電源頻率＝50Hz9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析具有結(jié)構(gòu)松動(dòng)特點(diǎn)具有偏心故障特點(diǎn)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析磁極通過頻率頻率是：轉(zhuǎn)差頻率與磁極數(shù)的乘積

轉(zhuǎn)差頻率是:電機(jī)真實(shí)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的差

LF:電源頻率＝50Hz9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析LF:電源頻率＝50HzRBF:轉(zhuǎn)子銅條通過頻率＝轉(zhuǎn)子銅條數(shù)×轉(zhuǎn)速9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析LF:電源頻率＝50Hz9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析LF:電源頻率＝50Hz9/9/20239/9/2023無斷條，60dB以上1根斷條，44dB2根斷條，37dB9/9/2023定子故障小結(jié)9/9/2023轉(zhuǎn)子故障小結(jié)9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析電動(dòng)機(jī)故障分析實(shí)例：轉(zhuǎn)子振動(dòng)法診斷轉(zhuǎn)子故障2985rpm/2500Kw，9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析12.齒輪故障9/9/2023嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析對于磨損類故障，隨著齒輪狀態(tài)劣化，嚙合頻率及諧波譜線幅值增長；邊頻帶越來越豐富，邊帶譜線幅值增加。9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析齒輪共振頻率9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析輪齒失形及斷齒故障特征：1）波形存在沖擊；2）頻譜中以嚙合頻率及諧波為主；3）調(diào)制故障齒輪轉(zhuǎn)頻。

在潤滑正常的情況下，齒輪的斷齒常常是過載的結(jié)果。為了增加產(chǎn)量而長期提升負(fù)荷，是齒輪過載的常見原因。

9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析（1/2)×GMF?。?/2)×GMF！（5/2)×GMF！間隙磨損對中特別關(guān)注9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析Arced-toothbevelgearGMF=590Hz1200rpm(20Hz)720rpm(12Hz)忘記安裝的隔圈齒輪故障分析實(shí)例：斷齒9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析齒輪故障分析實(shí)例：齒磨損、膠合新齒輪嚴(yán)重膠合、磨損9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析13.共振和臨界轉(zhuǎn)速9/9/2023共振共振是一個(gè)部件或多個(gè)部件（組合）的固有頻率引起的.所有的構(gòu)件有一個(gè)共振頻率.如果你用足夠的力壓此構(gòu)件直到它移動(dòng),它就會產(chǎn)生固有頻率的振動(dòng).一個(gè)結(jié)構(gòu)在三個(gè)平面方向有共振頻率(x,y和z,或稱之為水平,垂直和軸向).不管振動(dòng)力出現(xiàn)在（接近于）哪個(gè)共振頻率，共振都會使振動(dòng)增強(qiáng).值得注意的是共振不會引起振動(dòng)而是增強(qiáng)振動(dòng).

共振有兩種主要形式:臨界速度–當(dāng)一個(gè)部件按其自身的固有頻率旋轉(zhuǎn)時(shí).

當(dāng)轉(zhuǎn)速(rpm)與轉(zhuǎn)子的固有頻率(cpm)相同時(shí)的速度為“臨界速度".

在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，即使是非常小的殘余不平衡(總是存在的)也足以引起非常大的振動(dòng).

轉(zhuǎn)子的加速和減速都受此影響(如渦輪).在這些情況下,通常需要知道臨界速度.

與臨界轉(zhuǎn)速有關(guān)的最常見故障是皮帶.皮帶以共振頻率旋轉(zhuǎn)(或接近激發(fā)共振頻率)可能會振動(dòng)過大并引起其它問題.例如,如果皮帶的固有頻率和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，皮帶就會以固有頻率振動(dòng).

如果轉(zhuǎn)速足夠大時(shí)還會發(fā)生第二和第三臨界.9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023沖擊實(shí)驗(yàn)診斷共振實(shí)例：基礎(chǔ)共振9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023沖擊實(shí)驗(yàn)、變速實(shí)驗(yàn)診斷共振實(shí)例：系統(tǒng)共振振動(dòng)突然增大9/9/2023結(jié)構(gòu)共振

這是比臨界速度還常見的故障.當(dāng)受迫頻率接近(+/-10%)結(jié)構(gòu)的共振頻率(固有頻率)就會發(fā)生.

結(jié)構(gòu)可能是機(jī)器支架本身或鄰近的構(gòu)件如扶手或I型梁.

常見的例子是垂直的泵.由于缺乏頂部的支撐,通常共振頻率都較低(~300cpm).當(dāng)運(yùn)行時(shí)并不是問題但當(dāng)啟停時(shí),機(jī)組會發(fā)生結(jié)構(gòu)性共振而“震顫”(這并沒達(dá)到臨界速度–而是結(jié)構(gòu)共振頻率).

結(jié)構(gòu)本身會過度振動(dòng)–不要與臨界速度混淆.

結(jié)構(gòu)振動(dòng)的“形狀”是重要的線索，它被稱為“模式形狀".

測量結(jié)構(gòu)的固有頻率對研究共振有至關(guān)重要的作用(必要的).

9/9/2023診斷共振可能是簡單的.但也可能非常復(fù)雜和困難判斷對.診斷是有訣竅的.但你如何診斷呢?

確定臨界速度的方法是繪制“停機(jī)/開機(jī)圖”.這張圖由1x振幅組成，同時(shí)采集機(jī)器停機(jī)到停止時(shí)或從停止到正常轉(zhuǎn)速時(shí)1xrpm的相位讀數(shù).為了跟蹤頻率的振幅和相位，測試需要1xrpm參數(shù)(通過電子眼或其它的速度跟蹤信號).當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界速度時(shí)需要觀察兩件事情:1xrpm振幅將會增大直到轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界值，然后減小到正常值，速度一直在改變.當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界值時(shí)，相位改變180°.這是由于轉(zhuǎn)子從剛性轉(zhuǎn)子(運(yùn)行時(shí)低于臨界值)變?yōu)槿嵝赞D(zhuǎn)子（當(dāng)運(yùn)行時(shí)超過臨界值).在剛性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)重物點(diǎn)拉此轉(zhuǎn)子.在柔性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)重物點(diǎn)會推動(dòng)轉(zhuǎn)子9/9/2023結(jié)構(gòu)共振開始可能是以下幾個(gè)特征受到懷疑:

單個(gè)頻率下振幅不成比例的大

(共振頻率)，在此方向上共振頻率可能被激發(fā).

“模式形狀”分析說明結(jié)構(gòu)按模式共振振動(dòng).這些模型將在下頁詳細(xì)描述.

這些特征都不能確定共振的故障.測試必須確定故障構(gòu)件的固有頻率-“撞擊實(shí)驗(yàn)”.盡管可以用高科技方法(有些工作很好),測試可能有撞擊構(gòu)件(引起它振動(dòng))一樣簡單.當(dāng)它不動(dòng)了測量響應(yīng)(即振動(dòng)時(shí)的頻率).這樣做的簡單方法是撞擊構(gòu)件時(shí)2秒采樣(時(shí)域圖),測量一圈所用的時(shí)間并計(jì)算為頻率.時(shí)間采樣的調(diào)整取決于測量的共振頻率(低頻共振采樣時(shí)間越長,高頻采樣時(shí)間越短).如果測量的結(jié)構(gòu)響應(yīng)(即共振頻率)是在受迫頻率的10%之內(nèi)(即機(jī)器的轉(zhuǎn)速),可能會發(fā)生共振.兩個(gè)頻率越接近，故障發(fā)生的可能就越大.9/9/2023為了校正共振故障,有4種方法:加固結(jié)構(gòu)

–這個(gè)方法提高了結(jié)構(gòu)的共振頻率.

給構(gòu)件加重

–這個(gè)方法降低結(jié)構(gòu)的共振頻率.

改變激發(fā)頻率

–改變機(jī)器轉(zhuǎn)速.

增加動(dòng)力減震器-這種方法相當(dāng)于把音叉附加在結(jié)構(gòu)上.附屬物的頻率調(diào)諧的與結(jié)構(gòu)的共振頻率相等并設(shè)置不同步信號起到消除

(減小)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生信號的作用.動(dòng)力減震器的大小必須適合處理所產(chǎn)生的力.

9/9/2023結(jié)構(gòu)共振圖1–產(chǎn)生的振幅相對比較大.

T激發(fā)頻率越接近結(jié)構(gòu)的共振頻率，振幅就越大.

9/9/2023類似的

(相同的)機(jī)器有相似的振動(dòng)現(xiàn)象(如上所述).

形狀分析起初用于了解某一形狀是否與如上所述的模式相吻合.這種測試僅僅包括振幅值測繪結(jié)構(gòu)的振幅值來決定運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)中的形狀.這確定不了共振.

一些測試

(如撞擊實(shí)驗(yàn))必須確定結(jié)構(gòu)實(shí)際的共振頻率.上述現(xiàn)象的出現(xiàn)并不證明共振,只是有很大的可能

(例如松動(dòng)也可能引起在某個(gè)方向上振動(dòng)不成比例的大).

在試圖加固或支撐結(jié)構(gòu)來校正故障之前，應(yīng)首先分析其形狀.

在構(gòu)件附近的地方

(如I型梁),當(dāng)共振頻率時(shí)構(gòu)件的振動(dòng)比機(jī)器本身還強(qiáng)烈.

結(jié)構(gòu)共振癥狀:

在一個(gè)方向振動(dòng)大(有時(shí)非常大).這是一個(gè)非常重要的癥狀

–在某個(gè)方向上和其它方向比振動(dòng)不成比例的大.

結(jié)構(gòu)的形狀,重量和剛度將決定成什么樣的比例或不成比例.低到2或3:1或高到10或20:1.

結(jié)構(gòu)自身也決定是否振動(dòng)在哪個(gè)方向或多個(gè)方向上振動(dòng)大(如垂直泵，重量和結(jié)構(gòu)剛度相等，在所以徑向方向上都有相似的共振頻率).

9/9/2023圖3-OfA“懸臂梁”共振的形狀圖2-“簡支梁”

共振的形狀

圖4–撞擊實(shí)驗(yàn)

9/9/2023臨界速度圖1–產(chǎn)生相對大的振幅.

激發(fā)頻率越接近結(jié)構(gòu)的共振頻率,

振幅就越大.

結(jié)構(gòu)共振的癥狀:

在1xrpm有徑向振動(dòng).

一旦完全通過范圍時(shí)，相位改變180°.

當(dāng)轉(zhuǎn)速高于或低于臨界值時(shí)振動(dòng)通常令人滿意-只有當(dāng)接近臨界值時(shí)才會出現(xiàn)故障.

進(jìn)行測試來確定轉(zhuǎn)子臨界速度，如下所示.當(dāng)速度增大(“開啟”圖)或降低

(“停止”圖),通過同時(shí)測量1xrpm的振幅和相位，臨界速度可被確定.伴隨相位變化的沖擊振幅說明了臨界速度.點(diǎn)擊

這里

可以看此測試的示例.

9/9/2023圖2–簡支轉(zhuǎn)子在第一臨界的運(yùn)行情況

圖3-簡支轉(zhuǎn)子在第二臨界的運(yùn)行情況

圖4–懸臂轉(zhuǎn)子在第一臨界的運(yùn)行情況圖5-懸臂轉(zhuǎn)子在第二臨界的運(yùn)行情況9/9/2023臨界速度測試臨界速度–轉(zhuǎn)子以共振頻率旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)速越接近結(jié)構(gòu)的共振頻率,轉(zhuǎn)子的振動(dòng)就越強(qiáng)烈.當(dāng)?shù)陀谂R界轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子上不平衡的重物將在朝向它的方向上拖動(dòng)轉(zhuǎn)子.這被定義為‘剛性’轉(zhuǎn)子.當(dāng)高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí),不平衡的重物在反方向上會推動(dòng)轉(zhuǎn)子.這被定義為‘柔性’轉(zhuǎn)子.這種現(xiàn)象就解釋了,當(dāng)達(dá)到臨界時(shí)轉(zhuǎn)子的相位將改變180°(因?yàn)榉较蚱D(zhuǎn))，這對于確定轉(zhuǎn)子的臨界速度是非常重要的.圖：機(jī)組“停止”.

注意沖擊振幅和相位改變9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析14.聯(lián)軸器故障1X9/9/2023基于以下兩個(gè)原因，建議在出現(xiàn)強(qiáng)烈的1X振動(dòng)和/或類似不對中故障的情況下，首先檢查聯(lián)軸器。從檢修的經(jīng)濟(jì)性故障排除容易程度9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析15.皮帶故障9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)頻率＝[（π*D）/60/皮帶長度]X；皮帶振動(dòng)頻率通常低于1X；9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析平行不對中角度不對中共同特點(diǎn)：類似于不對中軸向振動(dòng)較大9/9/2023BMAINSTRUMENT設(shè)備故障分析9/9/2023皮帶驅(qū)動(dòng)故障皮帶驅(qū)動(dòng)故障包括轉(zhuǎn)軸不對中，滑輪不對中，皮帶磨損，皮帶共振，皮帶太緊或太松，滑輪偏心和轉(zhuǎn)軸彎曲，相對來說它能直接監(jiān)測但診斷和校正相對更困難.這主要是由于故障的范圍太廣，安裝和組配皮帶驅(qū)動(dòng)都可能出現(xiàn)故障，現(xiàn)場測試外來影響比較多(如地基).

重要的是了解到上述列出的皮帶驅(qū)動(dòng)故障不會引起與皮帶有關(guān)頻率的振動(dòng).由于轉(zhuǎn)軸或滑輪引起的故障(不對中,偏心等)振動(dòng)頻率都是故障部件速度的1xrpm(如風(fēng)機(jī)上的偏心滑輪引起振動(dòng)頻率是風(fēng)機(jī)的1xrpm).另一方面，皮帶磨損引起的頻率是皮帶運(yùn)行速度的諧波.好消息是，尤其在部件磨損的情況下(皮帶和滑輪)皮帶和滑輪相對容易檢查，而且廉價(jià)容易更換.