《故障诊断》讲稿第三章

大型旋转机械状态监测与故障诊断讲义深圳市创为实技术发展有限公司二00五年十二月目录第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义 ......................................二、大机组状态监测与故障诊断常用的方法 ............................1．振动分析法...................................................2．油液分析法...................................................3．轴位移的监测.................................................4．轴承回油温度及瓦块温度监测 (5)5．综合分析法................................................... 三、有关振动的常用术语 ............................................1．机械振动.....................................................2．涡动、进动、正进动、反进动、弓状回转.........................3．振动的基本参数—振幅、频率、相位.............................4．相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动...........................5．径向振动、横向振动、轴向振动.................................6．刚度、阻尼、临界阻尼.........................................7．临界转速.....................................................8．刚性转子、挠性转子...........................................9．挠度、弹性线、主振型、轴振型.................................10．通频振动、选频振动、工频振动................................11．谐波、次谐波................................................12．同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动..................13．共振、高次谐波共振、次谐波共振..............................14．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15．自由振动、受迫振动、自激振动、参变振动......................16．高点、重点..................................................17．同相振动、反相振动..........................................18．机械偏差、电气偏差、晃度....................................19．旋转失速、喘振..............................................20．半速涡动、油膜振荡..........................................第二节状态监测与故障诊断的基本图谱一、常规图谱 ......................................................1．机组总貌图...................................................2．单值棒图.....................................................3．多值棒图.....................................................4．波形图.......................................................5．频谱图.......................................................6．轴心轨迹图...................................................7．振动趋势图...................................................8．过程振动趋势图...............................................9．极坐标图.....................................................10．轴心位置图..................................................11．全息谱图....................................................二、启停机图谱 ....................................................1．转速时间图...................................................2．波德图.......................................................3．奈奎斯特图...................................................4．频谱瀑布图...................................................5．级联图.......................................................第三节故障诊断的具体方法及步骤一、故障真伪的诊断 ................................................1．首先应查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整...........2．其次应查看探头的间隙电压是否真实可信.........................3．应查看相关的运行参数有无相应的变化...........................4．应察看现场有无人可直接感受到的异常现象.......................二、故障类型的诊断 ................................................1．振动故障类型的诊断...........................................主要异常振动分量频率的查找步骤及方法............................根据异常振动分量频率进行振动类型诊断...........................2．轴位移故障原因的诊断.........................................三、故障程度的评估................................................四、故障部位的诊断................................................五、故障趋势的预测................................................第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。

第1章绪论1.1 设备故障诊断的定义、背景和意义一、定义故障：机器丧失了它应有的功能破坏性故障：完全（立刻）丧失功能功能性故障：降低功能而未完全丧失操作故障：人为操作失误引起产生原因：人误、正常磨损、疲劳、达到寿命、环境影响等诊断：根据设备运转过程中产生的各种信息，判断设备是否正常运转。

设备故障诊断：识别机器（包括设备、工程结构及工艺过程）是否发生了故障，并进行失效分析，达到预防、改进设计的目的。

设备技术诊断：定量地识别系统的运行状态。

（更广泛地高度理解）包括：1、状态识别指对设备当前的运行状态做出是正常、异常或是故障的判断。

其实施是将经信号处理得到的待检模式与故障档案库中的样板模式比较，利用相应的判决规则，判定设备的当前状态（简易诊断）。

2、故障分析（失效分析）指设备被初步判有故障后，对故障发生的部位、类型、原因等方面做出进一步的分析。

从设备维修的角度，哪些部位需要维修以及如何维修等是状态识别所不能解决的问题。

从众多的杂乱的故障现象（各种信息）中，通过对各类故障特点的了解，对故障机理的深入研究，利用所能用的经验和理论进行分析，得出诊断结论。

3、趋势分析利用有关预测技术对设备当前的状态在今后一段时间内的发展趋势作出估计，即设备还能维持工作多久？在进行趋势预测时，往往借助于一般规律如惯性规律、相似规律、相关规律、概率规律等。

二、背景“诊断”术语应用于许多领域，如医学、环测、企业状态评价等。

1.生产技术的发展需要，设备复杂化、技术高密等及维修费用大幅上升，对设备的高要求显示了故障诊断的重要迫切。

2.现代检测技术、识别理论、计算机技术等多学科的发展把信号分析技术推向新的高度。

设备系统零件的可靠性工程的发展，对零件失效理论的研究为诊断提供了前提条件。

别的领域诊断理论、方法、技术、仪器等新成就的借用。

三、意义设备监测传统方法：靠人的眼看、耳听、手摸等感官手段，凭经验来判断，显然具有很大的局限性。

1、设备的维修方式：事后维修在设备已发生功能性故障以后才进行维修，是一种不足维修方式，即未能及时消除故障以至发展到设备功能破坏的维修。

目录第一章设备状态监测和故障诊断技术综述1 设备状态监测和故障诊断作用和意义 (1)2 设备状态监测和故障诊断的定义 (2)3 设备维修方式的演变及发展趋势 (4)4 描述机械设备状态的参数及其测量方法 (7)思考题（7）第二章设备振动诊断的理论基础1 机械振动基本知识 (8)2 振动幅值表达方式 (9)3 简谐振动的三要素 (11)4 振动检测中位移、速度和加速度参数的选择 (12)思考题（14）第三章设备故障基本分析方法1 信号的时域分析 (15)2 信号的频域分析 (15)3 趋势分析 (17)4 倒频谱分析 (20)5 共振解调 (21)思考题（23）第四章常见设备故障种类与典型频谱1 不平衡 (23)2 不对中 (25)3 机械松动 (27)4 轴承故障 (29)5 齿轮 (37)思考题（40）第一章设备状态监测和故障诊断技术综述1 设备状态监测和故障诊断的作用和意义设备状态监测和故障诊断技术产生、发展并广泛应用的驱动力来自三个方面的因素。

即：流程工业生产的现实需要、测试技术和仪器的发展完善和国家相关的政策。

首先，设备状态监测和故障诊断技术的产生和发展是企业实际需要的结果，主要是设备的安全性、维修成本的压力。

20世纪60年代以来，随着电子技术和计算机技术的快速发展，工业生产越来越现代化。

设备和生产朝着大型化、高速化、自动化、连续化、智能化、环保化等方向发展。

一方面设备更加精密复杂，许多故障很难靠人的感官发现，而且有些设备精密复杂，不允许随便解体检查；另一方面设备突发性事故造成的损失越来越大；三是设备的维修成本占总的生产成本越来越大。

所以追求设备的高可靠性和最合理的维修方式是企业设备工程管理的焦点。

从技术背景方面看，20世纪60年代是计算机技术、电子测量技术和信号处理技术飞速发展的年代，FFT算法语言的出现，把信号处理分析技术从硬件到软件，推向了全新的高度。

此外可靠性工程、零部件失效机理的研究等，都为设备状态监测和故障诊断技术的产生和发展创造了有利条件。

大型旋转机械状态监测与故障诊断讲义深圳市创为实技术发展有限公司二00五年十二月目录第一节状态监测与故障诊断的基本知识4．轴承回油温度及瓦块温度监测 (5)第一节状态监测与故障诊断的基本知识1.进包含了丰富的机械及运行的状态信息，它既包含了转子、轴承、联轴器、基础、管线等机械零部件运行中自身状态的信息，又包含了诸如转速、流量、进出口压力以及温度、油温等影响运行状态的信息；第三，振动信号易于拾取，便于在不影响机组运行的情况下实行在线监测和诊断。

因此，振动分析法是旋转机械故障诊断中运用最广泛、最有效的方法，同时也是大机组故障诊断的主要方法。

采用振动分析法，可以对旋转机械大部分的故障类型进行准确的诊断，如转子动不平衡问题、转子弯曲、轴承工作不良、油膜涡动及油膜振荡、转子热不对中、动静件摩擦、旋转失速及喘振、转轴的横向裂纹、机械松动、结构共振等等。

2.油液分析法油液分析法是对机组在用润滑油的油液本身及油中微小颗粒所进行的理化分析。

通过对润滑油的粘度、闪点、酸值、破乳化度、水分、机械杂质、液相锈蚀试验、抗氧化安全性等各种主要性能指标的检验分析，不仅可以掌握润滑油本身的性能信息，而且也可以了解到机组轴承、密封的工作状况。

尤其是对油液中不溶物质，主要是微小固体颗粒所进行的铁谱分析、光谱分析、颗粒计数，可以识别油液中所含各种颗粒的化学成分及其浓度、形貌、尺寸，从而对润滑、特别是轴承合金、轴颈、浮环、机械密封的动静环、油封、油档、等摩擦付的磨损状态进行科学的分析与诊断。

因此，油液分析法也是大型旋转机械故障诊断中的一个重要方法。

3.严重时所4.82℃。

另外，5.1.“振动三要素”—振幅、频率、相位加以描述。

例如，机器箱体的颤动、管线的抖动、叶片的摆动等都属于机械振动。

2.涡动、进动、正进动、反进动、弓状回转涡动是转动物体相对于平衡位置所作的旋转运动。

旋转机械转子的实际运动状态是，一方面绕着本身的轴线旋转（自转），另一方面整个轴线又绕着某一平衡位置同时在做旋转运动（公转）。