现场设备常见振动故障及其一些表现特征(一)
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振动监测装置常见故障分析和处理方法1、故障类型一1.1故障现象设备运行过程中振动数值变为0。
1.2可能造成的后果在PLC系统设计逻辑中,当振动数值变为0时,设备不会关停。
由于PLC系统无法监测到相应部件的机械振动,一旦出现特殊情况,控制盘将无法作出关断保护,可能导致设备受到更严重的损害,进而造成更大的损失。
1.3原因分析根据数据采集原理,当振动数值为0时,PLC系统未能采集到4-20mA电流信号,原因主要有:(1)振动传感器本体内置的4-20mA变送器故障,无法产生4-20mA 电流信号;(2)因振动或其他情况而导致接头松脱,或者回路中有断线开路情况;(3)PLC系统的模拟量采集卡件或者卡件通道出现故障;(4)DC24V电源供电系统出现故障,振动传感器未工作。
1.4处理办法(1)用多用表检查电路中的供电情况,查看是否存在DC24V电压。
(2)利用完好的传感器通过对调的方式,测试出是否为传感器故障或者是线路故障,根据测试结果进行下一步处理。
(3)用多用表校对线路,检查是否存在开路情况,并对线路断开处进行处理。
(4)PLC系统的模拟量卡件一般为双通道或者四通道,也可以通过对调线路的方法,测试出是否为卡件或者通道故障。
2、故障类型二2.1故障现象振动数值出现大幅度跳变。
2.2可能造成的后果根据某海上采油平台曾出现的故障案例,在设备停运状态下,注水泵泵体的非驱动端振动数据从0.5mm/s偶尔跳变至其他数据,最高跳变至20mm/s的峰值。
根据逻辑设定,注水泵的振动高高关断值为12mm/s,当设备运行时,如果出现振动数值跳变,极有可能会造成设备误关停,影响到油田注水工作的进行。
2.3原因分析(1)线路中可能存在间断性短路情况。
在一般情况下,当机封磨损较为严重时,由于内部水介质的压力较高,会在机封处出现刺漏现象,大量水喷射覆盖到振动传感器接头处,可能会造成接头处短路。
(2)传感器本体出现故障。
内部元器件有短路现象或者内部变送器部分输出不稳定。
15类39个机械振动故障及其特征频谱讲解的非常详细你学会了吗学会了。
机械振动故障是指机械设备在运行中出现的振动异常现象,它是机械设备磨损、松动、不平衡、共振等问题的表现。
了解机械振动故障及其特征频谱对于检测和预防故障具有重要意义。
下面将详细介绍15类39个机械振动故障及其特征频谱。
1.不平衡故障:当旋转部件不平衡时会引起振动,其特征频谱多在主轴转速及其倍频处出现。
2.轴承故障:常见的轴承故障有滚动体故障、内外圈故障和滚道故障。
其特征频谱包含滚动体抛出频率、倒流频率、内圈通过、外圈通过频率等。
3.齿轮故障:齿轮故障主要包括齿轮缺陷、齿根断裂和齿面磨损。
特征频谱包括齿轮传动频率及其倍频、齿轮包络谱等。
4.松动故障:机械设备过程中的松动故障会导致振动异常。
特征频谱一般包括主共振频率及其倍频。
5.磨损故障:磨损故障是机械设备使用时间过长导致的故障,其特征频谱一般包括零件接触频率、偏心频率等。
6.传动带故障:传动带在工作中容易出现断裂、脱落等故障,其特征频谱包括带速频率、杂音频率等。
7.轴弯曲故障:轴弯曲会引起振动异常,其特征频谱一般包括弯曲频率及其倍频。
8.泵故障:泵故障常见的有叶轮裂纹、泵轴弯曲等,特征频谱包括泵叶轮频率、泵叶片共振频率等。
9.电机故障:电机故障主要有轴承故障、定子故障等,特征频谱包括电机1倍频、整周期故障频率等。
10.切削形状异常:机械设备切削形状异常也会导致振动异常,特征频谱包括刀具频率、零件频率等。
11.错位故障:轴同步装置故障会导致振动异常,特征频谱包括传动带频率等。
12.泄漏故障:机械设备泄漏故障会导致振动异常,特征频谱包括泄漏频率等。
13.气动故障:气动系统故障会引起振动异常,特征频谱包括气体脉动频率等。
14.液压故障:液压系统故障会导致振动异常,特征频谱包括液压湍流频率等。
15.电控故障:电控系统故障会引起机械设备振动异常,特征频谱包括开关频率、电机倍频等。
以上是15类39个机械振动故障及其特征频谱的详细介绍。
风机由于运行条件恶劣,故障率较高,容易导致机组非计划停运或减负荷运行,影响正常生产。
所以加强对风机的维护和保养,特别是要迅速判断出风机运行中故障产生的原因,采取相应的必要措施就显得十分重要了。
文章结合生产实际对风机振动的故障原因做出了相应的分析。
风机振动是运行中常见的现象,只要在振动控制范围之内,不会造成太大的影响。
但是风机的振动超标后,会引起轴承座或电机轴承的损坏、电机地脚螺栓松动、风机机壳、叶片和风道损坏、电机烧损发热等故障,使风机工作性能降低,甚至导致根本无法工作。
严重的可能因振动造成事故,危害人身健康及工作环境。
公司曾发生过因风机振动大,叶轮与壳体发生摩擦,引起设备着火的事故案例,给公司带来了较大的经济损失。
所以查找风机振动超标的原因,并针对不同的现象分析原因采取恰当的处理办法,往往能起到事半功倍的效果。
公司长期用测振仪对风机振动进行测量,并记录数据,结合生产实际中出现的故障现象对风机的振动原因作出了如下总结,并提出了相应的处理措施。
一、风机轴承箱振动风机最常见的故障就是轴承箱振动,可以通过外部检测进行初步诊断。
轴承箱振动引起故障有迹可查,是一个振动由小变大,缓慢发生的过程。
公司采用测振仪定期对风机的轴承箱进行振动值检测,对比振动值,迅速做出正确分析和处理,提前对有可能发生故障的风机进行有计划的检修,保证了风机的安全平稳运行。
1. 转子质量不平衡引起的振动公司发生的风机轴承箱振动中,大多数是由于转子系统质量不平衡引起的。
造成转子质量不平衡的原因主要有:叶轮出现不均匀的磨损或腐蚀;叶轮表面存在不均匀的积灰或附着物;叶轮补焊后未做动平衡;叶轮上零件松动或连接件不紧固等。
转子不平衡引起的振动的特征,用测振仪测得数据显示:(1) 振动值径向较大,而轴向较小;(2) 振动值随转速上升而增大。
针对转子不平衡引起的振动我们制定了一系列的防范措施,由于公司使用的引风机主要是将焙烧炉室内产生的沥青烟气及时抽送出烟道,所以风机叶轮容易腐蚀,表面及其他部位空腔易粘灰,产生不均匀积灰或附着物,造成风机转子不平衡,引起风机振动。
常见的15种振动故障及其特征频谱以下十五种常见的振动故障及其特征频谱: 不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征:●振动主频率等于转子转速;●径向振动占优势;●振动相位稳定;●振动随转速平方变化;●振动相位偏移方向与测量方向成正比。
1、力偶不平衡●力偶不平衡症状特征:●同一轴上相位差180°;●存在1X转速频率而且占优势;●振动幅值随提高的转速的平方变化;●可能引起很大的轴向及径向振动幅值;●动平衡需要在两个修正面内修正。
2、悬臂转子不平衡●悬臂转子不平衡症状特征:●径向和轴向方向存在1X转速频率;●轴向方向读数同相位,但是径向方向读数可能不稳定;●悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者,所以都需要修正。
二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征:特征是轴向振动大;联轴器两侧振动相位差180°;典型地为1X和2X转速大的轴向振动;通常不是1X,2X或3X转速频率占优势;症状可指示联轴器故障。
2、平行不对中●平行不对中症状特征:●大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时,产生高次谐波频率;●2X转速幅值往往大于1X转速幅值,类似于角向不对中的症状;●联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值。
3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征:振动症状类似于角向不对中;试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题;产生相位偏移约180°的侧面;对侧面或顶部对底部的扭动运动。
三、偏心转子●偏心转子症状特征:●在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动;●相对相位差为0°或180°;●试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小,但是另一个方向振动可能增大。
四、弯曲轴●弯曲轴症状特征:●弯曲的轴产生大的轴向振动;●如果弯曲接近轴的跨度中心,则1X转速频率占优势;●如果弯曲接近轴的跨度两端,则2X转速频率占优势;●轴向方向的相位差趋向180°。
振动故障特征1转子质量不平衡(1)转子的振动是一个与转速同频的强迫振动,振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规律变化,在临界转速处达到最大值。
因此,转子不平衡故障的突出表现为一倍频率振动幅值大。
同时,出现较小的高次谐波,整个频谱呈所谓的“枞树形”,如图。
(2)在一定的转速下,振动的幅值和相位基本上不随时间发生变化。
(3)轴心运动轨迹为圆型或椭圆型。
(4)动态下,轴线弯曲成空间曲线,并以转子转速绕静态轴心线旋转。
2 转子初始弯曲有初始弯曲的转子具有与质量不平衡转子相似的振动特征,所不同的是初弯转子在转速较低时振动较明显,趋于弯曲值。
在一定的转速下振动特征稳定,振幅和相位受机组参数影响不大,与升速时或带负荷的时间延续没有直接的关联,也不受启动方式的影响。
3转子热态不平衡(1)转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。
(2)振动的幅值和相位随负荷发生变化。
(3)在一定负荷下,振动的幅值和相位随时间发生变化。
(4)轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。
4转子部件脱落转子部件脱落的主要特征有:(1)转子部件脱落后,转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。
(2)转子部件脱落的前后,振动的幅值和相位突然发生变化。
(3)部件脱落一段时间后,振动的幅值和相位趋于稳定。
(4)轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。
5转子部件结垢特征分析主要特征:(1)转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。
(2)轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。
(3)振动的幅值和相位随时间发生极为缓慢的变化,这种变化有时需要一个月甚至数个月才能发现明显的差别。
辅助特征:(4)机组的出力和效率逐渐下降。
(5)各监视段的压力随时间的变化而缓慢增加。
6动静碰磨故障发生动静碰磨故障转子振动特征有:(1)振动的时域波形特征当转子发生碰磨故障时,振动的时域波形发生畸变,出现削波现象。
另外,在振动信号中有奇异信号。
(2)振动的频谱特征由动、静部分碰磨而产生的振动,具有丰富的频谱特征。
利用振动分析诊断设备故障与性能问题振动是各类机械设备中常见的现象,因此利用振动分析技术诊断设备故障和性能问题已经成为重要的手段之一。
通过观察和分析设备的振动情况,可以提前发现潜在的故障,及时采取措施进行维修,从而避免设备损坏和生产中断。
本文将从设备故障与性能问题的振动特征、振动分析技术和振动诊断方法三个方面进行阐述。
设备故障与性能问题的振动特征当设备运行时,由于内部部件的摩擦、不平衡等原因,会产生振动。
不同故障和问题引起的振动特征各不相同。
例如,当设备存在轴承问题时,会出现低频振动,而齿轮问题则会引起高频振动。
同时,设备故障还会导致振动的幅值、频率和相位发生变化。
通过分析振动的幅值、频率和相位的变化规律,可以准确判断设备的故障和性能问题,并针对性地采取相应的维修措施。
振动分析技术振动分析技术是一种通过检测和分析设备振动信号,以获取装置性能和故障状况信息的方法。
常见的振动分析技术主要包括频谱分析、时域分析和相位分析。
频谱分析是将振动信号变换到频域的一种方法,通过计算振动信号在不同频率上的幅值,可以得到频谱图。
频谱图能够清晰地展示不同频率的振动成分,帮助我们判断设备存在的故障和问题。
时域分析是对振动信号进行时间上的分析。
通过分析振动信号的波形、脉冲和振幅等特征,可以判断出设备的运行状态、异常情况以及故障。
相位分析是分析振动信号中不同频率分量的相位差。
相位差的变化能够反映设备不同部分之间的相对运动情况,从而帮助我们判断设备是否存在问题。
振动诊断方法针对不同的设备故障和性能问题,可以采用不同的振动诊断方法进行分析和判断。
对于轴承故障,可以通过测量设备振动信号的幅值和频率变化来判断故障的类型和程度。
同时,可以使用频谱分析技术,观察振动信号在波形上的特点,比如是否存在阻尼振动或失谐振动等。
对于齿轮故障,可以利用振动信号频谱分析技术,检测高频振动的频率和幅值变化,判断齿轮是否存在磨损、断齿、断裂等问题。
除了频谱分析外,时域分析也是一种常用的方法。
电厂转动设备振动故障分析在电厂生产过程中需要使用大量的机械设备,例如汽轮机、发电机、风机、泵等转动设备,是电厂生产过程中的主要机械,近年来电厂生产过程中的故障率逐渐升高,转动机械设备故障是电厂生产运行过程中的主要问题,本文对电厂转动设备振动故障进行分析,旨在提高电厂生产水平。
标签:电厂转动设备振动故障对策引言电厂是电力生产运输的主要场所,据统计当前电厂生产过程中有40%的故障都是由于转动设备故障引起的,汽轮机、发电机、风机、泵等是电厂生产过程中的主要转动设备,振动故障是这些设备运行过程中常见故障类型,出现振动故障时应该要及时进行处理,防止事态严重对整个电厂生产产生影响和阻碍。
在电厂运行过程中可以采用离线状态监测系统对电厂生产现场的转动设备进行监测,并且采集设备的波形,对故障部位进行确定,查找故障原因,对故障成因进行分析和判断,最终确定检修时间,确保检修过程顺利完成,提高转动设备的性能。
一、电厂转动设备的振动故障转动设备是电厂运行过程中的主要设备类型,在运行过程中会出现振动现象,常规的振动是有规律的振动,是转动设备在正常的运行状态下的一种正常现象,振动的幅度不会太大,除了常规、正常的振动之外,在设备运行过程中还可能会出现一些异常振动,超出转动设备的承受范围,导致转动设备运行稳定性受到影响。
产生振动故障的原因是多种多样的,例如转动设备本身的质量问题和介质问题,如油温、油质、疏水等因素可能会导致异常振动,外部操作不当也会导致异常振动。
例如由于转动设备转子的温度异常导致的振动故障十分常见,当转动设备工作一段时间之后温度会升高,材质的内应力也会随着温度的升高而释放,从而导致转动设备转子出现变形。
另外,由于蒸汽参数的影响,当转动设备转子在运行过程中受到蒸汽参数影响的时候也会导致转子出现变形,主要有临时性完全变形和永久性完全变形两种,对转动设备运行产生严重影响。
再比如在转动设备转动运行的过程中如果存在摩擦振动也会导致振动故障出现,如在减速过程中存在较大的摩擦,则会导降速过临界时的振动与正常情况下的升速相比较而言更大一些,当机器停止工作之后大轴的晃度比较高。
现场设备常见振动故障及其一些表现特征(一)
做好故障诊断这项工作,就必须掌握一定量的常见故障原因及其主要表现特征,例如,经频谱分析发现振动为单一的旋转频率,这时候我们会想到,振动原因可能是转子不平衡、是共振、转子中间弯曲、支撑刚度不足等原因,这些故障发生时都将产生绝对的转频振动,我们只能再根据这些故障的其它特征进行排除确定最终找到故障原因,振动方向、振动位置、振动与负荷关系、振动与时间关系、振动与压力关系、振动相位、振动相位差、振动稳定性、相位的稳定性等等,假如我们不知道转频对应的这些原因,或者只知道其中的一两种,而真正的故障原因又不在其中,单从频谱上就无法进行判断,又假如我们知道了上述诸多原因但却不知道每种故障所表现出的特征同样无法进行判断和甄别。
需要强调的是无论是牵引部分振动还是被牵引部分振动,我们都必须将其作为一个整体看待,而不是哪地方振动最大就测哪。
一般情况下振动最大位置往往就是故障部位,但很多情况下却不是这样的,造成这种情况的主要原因是设备整体刚度分布不均,但各部件刚度可能是一样的,但连接成整体以后,刚度可能存在很大差异,往往振动突出在刚度差的部位,另一种情况是共振。
机械松动故障:
说到机械松动大家就会想到活动部件,这当然是松动故障之一,比如过盈部件出现了间隙,如轴承内圈与轴的配合、联轴器与轴的配合、叶轮与轴的配合等等,紧固件出现了松动,连接螺栓不紧固等等,但通常配合间隙过大时也会出现以上的松动现象,所以常常也把它列入松动故障之列.
松动通常会表现出线性和非线性两种特征,这与松动的程度、转子偏心距的大小、及转速与临界转速之比来确定,也正是这种非线性,致使利用精确平衡减小振动变的极为困难,没有平衡经验工作人员在现场平衡变得几乎不可能完成。
频谱特征,因为松动直接导致的后果是放大不平衡振动,所以松动故障反应在频谱上也就有单一的基频振动或者是基频加丰富倍频的振动,也就形成了是线性与非线性两种振动特征,而且基频几乎总是占有绝对大位置,这种现象在连接松动上表现尤为明显
松动故障通常表现出不稳定的振动,一般成周期性变化,比如振动从85um 慢慢涨到110um,又从110um慢慢回到85um,形成一个周期性振动。
这个是松动故障的典型特征之一。
它的不稳定还表现在突发性上,它可以在正常运转时振动突然增大,也可在停启机时振动突然变小或变大,类似情况通常表现为转动部件松动。
松动现象有时与时间有关,确切说应是与温度有关,对于刚投运的设备随着运行时间的增长,温度也逐渐增高,零部件充分膨胀后出现的一种松动现象。
当发生机械松动时,除振动不稳定外,相位同样存在不稳定或突变现象,当结合面松动时除利用振动幅值进行判别外,还可利用相位差特征,如图如果
连接紧密时,期间是没有相位差的,若出现松动,必定产生相位差,甚至出现180度反相特征,利用相位差异特征往往比振幅差异特征更为有效。
振动与负荷的关系尤为明显,空负荷时由于扭矩相对较小,振动表现不突出,一旦带上负荷扭矩增大设备所承受得力就会增大,其主要表现形式振幅就会增大,且表现在刚度薄弱部位,一般也就是松动部位。
最简单的例子一台电机空试的时候振动非常好,但带上负荷后振动增大,往往电气人员与机务人员相互扯皮,其实某部位松动是这种现象主要原因之一,当然也可能存在其他故障,如电气方面的问题,摩擦问题,同样带负荷后振动会增大。
如果负荷大小直接导致温度变化,还可能热弯曲有关,但负荷与松动关系是最明显最直接的,其它问题可能与振动存在滞后关系,而松动不会出现这种现象。
机械松动具有明显的方向性,刚度最弱的地方当然振动最大,如果是连接部位结合面松动,垂直振动当然会明显大于其它方向的振动,但不一定垂直振动大与其它方向就一定是松动在成的,还有很多其它原因,比如当支撑是弹性时,一般情况下振动都会大于其它方向。
联轴器平不对中,如果差值表现在上下方向,而轴承座水平刚度较高的情况下则也会表现为垂直振动
松动的处理措施
一般松动情况之只要把松动的零部件紧固就可以了,但最难处理的可能是过盈不足的问题了,通常需要更换部件,甚至对大轴进行修复处理。
如果松动不是很厉害,而且停机处理会严重影响生产,这时候可以用提高平衡精度降低振动幅值,刚才我们说过了松动主要是放大了不平衡量,但是没
有足够的平衡经验是做不下来的,完全按仪器程序操作,只会使振动越来越大。
所以需要经验成分很大。
当存在严重松动时,做平衡几乎是不可能的,无论经验多么丰富,由于刚度的严重不足可能导致设备转速频率与支撑系统频率比值大幅度缩小,虽然没有引起共振,但却造成严重的非线性振动。
遇到这种情况时,只能先处理松动故障。
共振特征:
两种相同频率的振动重合时所产生的振动,就是共振。
两种频率相近的振动的叠加叫拍振。
主要出现在两种相邻设备上,这两种设备转速相差无几,同时有存在着振动传递。
当共振产生的时候,唯一限制振幅的因素就是阻尼,摩擦阻尼、结构阻尼、流体阻尼是三种主要形式,如果没有阻尼的存在共振时振幅将无限大。
共振识别最有效的方法是使用波德图,所谓波德图就是升速或降速过程中形成的振幅和相位曲线,我们查看升速或降速曲线,以及相位的变化情况,如果发生共振,一般情况下在100转的范围内振幅变化很快,也就是振幅增大非常快,当转速越过共振点时振幅同样会快速下降,这基本就可以确定是共振的存在,但不是绝对的,有些其它原因同样存在这种现象,比如存在阀值的振动都会出现类似现象,只是现场遇到的时候比较少而已,如果我们再加上相位特征就可以完全进行确定,如果是共振,那么其相位在共振的时候必定会准确变化90度,其它形式的振动可以使相位发生变化,但不会是准确的90度,如果上述振幅和相位变化同时存在,必定是产生了共振。
共振还有一个典型的特征,那就是轴承座的垂直和水平相位差相差0度或180度,属于典型的定向振动,当然定向振动不一定就是共振,也会对应着其它的原因,但共振的时候一定会产生0度或180度的相位差。
前面我们说过,常见的共振形式都是以转速频率的形式表现在振动频谱上,而且其它频率分量几乎可以忽略不计,也有另外一种共振形式,常见的就是油膜振荡,由油膜振荡的原理可知它始终是接近转速频率的一半,所以产生油膜振动的必要条件之一是转子必须是柔性转子,而且1/2的转子转速能够达到或超过转子一阶固有频率,这时候才能产生油膜振荡,所以临界转速以下运行的刚性转子我们基本不必考虑这个原因。
确定了原因是共振后就可以采取相应的处理措施。
对于转频共振总的处理原则就是避开转速频率,设备基础的支撑,除柔性支撑外,其它刚性支撑其支撑频率应该远高于额定转速频率,若发生支撑共振,说明支撑本身设计或安装有问题,刚度远远不够,应该增加支撑刚度。
对于变频运行的设备,可以避开共振转速,从而达到消除共振的目的,但如果需要的负荷正好在共振转速上就避不开了,所以根除方法还是增加刚度。
还有一个共振的临时处理措施是提高平衡精度,提高转子平衡精度可以有效减小共振对振幅放大,但其实这也是一种临时处理措施。
需要强调的是切不可松开地脚降低刚度来避开共振,此方法对设备安全运行极为不利。