收稿日期:1998-12-05
旋转机械不对中故障特征提取
及诊断方法研究
张新江 焦映厚 张玉国 杨东波
(哈尔滨工业大学动力工程系) (哈尔滨汽轮机有限责任公司)
【摘要】对旋转机械转子系统不对中故障的征兆机理进行了分析,得出在不对中条件下,旋转机械产生二倍频振动这一典型征兆的原因,在转子实验台上对该类故障进行转子系统实验测试,并对原始信号进行频谱特征提取,使该类故障征兆得以验证。用实验测得的振动数据特征归一化处理后作为神经网络的输入变元,以实现对该类故障的准确分离和正确诊断。
关键词:旋转机械 不对中 振动实验 故障诊断 神经网络
0 前 言
随着科学技术的发展,现代大型旋转机械的结构越来越复杂,自动化程度也在不断提高。但由于许多无法避免的因素影响,有时设备会出现各种故障,降低其使用功能,甚至造成灾难性事故。因此,及时准确地对故障做出诊断,对于提高设备的可靠性、安全性及有效性,以期把故障损失降到最低水平,具有重大现实意义。在各类旋转机械故障中,不对中是最为常见的故障之一,旋转机械故障中60%的故障与不对中有关,转子系统出现不对中后,在其运动过程中将产生一系列的不利于设备运行的动态效应。引起设备的振动、联轴器的偏转、轴承的磨损和油膜失稳、轴的挠曲变形等
[1]
。因此,研究发动机转
子系统不对中故障的征兆机理和特征,对于掌握系统的运行状态具有重要的现实意义。目前,对转子系统中该类问题的研究很多
[2,3]
,而且在诊断方法上也有很大发展
[4]
。
本文针对旋转机械的具体特点,对其转子系统不对中故障的征兆机理进行了分析,得出径向振动二倍频特征为该类故障的典型特
征。同时,为验证该结论,在转子实验台上对
该类故障进行转子系统实验测试,并对原始信号进行频谱特征提取,使该类故障征兆得以验证。用实验测得的振动数据归一化特征值作为神经网络故障诊断系统的输入变元,以实现对该类故障的诊断。
1 机理分析
1.1 转子系统平行不对中
当转子系统轴线之间存在径向位移Δy
时,则联轴器的中心是沿着以径向位移Δy
为直径的圆作圆周运动[5]
,如图1所示。设
A 为主动转子的轴心投影,
B 为从动转子的
轴心投影,K 为联轴器的中心,那么A K 为联轴器与主动轴的连线,B K 为联轴器与从动轴的连线,A K 垂直B K ,如图2所示。设AB 长为D ,K 点坐标为K (x ,y ),取θ为自变量,
图1 平行不对中
第41卷第2期
汽 轮 机 技 术V ol.41N o.2
1999年4月
T URBI NE TECH NO LOGY
Apr.1999
图2 联轴器运动分析
则有
x =D sin θcos θ=1
2
D sin (2θ
)y =12D -D cos θcos θ=1
2
D (1-cos2θ
)(1)
对θ求导,得
d x =D cos (2θ
)d θ d y =D sin (2θ
)d θ K 点的线速度为
v k =
d x d t
2
+
d y d t
2
=D
d θd t
(2)
由于联轴器平面运动的角速度(d θΠd t )
等于转轴的角速度,即d θΠd t =ω,所以K 点绕圆周中心运动的角速度为
ωk =2v k ΠD =2ω
(3)
由(3)式可知,K 点的转动为转子转动角速度的两倍,因此当转子高速运转时,就会产生很大的离心力,激励转子产生径向振动,其振动频率为转子工频的两倍。1.2 转子系统偏角不对中
图3 偏角不对中
当转子轴线之间存在偏角位移时,如图(3)所示,从动转子与主动转子的角速度是不
同的。当主动转子轴线与从动转子轴线位置
存在径向偏角α时,若主动转子回转角度为
φ1时,从动转子转角为φ2,则由几何关系可得:
tg φ1=tg φ2cos
α(4)
将上式对时间微分,并注意d φ1d t =ω1及d φ2
d t
=ω2得
i =ω2ω1=sec 2φ1sec 2φ2cos α=sec 2
φ1cos α(1+tg 2φ2)cos 2
α
=sec 2
φ1cos αcos 2α+tg 2φ1=cos α
cos 2αcos 2φ1+sin 2
φ1=
cos α
1-sin 2αcos 2
φ1
(5)
设A =4cos α3+cos2α,B =1-cos2α
3+cos2α
,代入(5)
式得:
ω2ω1=A
1+B cos2φ1
(6)
把式(6)由二项式定理展开成级数有 ω2
ω1
=C 0-C 2cos2φ1+C 4cos4φ1
-C 6cos6φ1+ (7)
其中C 0、C 2、C 4、C 6…都是与A 和B ,亦即与
夹角α有关的系数。(7)式充分反映了该类不对中的二倍转频振动特性。1.3 平行偏角不对中
实际旋转机械各转子联轴器处既有平行不对中又有偏角不对中,即为两种情况的综合,因而转子发生径向振动的频谱机理是两者的综合结果,其径向振动频率为转子工频的两倍。
2 实验测试
转子试验台及测量系统简图如图4所示,将两半联轴器错开1mm 并将3号轴承垫高0.5mm ,用以模拟不对中故障,当转速达到3000r Πmin 时进行数据采集,然后对实验数据
进行频谱和功率谱分析,其中一组结果如图5所示。
由理论分析和图5的实验结果表明,由
5
01第2期张新江等:旋转机械不对中故障特征提取及诊断方法研究
图4 实验装置及测量系统
1—轴承1;2—轴承2;3—轴承3;4—轴承4;5—电动机;6—皮带传动装置;7—轮盘;8—联轴器;9—传感器;
10—A ΠD 转换器;11—放大器;12—
计算机
图5 频谱特性图
于不对中位移及偏角的存在,使转子在高速
运转时就会有一个两倍频的附加径向力作用于轴承上,从而激励转子产生振动频率为工频二倍的径向振动。
3 诊 断
3.1 归一化
本文采用频率作为阈值,提取最大幅值
作为特征值。为了保证神经网络诊断系统的
稳定性必须对提取的特征值归一化,根据网络的特点应将每个特征值归一化到[-1,+
1]区间。为了满足这一条件,本文采用改进
的升半柯西函数作为归一化函数,如公式(8)
所示。
μ(y )=k (y -a )
|y -a |
1+k (y -a )
2(8)
其中k 值的大小取决于某一变量的阈值,当y 等于阈值时μ(y )=0.5,以此确定k 值。用此归一化后的特征值训练神经网络,可使神经网络易于收敛。3.2 神经网络的选取
本文采用神经网络故障诊断系统对该类故障进行诊断,网络选为3层B P 网络,输入层节点数为5,输出层节点数为3,为保证网络的普化能力和特殊化能力,中间层节点数选为16,节点函数为sigm oid 函数:
F (s )=
11+e
-s
(9)
当其导数为:
F ′
(s )=F (s )[1-F (s )]=y (1-y )(10) 当输入向量x 时,隐蔽层节点h 的输入加权和为:
s h =
∑
i
w ih
x i
(11)
相应节点输出为:
y h =F
∑
i
w ih
x i
(12)
输出层节点j 的输入加权和为:
s j =
∑
h
w hj
y h =
∑
h
w hj
F
∑
i
w ih
x i
(13)
相应节点输出为:
y j =F (s j )=F
∑
h
w hj
F
∑
i
w ih
x i
(14)
将节点的门限值用一连接的加权等效θ=w 0h ?w 0j 。这些连接是由各连接点连到具
有固定值-1的偏值节点。这些加权也是可
调的,同其它权值一样参与调节过程。这里
601 汽 轮 机 技 术第41卷
我们采用熟知的误差函数:
E (w )=1
2∑j
(T j -y i )2(15)
即:E (w )=1
2
∑j
T j
-F
∑
h
w hj F
∑
i
w ih x i
2
(16)
其中,T j 为节点j 的目标输出值。由于转移
函数是连续可微的,显然(16)式是每个加权的连续可微函数。为了使误差函数最小,用梯度下降法求的最优化的权值该权值总是从输出层开始修正,然后修正前层权值。根据梯度下降法,由隐蔽层到输出层的加权调节量为:
Δw hj =-η5E
5w hj =η(T j -y j )F ′
(s j )y h =ηδj y h (17)其中δj 定义为输出节点的误差信号:δj =F ′(s j )(T j -y j )(18)
令Δj =T j -y j
同样,由输入到隐层的加权修正量为:
Δw ih =-η5E 5w ih =-η5E 5y h ?
5y h
5w ih
=η
∑j
(T
j
-y j )F ′
(s j )w hj F ′(s h )x i =η
∑
j δj
w hj
F ′(s h
)x i
=ηδh
x i
(19)其中δh =
F ′(s h
)∑j
w hj δj
,令Δh
=∑j
w hj
δj
。
一般说来,BP 训练算法对于任意层的加
权修正量的一般形式为:
Δw pq =ηδ0y in
(20)y in 代表输入端点的实际输出,δ0表示输出端
点的误差,δ0具体的含义由具体的层决定。
对输出层由(18)式确定,对隐蔽层具有(19)的形式。输出层Δj =T j -y j 可直接算得,于是误差值δj 得到。对前一隐层没有直接给出目标值,不能计算Δh ,而是利用输出层的δj 计算,即:
Δh =
∑
j
w hj
δj
(21)
然后求得δh 。如果前面还有隐层,用δh 再按式(20)的方法计算Δl 和δl ,依次类推,一直将δ输出误差一层一层地算到第一隐层为止。各层的δ求得后,各层的加权调节量也就可以按(21)式求得了。3.3 诊断
表1为该类故障的训练样本和测试样本的特征值,表2为诊断结果。
表1
训练样本和测试样本
故障样本编 号0.5f 0.5～1f 1f 1～2f 2f >2f 训练样本
0.10430.48540.44320.30640.98320.1367测试样本
10.23430.35560.44430.13690.96550.22902
0.4715
0.0198
0.2267
0.4429
0.8865
0.3357
表2
诊 断 结 果
编 号
迭代次数
置 信 度
18000.843680000.98272
8000.82138000
0.9422
4 结 论
通过对转子系统不对中故障的征兆机理分析,得出该类故障径向振动出现二倍频这一显著特征,并通过实验测试加以验证,用测
得的振动数据归一化后训练神经网络故障诊
断系统,以便于对该类故障的正确分离和准确诊断。
参考文献
1 夏松波,张新江.旋转机械不对中故障研究综述.振动、测试与诊断,1998,18(3):157～1612 陆 钟.转子不对中故障的机理.全国首届转子动力学学术会议论文集,1986,321～3273 韩 捷.齿式联结不对中转子的故障物理特性研究,振动工程学报,1996,9(3),297～3014 黄文虎,夏松波.设备诊断原理、技术及应用,科学出版社,19965 张瑞林等.不对中、不平衡频谱分析.化工机械,1983,5:
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7
01第2期张新江等:旋转机械不对中故障特征提取及诊断方法研究
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0716667502.html, 旋转机械的常见故障诊断 作者：马昊刘天保刘鸿亮 来源：《科技资讯》2014年第16期 摘要：沈鼓做为一家世界知名的鼓压风机制造企业，旋转机械是我们厂的支柱产品。所以，旋转机械的故障诊断与分析，对于我厂产品的质量的好坏，产品是否能够让用户满意，以至于企业的生存和核心竞争力，都有着致关重要的作用。作为一门独立的学科，依靠振动分析仪对旋转机械的异常故障进行诊断和判别，必须有较高的技术水平。这个诊断和判别与医学上的诊断和判别是一个道理。要能够准确地诊断和判别，要依靠大量的临床实践和临床经验，这必须有医学上的理论基础根据。 关键词：鼓压风旋转机械诊断判别 中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0105-01 尽管旋转机械的故障是由机械仪表自行诊断是最终目的，但机械还是机械，它不是万能的，现实的问题不能全部死搬硬套，自动诊断。系统的诊断只能做参考，最终诊断还需要人的大脑。人—机对话，还需要人的大脑。 下面举几个各种类型振动的典型例子，可以认为是固定模式的一类，可以在判断故障时做以参考。 1 不平衡 大家知道，转动部分在转动过程中，一定会产生振动，振动是绝对的，不振动是相对的，不平衡是绝对的，平衡也是相对的。转动部分或多或少会有残余的不平衡量存在。这种不平衡量是由于转子的重心偏移所产生的。由于重心偏移而引起离心力F=W/gεω2（W：转子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回转角速度；F：离心力）。这种情况，机械在转动时会发生振动，明显地表现为1次/转。如是3000 r/min，振动频率为50 Hz。这种由于偏心、不平衡产生的离心力，迫使转子在运转过程中发生振动，其振动频率为转速的一次方成正比，转速高而高，转速低而低，这是判断转子由于偏心而产生振动的不平衡的最简单也是最直观的判断方法。 2 热的不平衡 已在常温下平衡好的转子，当进入工况后，由于热的影响温度的上升，转子转轴导热性的影响，转子可能会产生弯曲。这种振动可随时间的延长而变大。也可能随负荷的变化而改变。 3 找正同轴度的变化，而引起的不平衡振动
机械故障诊断技术 （第二版张建）课后答案 第一章 1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。 2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。 3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？ 答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线） 4、机械故障诊断包括哪几个方面内容？ 答：（1）运行状态的检测根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期发现设备故障的苗头。 （2）设备运行状态的趋势预报在状态检测的基础上进一步对设备 运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度，以便生 产安排和维修计划提前做好准备。 （3）故障类型、程度、部位、原因的确定最重要的是设备类型的确定，它是在状态检测的基础上，确定当机器已经处于异常状态时所需进一步解决的问题，其目的是为了最后诊断决策提供依据。 5、请叙述机械设备的故障诊断技术的意义？ 答：设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。机械设备的故障诊断可以保证整个企业的生产系统设备的运行，减少经济损失，还可以减少某些关键机床设备因故障存在而导致加工质量降低，保证整个机器产品质量。 6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？ 答：横轴包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗损期纵轴包括1、绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态）2、黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器
旋转机械故障相关诊断技术 (标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0100
旋转机械故障相关诊断技术(标准版) 一、旋转机械故障的灰色诊断技术 灰色诊断技术就是在故障诊断中应用灰色系统理论，利用信息间存在的关系，充分发挥采集到的振动信息的作用，充分挖掘振动信息的内涵，通过灰色方法加工、分析、处理，使少量的振动信息得到充分的增值和利用，使潜在的故障原因显化。 二、旋转机械故障的模糊诊断技术 模糊诊断技术就是在故障诊断中引入模糊数学方法，将各类故障和征兆视为两类不同的模糊集合，同时用一个模糊关系矩阵来描述二者之间的关系，进而在模糊的环境中对设备故障的原因、部位和程度进行正确、有效地推理、判断。 三、旋转机械故障的神经网络诊断技术 所谓的神经网络就是模仿人类大脑中的神经元与连结方式，以
构成能进行算术和逻辑运算的信息处理系统。神经网络模型由许多类似于神经元的非线性计算单元所组成，这些单元以一种类似于生物神经网络的连结方式彼此相连，以完成所要求的算法。在旋转机械故障的诊断中，引入神经网络技术，以类似于人脑加工信息的方法对收集到的故障信息进行处理，从而对故障的原因、部位和程度进行正确的判断。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改
机械故障诊断考试--题库 （部分内容可变为填空题） 第一章： 1、试分析一般机械设备的劣化进程。 答：1）早期故障期 阶段特点：开始故障率高，随着运转时间的增加，故障率很快减小，且恒定。 早期故障率高的原因在于：设计疏忽，制造、安装的缺陷，操作使用差错。 2）偶发故障期 阶段特点：故障率恒定且最低，为产品的最佳工作期。 故障原因：主要是使用不当、操作失误或其它意外原因。 3）耗损故障期 阶段特点：故障率再度快速上升。 故障原因：零件的正常磨损、化学腐蚀、物理性质变化以及材料的疲劳等老化过程。 2、根据机械故障诊断测试手段的不同，机械故障诊断的方法有哪些？ 答：1′直接观察法－传统的直接观察法如“听、摸、看、闻”是最早的诊断方法，并一直沿用到现在，在一些情况下仍然十分有效。 2′振动噪声测定法－机械设备在动态下(包括正常和异常状态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明，振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。 3′无损检验－无损检验是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法 4′磨损残余物测定法（污染诊断法 5′机器性能参数测定法－机器的性能参数主要包括显示机器主要功能的一些数据 3、设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 答：1o事后维修 特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o预防维修（定期维修） 在规定时间基础上执行的周期性维修 3o预知维修 在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规 模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了 材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而 保证了设备的可靠性和使用有效性。 第二章： 1、什么是故障机理？ 答：机械故障的内因，即导致故障的物理、化学或机械过程，称为故障机理。 2、什么是机械的可靠性？机械可靠性的数量指标有哪两个？他们之间互为什么关系？
第5章旋转机械常见故障诊断分析案例 积累典型设备诊断案例在设备监测诊断工作中具有重要作用。首先它为设备诊断理论提供支撑。常见的设备故障有成熟的理论基础，一个成功的案例通常是诊断理论在现场正确应用和诊断人员长期实践的结果。典型诊断案例具有强大的说服力，一次成功而关键的诊断足可以改变某些人根深蒂固的传统观念，对现场推广设备诊断技术具有重要意义。 其次它为理论研究提供素材。在医学上，由典型的特例研究发现病理或重大理论的案例很多。设备故障的情形多种多样，现场疑难杂症还比较多，有许多故障很难用现有理论解释，只能作为诊断经验看待，这种经验有没有通用参考价值，需要在理论上进行说明。 另外，有许多案例无法在试验室模拟，而它们在不同的现场又常常出现，因此典型案例为同行提供了宝贵经验和经过证实的分析方法。诊断人员可以参考相似案例的解决方案解决新的问题，提供快速的决策维护支持，并为基于案例的推理方法提供数据基础。 典型案例分析的重要性还表现在它是监测诊断人员快速成长的捷径。目前实用的振动诊断方法、技术和诊断仪器已经相当完善，而许多企业在诊断技术推广应用方面存在困难除了思想观念方面的原因外，更主要的原因是缺乏专业人才。研究案例的一般做法是，从新安装设备或刚检修好的设备开始，可以选择重点或典型设备进行监测，根据不同设备制定不同的监测方案和监控参数，定期测试设备的振动，包括各种幅值、振动波形和频谱等。如果设备出现劣化迹象或异常，要缩短监测周期，倍加留心振动波形和频谱的变化，注意新出现的谱线及其幅值的变化，在检修之前做出故障原因的判断。设备检修时要到现场，了解第一手资料，全程跟踪设备拆检情况，掌握设备参数（如轴承型号，必要时测量有关尺寸、齿轮齿数、叶片数、密封结构、联轴器和滑动轴承形式等），做好检修记录（有时需要拍照记录），比较自己的判断对在哪里，错在哪里，进行完善的技术总结。几个过程下来，水平自然有很大提高。总之，添置几件诊断仪器是很容易的事，诊断成果和效益的产生不是一朝一夕的事，需要柞大量艰苦、细致的工作，长期积累设备的状态数据，对此应有应清醒地认识。 表5－1为某钢铁公司多年来162例典型故障的原因或部位分布情况。可见转子不平衡、轴承故障、基础不良、不对中和齿轮故障是主要原因。 5.1 转子动平衡故障诊断、现场校正方法与实例分析 5.1.1 转子不平衡的几种类型与诊断【左经刚，设备故障的相位分析诊断法，中国设备管理，2001年第5期】
机械故障诊断学作业简答题部分 1.简述通常故障诊断中的一般过程？ 机械设备状态信号的特征的获取；故障特征的提取；故障诊断；维修决策的形成 2.简述设备故障的基本特性。 3.什么是轴颈涡动力？并用图示说明轴颈涡动力的形成。 4.简述设备故障的基本特性。 5.简述突发性故障的特点。 不能通过事先的测试或监控预测到的，以及事先并无明显征兆亦无发展过程的随机故障。振动值突然升高，然后在一个较高的水平2，矢量域某一时刻发生突变，然后稳定。 6.请详细分析一下，转子不对中的故障特征有哪些？ 1.故障的特征频率为基频的2倍； 2.由不对中故障产生的对转子的激励力随转速增大而增大。 3.激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大。 7.请详细分析防止轴承发生油膜振荡的措施主要有哪些？ 改进转子设计，尽量提高转子的第一阶临界转速； 改进轴承型式、轴瓦与轴颈配合的径向间隙、承载能力、长径比和润滑油粘度等因素，使失稳转速尽量提高。 8.设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 1o事后维修 特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o预防维修（定期维修） 在规定时间基础上执行的周期性维修,对于保障人身和设备安全，充分发挥设备的完好率起到了积极作用。 3o预知维修 在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而保证了设备的可靠性和使用有效性。 9.监测与诊断系统应具备有哪些工作目标？监测与诊断系统的一般工作过程与步骤是怎
机械故障诊断技术的现状及发展趋势 摘要：随着机械行业的不断发展，机械故障诊断的研究也不断提出新的要求，进20年来，国内外的故障诊断技术得到了突飞猛进的发展，对机械故障诊断的发展现状进行了详细的论述，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：故障诊断；现状；发展趋势 引言 机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段，现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究其重要的现实意义。 我国的故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本锣鼓后语国外的发展。在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研究的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校或者科研部门开始，在进行到个别企业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反应到高等院校或者科研单位，是的研究有的放矢。 记过近二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用。但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来。 1.故障诊断的含义及其现状 故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查明原因，并掌握故障发展趋势的技术。其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械地使用效率。 1.1设备诊断技术的研究内容主要包括以下三个环节： （1）特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、湿度、噪音、压力、流量等。 现在信号的采集主要用传感器，在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。国内传感器类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。（2）信号的提取与处理：从采集到的信号中提取与设备故障有关的特征信息，与正常信息只进行对比，这一步就可以称之为状态检测。目前，小波分析在这方面得到广泛应用，尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中。基于相空间重构的GMD数据处理方法也刚刚开始研究，此方法对处理一些复杂机械的非线性振动，从而进一步预测故障的发展趋势非常有效。（3）判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策。这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术，探讨多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。 1.2故障诊断及时的发展历程· 故障诊断技术的大致三个阶段： （1）事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）预知维修阶段。现在基本处于预知维修阶段，预知维修的关键在于对设备运行状态进行连续监测或周期检测，提取特征信号，通过对历史数据的分析来预测设备的发展趋势。 1.3故障诊断的发展现状 目前，国内检测技术的研究主要集中在以下几个方面：
旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究我国近年来的旋转机械逐渐发展为大型机械，在这种发展趋势下人们开始重视对振动故障的诊断方法进行研究，在深入研究后探索出了一系列用人工识别图像来实现旋转机械振动故障诊断的方法。本文主要分析了旋转机械振动故障的机理、故障的特点以及几种图形识别方法。经过多种试验证明图形识别方法的科学可行性，值得在今后的实际操作中得到运用和发展。 对于旋转机械在工作状态当中会发生振动，从而由振动产生的各种信号，信号会形成一些参数图形，通过对这些参数图形的研究与分析，我们可以实现对器械运行过程中的日常管理和保护。这也是目前应该采用的设备管理方式。而在实际操作过程中，图形识别技术并没有深入到工作当中。这种手段没有被利用于诊断旋转机械故障的原因是提取出明显的图形特征在技术上具有一定的困难，而且对于图形具体特征的描述也具有很大的挑战，是否能够将图形所呈现出的特征准确地表述出来是图形识别技术在旋转机械振动故障诊断方面的一个限制性因素。诊断旋转机械振动故障的原则 采集诊断依据
被诊断的机械表面所能表现出的所有相关信息都能够作为旋转振动机械故障诊断的有效依据。这些信息在机械运行的过程中能够通过传感器传递给人们。对旋转机械振动故障的诊断是否准确，一个重要的因素就是收集到的有关信息是否真实可靠，依据信息是否准确真实的决定性因素是传感器的品质，传感器质量如何、感应是否灵敏以及工作人员的直观判断都是决定信息准确性的重要衡量标准。 对采集的信息进行处理和研究 从传感器和工作人员两方面收集到的依据信息通常是混乱无序的，不能明显的看出其特点，这就导致了无法准确地对故障进行判断，这就要求我们在成功收集信息之后要及时对大量信息进行筛选和处理，目前普遍采用专业的机器来对这些信息进行分析和研究以及进一步的转换，经过这些处理之后所得到的信息要保证具有至关、价值性强等特点。 对故障进行诊断 对旋转机械振动故障诊断方面对工作人员的要求比较高，要求其具有过硬的理论知识功底以及丰富的实际工作经验。工作人员应该充分了解机械方面的相关知识，熟练掌握机械的维修要点以及安装过程。正确的对机械振动故障进行诊断，并且能够对故障的发展形势进行预想，只有这
湖北汽车工业学院 课程论文大型旋转机械故障诊断 姓名：高俊斌 班级：T1113-5 学号：20110130106 日期：2015.1.11
目录 1.引言 (2) 2.旋转机械故障产生的原因及频率特征 (2) 2.1不平衡故障及其诊断 (2) 2.1.1故障机理 (2) 2.1.2频率特点 (2) 2.2转子不对中故障及其诊断 (3) 2.2.1故障机理 (3) 2.2.2频率特点 (3) 2.3涡动故障及其诊断 (4) 2.3.1故障机理 (4) 2.3.2频率特征 (4) 3.常用的故障诊断方法 (5) 3.1振动检测诊断法 (5) 3.2噪声检测诊断法 (5) 3.3温度检测诊断法 (6) 3.4声发射检测诊断法 (6) 3.5油液分析诊断法 (6) 4.大型旋转机械故障诊断案例 (7) 4.1某厂04年09月27日空压机断叶片故障诊断分析 (7) 4.2某厂04年06月24日主风机断叶片故障诊断分析 (9) 5.结论 (12) 参考文献： (13)
大型旋转机械故障诊断 高俊斌 摘要：文章概述了旋转机械故障产生的原因及频率特征、旋转机械故障诊断的基本方法，然后分析了一些大型旋转机械故障诊断的案例。 关键词：旋转机械；故障诊断 1.引言 旋转机械故障诊断技术是伴随着现代工业生产设备的发展形成的一项专门的设备诊断技术。该技术主要研究机械设备在运行过程中或停机状态下不对设备进行拆卸，掌握设备的运行现状，分析判断设备故障的部位、故障原因以及故障严重程度，并估算出设备可靠性和使用寿命，从而提出解决方法的技术。大型旋转机械如风机、压缩机、汽轮机和燃气轮机等设备，是石油、化工、冶金、航天及电力等现代重要生产部门中的关键生产工具，对这些设备开展性能监测与故障诊断工作，具有重要的意义。 2.旋转机械故障产生的原因及频率特征 2.1不平衡故障及其诊断 2.1.1故障机理 质量不平衡是大型旋转机械最为常见的故障。众所周知，旋转机械的转子由于受材料质量和加工技术等各方面的影响，转子上的质量分布相对于旋转中心线不可能做到“绝对平衡”，这就使得转子旋转时形成周期性的离心力的干扰，在轴承上产生动载荷，使机器发生振动。机组不平衡按发生过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。其中原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差及材质不均匀等原因造成的；渐发性不平衡是由于不均匀积灰造成的；突发性不平衡是由于转子上零件脱落造成的，机组振幅突然增大后稳定在一定水平上。 2.1.2频率特点 转子转动一周，离心力方向改变一次，因此不平衡振动的频率与转速一致。即f= w /60，转速频率也称为工频(即工作频率)，这种频率成分很容易在频谱图上观察到。 转子不平衡故障的特征是： ⑴在转子径向测得的频谱图上，频谱能量集中于基频，转速频率成分具有突出的峰值； ⑵转速频率的高次谐波幅值很低，因此反映在时域上的波形很接近于一个正弦波；
《机电设备故障诊断与维修技术》期末试题 一、名词解释（每题5分，共25分） 1.故障的定义及其两层含义： 2.热喷涂： 3.压电效应： 4.无损检测： 5.白口组织： 二、填空题（每空1 分，共20分） 1.润滑油的四大功效分别是：、 、。 2.磨损分为三个阶段、、 。 3. 温度的测量方式分为和。 4.预防性计划修理的类别主要有四种，分别是：、、、 。 5.解释粘结力产生的理论主要有5种：、 、、化学键和。 6.金属腐蚀按其作用和机理分为和电化学腐蚀。 7. 常用的电镀技术有、。 三、选择题（每题3分，共 30分） 1.下列哪一项不属于零件的机械修复（）。 A.修理尺寸法 B.镶装零件法 C.焊接修复 D.热扣合法
2.下列那一项不属于非接触式温度传感器（）。 A.红外测温仪 B.光学高温计 C.热电偶温度计 D.总辐射热流传感器 3.（）是液压元件中最常见的变形。 A.应力断裂 B.腐蚀 C.疲劳 D.热变形 4.设备出现故障时表现出来的振动方式是（）。 A.周期振动 B.非周期振动 C.宽带振动 D.窄带振动 5. （）时一种危险的失效形式。 A.断裂 B.磨损 C.变形 D.腐蚀 6.下列那一项不属于无损检测（）。 A.渗透检测 B.X射线 C.磁粉探伤 D.铁谱分析 7. 下列那种形式不属于磨损的五种形式之一。（） A.磨料磨损 B.断裂磨损 C.粘着磨损 D.疲劳磨损 8. 设备故障诊断的目的之一是在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长使用寿命，减低设备（）的费用。 A.寿命周期 B.修理周期 C.能耗 D.设备闲置
9. 下列哪个阶段的耐磨寿命最长（） A.磨合阶段 B.稳定磨合阶段 C.剧烈磨损阶段 D.报废阶段 10.下列不属于防止中、高碳钢零件补焊过程中产生裂纹的措施是（）。 A.焊前预热 B.满足零件的工作条件 C.选用多层焊 D.焊后热处理 四、简答题（共 25分） 1.通过油样分析，能够获得哪三个方面的信息？（12分） 2.详述强固扣合法及其使用范围。（5分）试用图示方法表示强固扣合法。（5分）请写出金属扣合法的另外三种扣合方式。（3分）（共13分） 答案 一、名词解释 1.设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态。 两层含义：一是机械系统偏离正常功能。
文件编号：TP-AR-L6749 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 旋转机械故障相关诊断 技术(正式版)
旋转机械故障相关诊断技术(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、旋转机械故障的灰色诊断技术 灰色诊断技术就是在故障诊断中应用灰色系统理论，利用信息间存在的关系，充分发挥采集到的振动信息的作用，充分挖掘振动信息的内涵，通过灰色方法加工、分析、处理，使少量的振动信息得到充分的增值和利用，使潜在的故障原因显化。 二、旋转机械故障的模糊诊断技术 模糊诊断技术就是在故障诊断中引入模糊数学方法，将各类故障和征兆视为两类不同的模糊集合，同时用一个模糊关系矩阵来描述二者之间的关系，进而在模糊的环境中对设备故障的原因、部位和程度进行
正确、有效地推理、判断。 三、旋转机械故障的神经网络诊断技术 所谓的神经网络就是模仿人类大脑中的神经元与连结方式，以构成能进行算术和逻辑运算的信息处理系统。神经网络模型由许多类似于神经元的非线性计算单元所组成，这些单元以一种类似于生物神经网络的连结方式彼此相连，以完成所要求的算法。在旋转机械故障的诊断中，引入神经网络技术，以类似于人脑加工信息的方法对收集到的故障信息进行处理，从而对故障的原因、部位和程度进行正确的判断。 此处输入对应的公司或组织名字 Enter The Corresponding Company Or Organization Name Here
1.数控机床：即NC机床，是装备有数控系统，采用数控技术控制的机床。 2.数控系统：采用数控技术实现数字控制的一整套装置和设备。 3.数控技术：用数字化的信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。 4.数控机床的优点有哪些 答案：⑴能完成很多普通机床难以加工，或者根本不能加工的复杂型面零件的加工； ⑵采用数控机床，可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量； ⑶可以提高生产效率； ⑷具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格的零件的加工； ⑸大大减轻了工人的劳动强度。 5.我国数控系统开发研制经历了哪三个阶段 答案：我国在数控机床的主要装置系统的开发研制上，经过1981~1985年的技术引进、1986~1990年的消化吸收、1991~1996年开发自主版权的数控系统三个 阶段。 6.我国已建立起的具有自主版权的两个数控平台：以PC机为基础的总线式、模块化、 开放型单处理器平台和多处理器平台。 7.我国开发出的四个具有自主版权的基本系统：中华Ⅰ型、航天Ⅰ型、蓝天Ⅰ型、华 中Ⅰ型。（广东数控系统、南京数控系统、航天数控系统、华中数控系统） 8.1952年，Parsons公司与美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作，研制出 世界上第一台数控机床——三坐标立式数控铣床，标志着数控技术的诞生。 9.数控系统外部电缆的连接中一项十分重要的内容是接地线，其连接方式为辐射式。 画出示意图。 10.我国供电制式是交流380V，三相；220V，单相，频率为50Hz。 11.数控机床安装、调试过程有那些工作内容 答案：机床的初就位和组装、数控系统的连接和调整、通电试车、机床精度和功能的调试、机床试运行。 12.数控机床安装调试时进行参数设定的目的是什么 答案：设定系统参数，包括设定PC（PLC）参数的目的，是当数控装置与机床连接时，能使机床具有最佳的工作性能。 13.机床通电操作的两种方式是什么在通电试车时为以防万一，应做好什么的准备 答案：机床通电操作可以是一次同时接通个部分电源全面供电，或各个部分分别供电，然后再作总供电试验。在数控系统与机床联机通电试车时，为了以防万 一，应在接通电源的同时，作好按压急停按钮的准备，一边随时切断电源。 14.机床自运行考验的时间，国家标准GB9061-88中规定，数控车床为16小时，加工 中心为32小时。都要求连续运转。 15.数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要 的是检验其稳定性和可靠性。 16.机床性能主要包括主轴系统性能，进给系统性能，自动换刀系统、电气装置、安全 装置、润滑装置、气液装置及各附属装置等性能。 17.数控机床性能的检验与普通机床基本一样，主要是通过“耳闻目睹”和试运转来检 查。 18.数控功能检验的主要内容有哪些怎样检验 答案：数控功能检验的主要内容有： ⑴运动指令功能：检验快速移动指令和直线插补、圆弧插补指令的正确性； ⑵准备指令功能：检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具补偿等指令的准确性； ⑶操作功能：检验回原点、程序单段、主轴和进给倍率调整等功能的准确性； ⑷CRT显示功能：检验位置显示、程序显示及编辑修改等功能准确性。
第四期全国设备状态监测与故障诊断实用技术培训班讲义 大型旋转机械的状态检测与故障诊断 沈立智 中国设备管理协会设备管理专题交流中心 2007年9月 西安
目录 第一节状态监测与故障诊断的基本知识 (6) 一、状态监测与故障诊断的意义及发展现状 (6) 1. 状态监测与故障诊断的定义 (6) 2. 状态监测与故障诊断的意义 (6) 3. 状态监测与故障诊断的发展与现状 (8) 二、大机组状态监测与故障诊断常用的方法 (9) 1. 振动分析法 (9) 2. 油液分析法 (10) 3. 轴位移的监测 (11) 4. 轴承回油温度及瓦块温度的监测 (11) 5. 综合分析法 (11) 三、有关振动的常用术语 (11) 1. 机械振动 (11) 2. 涡动、进动、正进动、反进动 (11) 3. 振幅 (12) 3.1 振幅 (12) 3.2 峰峰值、单峰值、有效值 (12) 3.3 振动位移、振动速度、振动加速度 (13) 3.4 振动烈度 (13) 4. 频率 (15) 4.1 频率、周期 (15) 4.2倍频、一倍频、二倍频、0.5倍频、工频、基频、转频 (15) 4.3 通频振动、选频振动 (15) 4.4 故障特征频率 (16) 5. 相位 (19) 5.1 相位 (19) 5.2 键相器 (19) 5.3 绝对相位 (19) 5.4 相位差、相对相位 (20) 5.4 同相振动、反相振动 (21) 5.5 相位的应用 (21) 6. 刚度、阻尼、临界阻尼 (23) 7. 临界转速 (24) 8. 挠度、弹性线、主振型、轴振型 (25) 9. 相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动 (26) 10. 横向振动、轴向振动、扭转振动 (26) 11．刚性转子、挠性转子、圆柱形振动、圆锥形振动、弓状回转（弯曲振动） (26) 12. 高点、重点 (27) 13. 机械偏差、电气偏差、晃度 (28) 14. 同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动 (28) 15. 谐波、次谐波（分数谐波） (28) 16. 共振、高次谐波共振、次谐波共振 (29) 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 (29)
设备故障诊断原理技术及应用 机械设备故障诊断技术随着近十多年来国际上电子计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来,是一门了解和掌握机械设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常,早期发现故障及原因,并预报故障发展趋势的技术。 1.机械设备故障诊断的发展过程 设备故障诊断是指在一定工作环境下,根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象,并判定产生故障的原因和部位,以及预测、预报设备状态的技术,故障诊断的实质就是状态的识别。 诊断过程主要有3 个步骤: ①检测设备状态的特征信号; ②从所检测的特征信号中提取征兆; ③故障的模式识别。其大致经历以下3 个阶段: ①基于故障事件原故障诊断阶段,主要缺点是事后检查,不能防止故障造成的损失; ②基于故障预防的故障诊断阶段; ③基于故障预测的故障诊断阶段,它是以信号采集与处理为中心,多层次、多角度地利用各种信息对机械设备的状态进行评估,针对不同的设备采取不同的措施。 2.开展故障诊断技术研究的意义 应用故障诊断技术对机械设备进行监测和诊断,可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。应用
故障诊断技术可以找出生产设备中的事故隐患,从而对机械设备和工艺进行改造以 消除事故隐患。状态监测及故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度,现在多数工厂的维修制度是定期检修,造成很大的浪费。由于诊断技术能诊断和预报设备的故障,因此在设备正常运转没有故障时可以不停车,在发现故障前兆时能及时停车。按诊断出故障的性质和部位,可以有目的地进行检修,这就是预知维修—现代化维修 技术。把定期维修改变为预知维修,不但节约了大量的维修费用,而且,由于减少了许多不必要的维修时间,而大大增加了机器设备正常运转时间,大幅度地提高生产率,产生巨大的经济效益。因此,机械状态监测与故障诊断技术对发展国民经济有相当重要的作用。 3.机械故障诊断的研究现状 机械故障诊断作为一门新兴的综合性边缘学科,经过30 多年的发展,己初步形成了比较完整的科学体系。就其技术手段而言,已逐步形成以振动诊断、油样分析、温度监测和无损探伤为主,其他技术或方面为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最具生机与活力。目前,对振动信号采集来说, 计算机技术足以胜任各种场合的需要。在振动信号的分析处理方面,除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外,近来又发展了频率细化技术、倒谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅立叶变换、Wign2er 分布和小波变换等。就诊断方法而言,除了单一参数、 单一故障的技术诊断外,目前多变量、多故障的综合诊断已经兴起。 人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力,故障诊断的专家系统不
XX大学机械交通学院 机械故障诊断论文 题目：旋转机械故障诊断技术 姓名学号： 指导教师： 年级专业：机械设计制造及其自动化084班所在学院：机械交通学院 课程评分： 二零一一年12月18日
旋转机械故障诊断技术 摘要：通过分析旋转式机械各种故障产生机理的基础上，归纳和概括了传统故障诊断的基本原理和典型故障振动特征分析方法及模糊理论、神经网络、遗传算法等在诊断决策算法研究中的应用，并对国内外旋转机械故障诊断的发展现状进行了详细论述最后对其发展趋势进行了展望。旋转机械是各种类型机械设备中数量最多应用最广的一类机械，特别是一些大型旋转机械，如汽轮机、球磨机、离心式压缩机等支持国家经济命脉的一些工业门是属于关键设备。由于检测技术在当今轻工业广泛应用，如电力、石化、冶金、汽车和造船等国民经济重要部门，都需要用机械振动的测试和分析，来检测机械是否正常运作。 关键字：机械故障诊断；旋转机械
前言 设备状态监测与故障诊断是通过掌握设备过去和现在运行中或基本不拆卸的情况下的状态量，判断有关异常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。它是一门综合性技术，涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工智能专家系统等多门基础学科，是对这些基础理论的综合应用。 旋转机械的主要功能是由旋转动作完成的，转了是其最主要的部件。旋转机械发生故障的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了机器故障信息。转子常见的故障有转子不平衡、转子不对中、转子弯曲、油膜涡动和油膜振荡等[1]。 1.旋转机械故障诊断的内容 作为设备故障诊断技术的一个分支--旋转机械状态监测与故障诊断技术.其研究领域也同样主要集中在故障信息检测、故障特征分析、状态监测方法、故障机理研究、故障识别及其专家系统。 2.旋转机械的振动关系及故障分类 旋转式机械的主要组成部分是转轴组件，又称转子系统，它包括转子、轴承、支座及密封装置等部分。由于转子类型及振动性质的不同，其产生故障的原因，机理及振动特征各不相同。 2.1转子不平衡 2.1.1转子不平衡产生原因 在旋转机械中，若转子的质心与旋转轴不重合，就存在不平衡。转子不平衡包括转了系统的质量偏心及转子部件出现缺损。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的，称此为初始不平衡。转了部件的缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用使转子的零部件(如叶轮、叶片等)局部损坏、脱落、碎块飞出，从而造成新的转了不平衡。转子质量偏心和转子部件缺损是两种不同的故障但其不平衡振动机理却有共同之处。 2.1.2转子不平衡的振动特征 转子不平衡故障的主要振动特征为：频谱图中，谐波能量集中于基频；振动的时域波形为正弦波；当工作转速一定时，相位稳定；转子的轴心轨迹为椭圆；转子的进动特征为同步正进动；转子振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感，振动幅值与转速的平方成正比，而与负荷大小无关；当转速大于第一临界转速后，转速上升，振幅趋向于一个较小的稳定值。当转速接近第一临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值；不平衡故障主要有静不平衡和动不平衡两种。对于静不平衡，其振动方向主要反映在径向，与轴向振动无关，转子两端轴承同一方向的径向振动为同相。 2.2转子不对中 2.2.1转子不对中产生原因 机组各转子之间由联轴器联接构成轴系传递运动和转矩。由于机器的安装误
旋转机械故障诊断 旋转机械是指依靠转子旋转运动进行工作的机器，在结构上必须具备最基本的转子、轴承等零部件。 典型的旋转机械：各类离心泵、轴流泵、离心式和轴流式风机、汽轮机、涡轮发动机、电动机、离心机等。 用途：1、在大型化工、石化、压缩电力和钢铁等部门，某些大型旋转机械属于 生产中的关键设备 2、炼油厂催化工段的三机组或四机组 3、大化肥装置中的四大机组或五大机组 4、乙烯装置中的三大机组 5、电力行业的汽轮发电机、泵和水轮机组 6、钢铁部门的高炉风机和轧钢机组 旋转机械可能出现的故障类型：1、转子不平衡故障 2、转子不对中故障 3、转轴弯曲故障 4、转轴横向裂纹的故障 5、连接松动故障 6、碰摩故障 7、喘振 转子的不平衡振动机理及特性： 旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运动中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距。偏心距较大时，静态下，所产生的偏心力矩大于摩擦阻力距，表现为某一点始终恢复到水平放置的转子下部，其偏心力矩小于摩擦阻力距的区域内，称之为静不平衡。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，表现为一个与转动频率同步的离心力矢量，离心力F=Mew2,从而激发转子的振动。这种现象称之为动不平衡。静不平衡的转子，由于偏心距e较大，表现出更为强烈的动不平衡振动。 虽然做不到质量中心与旋转中心绝对重合，但为了设备的安全运行，必须将偏心所激发的振动幅度控制在许可范围内。 1、不平衡故障的信号特征 1）时域波形为近似的等福正弦波。 2）轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是因为轴承座及基础的水平刚度与垂直刚度不同所造成。 3）频谱图上转子转动频率处的振幅。 4）在三维全息图中，转动频率的振幅椭圆较大，其他成分较小。 2、敏感参数特征 1）振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与角速度w是指数关系。
《机械故障诊断技术》考查试卷 一、填空：（每空1分，共40分） 1、故障诊断的基础是建立在的原理上的。 2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种： 1）是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为和； 2）是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为、、、、。 3、按照振动的动力学特性分类，可将机械振动分为三种类 型：、、。 4、与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的。 5、在非线性机械系统内，由非震荡能量转换为震荡激励所产生的振动称为。 6、构成一个确定性振动有三个基本要素，即、和位。 7、安装加速度传感器时，在安装面上涂一层硅胶的目的是。 8、磁电式速度传感器有和两种。 9、在选择速度传感器时首先要注意，其次要注意 是。 10、当采用模/数转换测量时，决定鉴相脉冲的最低采样频率。 11、对模拟信号隔离而使用的隔离放大器有哪两种类型：一种是，另 外一种是。 12、对于大多数的机器设备，最佳参数是，这是很多诊断标准采用 该参数的原因，也有些标准根据设备的低、高频工作状态，分别选用 和。 13、直流电动机的故障特征可归纳为： （1）转动频率fr的振动明显，则。 （2）2fr振动明显，则。 （3）槽频率fz以及边频带fz+-fr的振动明显则。 （4）fz和fn接近则。 （5）高频fc明显则。 14、圆柱齿轮精度主要包括、、 、。 15、滚动轴承的游隙主要包括、、。 二、简答：（30分） 1、自激振动有什么特点？（5分） 2、能用电压式加速传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？（5分） 3、简述速度传感器的工作原理。（5分） 4、转子-轴系统的稳定性是指什么？如何判断其稳定性？（5分） 5、旋转机械常见的故障有哪些？（5分） 6、简述转子的不平衡振动机理。（5分）
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 旋转机械故障相关诊断技术(最 新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
旋转机械故障相关诊断技术(最新版) 一、旋转机械故障的灰色诊断技术 灰色诊断技术就是在故障诊断中应用灰色系统理论，利用信息间存在的关系，充分发挥采集到的振动信息的作用，充分挖掘振动信息的内涵，通过灰色方法加工、分析、处理，使少量的振动信息得到充分的增值和利用，使潜在的故障原因显化。 二、旋转机械故障的模糊诊断技术 模糊诊断技术就是在故障诊断中引入模糊数学方法，将各类故障和征兆视为两类不同的模糊集合，同时用一个模糊关系矩阵来描述二者之间的关系，进而在模糊的环境中对设备故障的原因、部位和程度进行正确、有效地推理、判断。 三、旋转机械故障的神经网络诊断技术 所谓的神经网络就是模仿人类大脑中的神经元与连结方式，以
构成能进行算术和逻辑运算的信息处理系统。神经网络模型由许多类似于神经元的非线性计算单元所组成，这些单元以一种类似于生物神经网络的连结方式彼此相连，以完成所要求的算法。在旋转机械故障的诊断中，引入神经网络技术，以类似于人脑加工信息的方法对收集到的故障信息进行处理，从而对故障的原因、部位和程度进行正确的判断。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
大型旋转机械状态监测与故障诊断 1 故障诊断的含义 故障就是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。通常把运行中的状态异常、缺陷、性能恶化及事故前期的状态统称为故障，有时也把事故直接归为故障。 而故障诊断则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数及其历史运行状况，对设备有可能发生的故障进行分析、预报，对设备已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势。 大型旋转机械是指由涡轮机（如汽轮机、水轮机、燃气轮机、烟气轮机等）及其驱动的工作机（如离心式压缩机、轴流式压缩机、发电机等）所组成的透平式流体动力机械，习惯上简称大型机组。大型机组是化工、石化、电力、钢铁等行业的关键设备，例如：乙烯装置的三机（裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙稀压缩机），化肥装置的五机（原料气压缩机、空气压缩机、合成气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机），炼油装置的三机（烟机、主风机、富气式压缩机），大型空分装置的空气压缩机，中心电站的大型汽轮机或水轮发电机组，钢铁企业的氧压缩机及高炉风机等。大型机组由于功率大、转速高、流量大、压力高、结构复杂、监控仪表繁多，运行及检修要求高，因此在设计、制造、安装、检修、运行等环节稍有不当，都会造成机组在运行时发生种种故障。大型机组本身价格昂贵，大型机组的故障停机又会引起整个生产装置的全面停产，给企业、社会、国家造成巨大的经济损失。因此，认真做好大机组的状态监测与故障诊断工作，对避免恶性设备损坏事故的发生，降低停机次数和缩短停机时间、减少企业的经济损失是十分有益的。 2 故障诊断的目的 故障诊断的根本目的就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行，其目的主要为： ①对机组运行中的各种异常状态作出及时、正确、有效的判断，预防和消除故障，或者将故障的危害性降低到最低程度；同时对设备运行进行必要的指导，确保运行的安全性、稳定性和经济性。 ②确定合理的故障检修时机及项目，既要保证设备在带病运行时安全、不发生重大设备故障，又要保证停机检查时发现设备的确有问题，合理延长设备的使用寿命和降低维修费用。 ③通过状态监测，为提高设备的性能而进行的技术改造及优化运行参数提供数据和信息。