旋转机械振动分析案例PPT课件

格式：ppt
大小：2.78 MB
文档页数：51

下载文档原格式

旋转机械振动分析案例 ppt课件

d.保持架故障： f (Hfz0 ) { fi [1 d (cos) / D] fo[1 d (cos) / D]} / 2
式中：
n径-滚、动α-体接数触、角f、r-内ffi0、外f环o12几相f分r (对1别转为Dd速内co频外s率环) 、转d速-滚频动率体，直二径者、方D向-节一圆致直
ppt课件
19
波形出现“削顶”
丰富的高次谐波
ppt课件
20
滚动轴承故障的振动诊断及实例
1. 滚动轴承信号的频率结构滚动轴承主要振动频率有：
（1）通过频率当滚动轴承元件出现局部损
伤时（如图中轴承的内外圈或滚动体出现疲劳剥落坑），机器在运行中就会产生相应的振动频率，称为故障特征频率，又叫轴承通过频率。
ppt课件
23
该机组自1986年1月30日以后，测点③的振动加速度从0.07g逐渐上升，至6月19日达到 0.68g，几乎达到正常值的10倍。为查明原因，对测点③的振动信号进行频谱分析。
轴承的几何尺寸如下：轴承型号：210；滚动体直径：d＝12.7mm；轴承节径：D＝70mm；滚动体个数：z＝10；压力角：＝00。
um P－P
H
85
30
V
15
6
A
28
28
ppt课件
15
振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在松动。
ppt课件
16
停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗地脚螺栓没有上紧，原因在于预留热膨胀间隙过大。后来按要求旋紧螺母，振幅则从85μm下降至27μm，其余各点的振动值也有所下降，实现了平稳运行。

旋转机械振动及频谱分析.ppt

图10两个相差90度相位角振动的质量块系统
图11 两个相差180度相位角振动的质量块系统
什么是振动相位？
振动相位是以角度为单位，通常是利用频闪灯或光电头测量得到。下图给出了，振动相位与机器振动间的关系。
在左侧图中，机器上的轴承1和轴承2之间的振动相位差为0度（同相振动），而在右侧图中的机器，轴承1和轴承2之间的振动相位差为 180度（反相振动）。
什么是振动
当有一个作用力施加在质量块上时，如向上托起质量块，如图二所示，质量块向上运动，弹簧在这个力的作用下被压缩。
图2 质量块被一个向上的力激励
图3 撤除作用力后质量块的响应
一旦这个质量块达到上部极限位置时，撤除作用力，质量块开
始下落。质量块将下落通过平衡位置而继续向下运动到它的下部极限位置处如图三所示。
图9 两个同相位振动的质量块振动系统
什么是振动相位？
图10给出了，两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块超前#1质量块1/4周（或90度）运动，或#1质量块相对滞后#2质量块90度。
图11给出了同样的两个质量块，相位差为180度时的振动情况，在任何时刻，#1质量块向下运动的同时，#2质量块向上运动。
1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。

机械振动案例分析_PPT课件

要机器运行，这些激振力矩就存在强迫扭振就持续发生，使得轴在运转时产生剧烈振动。
曲轴的破坏
曲轴按照激振的频率进行强制振动，当激振频率与曲轴本身的固有频率相同时，就会产生共振。当扭振应力超过轴系所能承受的应力时，曲轴将产生断裂。
防止曲轴破坏的解决办法
振动的利用
“振动利用工程学” 是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多，在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作以及在人类日常生活过程中。
限制有害的振动，利用有益的振动
谢谢观看
机械振动的发展历史振动带来的危害及其控制振动的利用
振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中最重要的研究领域之一。
机械振动的发展历史概述
人类对振动现象的认识有悠久的历史，早在公元前6世纪,Pythagoras发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一半可发出高一音阶的音符，战国时期的古人已定量地总结出弦线发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增加一份可确定相隔五度音程的各个音，公元前6世纪成书的《旧约・约书亚记》记载共振现象,城墙在齐声呐喊中塌陷; 成书于战国时期的《庄子・徐无鬼》更明确记载了共振现象 “鼓宫宫动,鼓角角动,音律同矣”;成书于公元2～5世纪的《犹太法典》第二章也描述一种共振象,“公鸡把头伸进空的
高架桥上的吸声屏障
高架桥上的吸声与隔振组合屏障
在坦克炮塔内，陀螺仪、加速度计及角度传感器不断地测定各种运动载荷，车载计算机根据这些信息计算并发出抵消这些运动的控制指令，通过伺服系统使炮塔相对于底盘水平转动、火炮相对于炮塔高低俯仰，从而使坦克即使在不断颠簸的运动中也能将火炮准确地对准目标。

旋转机械振动分析案例ppt

案例详细阐述旋转机械振动分析案例的具体内容，包括振动信号的采集、处理和分析过程，以及所涉及的实验设备、操作步骤和数据处理方法等。
案例分析与结论：对案例进行分析，包括对振动信号的特征提取、原因诊断和解决方案等，并得出结论。
研究成果与展望
研究成果展示
展示旋转机械振动分析案例的研究成果，包括所取得的实验结果、数据分析方法和结论等。
采用振动隔离和减震技术
总结词
采用振动隔离和减震技术
详细描述
采用振动隔离和减震技术可以有效地减少机械振动对周围环境和设备本身的影响。这包括使用弹性支承、阻尼材料和减震器等措施。
05
案例总结与展望
案例总结
案例背景介绍：介绍旋转机械振动分析案例的相关背景，包括旋转机械的应用领域、案例的来源和目的等。
通过数学建模，可以求解振动系统的稳态和瞬态响应，为后续的振动分析和控制提供依据。
旋转机械振动问题的仿真模型
01
02
03
旋转机械振动问题的仿真模型是通过计算机模拟来再现旋转机械的振动现象。
该模型基于力学和数学模型，通过数值计算方法求解振动系统的动态行为。
通过仿真建模，可以在计算机环境中模拟振动系统的性能，预测不同条件下的振动响应，为优化和控制提供支持。
的重要基础设施。
旋转机械的稳定性和可靠性对于生产Leabharlann 全和经济效益具有重要意义。
旋转机械振动问题的定义
旋转机械振动是指机械设备在旋转过程中产生的偏离平衡位置的位移或速度变化。
振动可能导致设备部件的疲劳、磨损和性能下降，甚至引发重大事故。
旋转机械振动问题是一个复杂的技术难题，涉及机械、力学、电气等多个学科领域。
04

机械故障诊断—Ch旋转机械的振动监测与诊断授课PPT

旋转机械的故障可能导致生产中断、设备损坏和安全事故。
振动监测与诊断的方法
振动监测是通过测量和分析设备的振动信号来评估其运行状态的
方法。
振动诊断则是基于监测数据，通过信号处理、特征提取和模式识别等技术，对设备的故障进行诊
断和预测。
振动监测与诊断是实现旋转机械故障预警和预防性维护的重要手
段。
基于人工智能的方法
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型，可以通过训练学习识别出非线性、复杂的故障特征。
支持向量机
支持向量机是一种分类器，可以通过训练学习将正常状态和故障状态进行分类和识别。
决策树
决策树是一种基于规则的分类器，可以通过训练学习将故障特征进行分类和识别。
CHAPTER 05
CHAPTER 02
旋转机械的振动原理
旋转机械振动的类型
强迫振动
由外部周期性干扰力引起的振动，如不平衡的转子、不均匀的气流等。
自激振动
由机械内部某种自激力引起的振动，如油膜振荡、流体激振等。
随机振动
受到多种随机因素影响的振动，如环境振动、地震等。
旋转机械振动的产生原因
转子不平衡
转子质量分布不均匀，导致转动时产生离心力
振幅
监测机械振动的幅度，判断机械运转的稳定性。
相位
监测机械振动的相位，判断机械运转的协调性。
振动监测的频率范围
低频
通常在10Hz以下，用于监测大型旋转机械和往复机械的振动。
中频
通常在10Hz-1kHz之间，用于监测大多数旋转机械的振动。
高频
通常在1kHz以上，用于监测精密机械和高速旋转机械的振动。
基于模型的方法

旋转机械振动分析案例

波形出现“削顶” 丰富的高次谐波
滚动轴承故障的振动诊断及实例
1. 滚动轴承信号的频率结构滚动轴承主要振动频率有：
（1）通过频率当滚动轴承元件出现局部损
伤时（如图中轴承的内外圈或滚动体出现疲劳剥落坑），机器在运行中就会产生相应的振动频率，称为故障特征频率，又叫轴承通过频率。
各元件的通过频率分别计算如下：
测点A水平方向振动信号的频谱结构图
机械松动
地脚松动引起振动的方向特征及频率结构
实例某发电厂1＃发电机组，结构如图。
1-汽轮机 2-减速机 3-发电机 4-励磁机 ①－后轴承 ②－前轴承
汽轮机前后轴承振动值
①
②
um P－P
um P－PLeabharlann H8530
V
15
6
A
28
28
振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在松动。
取正号，方向相反则取负f号b 。
fb

1 2
D d
f
r
[1

(
d D
)2
cos2

]
实例
一台单级并流式鼓风机，由30KW电动机减速后拖动，电动机转速1480r/min,风机转速900r/min。两个叶轮叶片均为60片，同样大小的两个叶轮分别装在两根轴上，中间用联轴器链接，每轴由两个滚动轴承支承，风机结构如图所示。
群，这是轴承元件的固有频率。图b是低频段的频谱，图中清晰地显示出转速频率（15Hz），外圈通过频率（61Hz），内圈通过频率（88Hz）及外圈通过频率的2 次、3次谐波（122Hz和183Hz），图c是加速度时域波形，图上显示出间隔为 5.46ms的波峰，其频率亦为 183Hz（1000÷5.46＝183Hz），即为外圈通过频率的三次谐波，与频谱图显示的频率相印证（见图4－ 38b），据两个频段分析所得到的频率信息，判断轴承外圈存在有故障，如滚道剥落、裂纹或其它伤痕。同时估计内圈也有一些问题。

旋转机械振动故障分析与治理幻灯

4、真空试验
• 目的：判断振动与真空和排汽温度之间的关系。判断轴承座底部接触情况。 • 方法在较低负荷下进行真空变化后需要稳定一段时间记录真空、振动、汽缸温度等参数
• 现象：振动与真空变化无关真空变化振动立即变化振动变化滞后于真空变化
5、轴承油膜试验
• 目的：验证润滑油对系统稳定性的影响 • 方法：改变油温改变油压记录瓦温、油温、油压、振动等参数 • 现象：无关少量高频成分－供油不足引起乌金摩擦大量低频成分－油膜失稳
• 转子平面运动，轴心轨迹描述了轴颈运动情况。
• 功能轴颈中心位置轴颈运动情况不同故障具有不同形式的轨迹，如不平
衡、不对中、油膜振荡等。
6) 瀑布图
• 不同时刻的频谱图叠加在一起 • 功能：形象地反映了不同时刻振动频谱
变化情况。
7) 级连图
• 不同转速下的频谱图叠加在一起 • 功能：反映了机组启停过程中振动频谱
欢迎交流！
主要内容
• 振动基本概念 • 振动测试方法 • 振动分析方法 • 动平衡理论 • 常见故障特征 • 故障诊断方法 • 机组动力学设计若干问题
一、振动基本概念
振动危害振动三大种类振动三要素单圆盘转子升速过程振动特点多圆盘转子升速过程振动特点振动标准
1、振动危害
四、动平衡原理和方法（II）
• 谐分量法 • 多矢量优化 • 轴系平衡 • 影响轴系振动的因素
1、平衡基本概念
• 轴系各横截面质心不在轴系中心上 • 偏心轮 • 通过加重调整不平衡量
2、不平衡故障特征和判断
• 频谱特征：1x分量 • 波形特征：正弦波 • 幅值、相位稳定 • 轴心轨迹：稳定的椭圆形 • 排除其他相似故障，如：热弯曲、中心

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

该机组自1986年1月30日以后，测点③的振动加速度从0.07g逐渐上升，至6月19日达到 0.68g，几乎达到正常值的10倍。为查明原因，对测点③的振动信号进行频谱分析。
轴承的几何尺寸如下：轴承型号：210；滚动体直径：d＝12.7mm；轴承节径：D＝70mm；滚动体个数：z＝10；压力角：＝00。
d.保持架故障： f (Hfz0 ) { fi [1 d (cos) / D] fo[1 d (cos) / D]} / 2
式中：
n直-滚径动、体α数-接、触f角r-f内0、外f12i、环frf相(1o几对分Dd转c别速os为频内)率外、环d-转滚速动频体率直，径二、者D-方节向圆
转子不对中
联轴器不对中轴承不对中
带轮不对中
平行不对中
角度不对中
实例：
某厂一台离心压缩机，结构如图所示。电动机转速1500r/min（转频为25Hz）。该机自更换减速机后振动增大，A点水平方向振动烈度值为 6.36mm/s，位移D=150μm，超出正常水平。
明显的2X特征
重新对中后2X 基本消失
轴承的特征频率计算：鼓风机转速频率： fr＝n/60=900/60=15(Hz)；轴承内圈通过频率：88Hz 轴承外圈通过频率：61Hz
滚动体通过频率：40.6Hz
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
测点③的时域波形和高低两个频段的频谱。
高频
低频
波形
在图a所显示的高频段加速度的频谱图上，出现 1kHz以上的频率成分1350Hz和2450Hz，形成小段高频峰群，这是轴承元件的固有频率。图b是低频段的频谱，图中清晰地显示出转速频率（15Hz），外圈通过频率（61Hz），内圈通过频率（88Hz）及外圈通过频率的2 次、3次谐波（122Hz和183Hz），图c是加速度时域波形，图上显示出间隔为 5.46ms 的波峰，其频率亦为 183Hz （1000÷5.46＝183Hz），即为外圈通过频率的三次谐波，与频谱图显示的频率相印证（见图4－38b），据两个频段分析所得到的频率信息，判断轴承外圈存在有故障，如滚道剥落、裂纹或其它伤痕。同时估计内圈也有一些问题。
滚动轴承故障的振动诊断及实例
a.外环损坏： f (Hz)fi nfr (1 d cos / D) / 2 b.内环损坏： f (Hz) nfr (1 d cos / D) / 2
c.滚动体损坏： f (Hz ) fr (D / d ){1 [d (cos ) / D]2}/ 2
测点A水平方向振动信号的频谱结构图
机械松动
地脚松动引起振动的方向特征及频率结构
实例某发电厂1＃发电机组，结构如图。
1-汽轮机 2-减速机 3-发电机 4-励磁机 ①－后轴承 ②－前轴承
汽轮机前后轴承振动值
①
②
um P－P
um P－P
H
85
30
V
15
6
A
28
28
振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在松动。
停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗地脚螺栓没有上紧，原因在于预留热膨胀间隙过大。后来按要求旋紧螺母，振幅则从85μm下降至27μm，其余各点的振动值也有所下降，实现了平稳运行。
这个实例的振动过程完整，它给我们的启示在于，判断松动故障，频率特征仍是最重要的信息。此例中因为轴承一侧的螺栓没有上紧，却表现出水平振动大的现象，这再一次证明，振动的方向特征是有条件的，只能作为判断时的参考，应用时必须小心。
波形出现“削顶” 丰富的高次谐波
滚动轴承故障的振动诊断及实例
1. 滚动轴承信号的频率结构滚动轴承主要振动频率有：
（1）通过频率当滚动轴承元件出现局部
损伤时（如图中轴承的内外圈或滚动体出现疲劳剥落坑），机器在运行中就会产生相应的振动频率，称为故障特征频率，又叫轴承通过频率。
各元件的通过频率分别计算如下：
一致取正号，方向相反则f取b 负号。
fb

1 2
D d
f
r

[1

(
d D
)2
cos2

]
实例
一台单级并流式鼓风机，由30KW电动机减速后拖动，电动机转速1480r/min,风机转速900r/min。两个叶轮叶片均为60片，同样大小的两个叶轮分别装在两根轴上，中间用联轴器链接，每轴由两个滚动轴承支承，风机结构如图所示。
①、②－引风机轴承测点 ③～⑤－电机测点
引风机振动速度有效值（mm/s rms）
测点 ①
②
③
④
⑤
方位
H 20.0 4.6 2.5 2.4 －
（26Hz）
V 5.5 3.4 1.0 － 4.5
A 3.7 2.4 1.6 －－
H、V、A分别代表水平、垂直和轴向
测点①水平方向频谱
从频率结构看，测点 ①水平方向的频率结构非常简单，几乎只存在风机的转速频率（26Hz近似于转频）。对比表中测点①、② 振值，可见测点②的振值比测点①要小得多。测点①最靠近风机叶轮，其振动值最能反映风机叶轮的振动状态。据此判断风机叶轮存在不平衡故障。
这个实例，故障典型，过程完整。它的价值在于印证了不平衡故障的一个最重要特征，激振频率等于转频，又通过动平衡测试处理进一步验证了诊断结论的正确性。
不平衡故障的典型频谱特征是工频分量占主导地位
实例2：
某引风机，型号 Y2805-4 型，转速 1480r/min，功率75kW，结构简图见图。
摩擦
高次谐波及其分数倍谐波是摩擦的主要频谱特征
实例：
某厂一台3W－1B1型高压水泵的电动机，转速1485r/min，泵轴转速225r/min，水泵的轴承为滑动轴承，设备运行中发现水泵轴承的垂直方向（V）振动强烈。其振动信号的时域波形、频谱如图所示。
水泵轴承垂直方向的振动波形成单边 “截头”状，频谱结构主要是转频及其高次谐波，都呈典型的摩擦特征。后经检查发现，该轴承由于润滑油路堵塞而形成干摩擦。如此可见，频率分析结合波形观察，是诊断摩擦故障的有效方法。
振动分析技术
目录：
1、旋转机械常见故障的案例分析 2、振动故障识别方法
●旋转机械常见故障的案例分析
——转子不平衡转子不平衡产生的原因及频率特征
不平衡类型
不平衡频谱
转子不平衡
实例1：
某公司有一台电动机，额定转速 3000r/min，运行中发现振动异常，测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如右下图所示。以电动机转频（50Hz）最为突出，判断电动机转子存在不平衡。在作动平衡测试时，转子不平衡量达5000g.cm，远远超过标准允许值。经动平衡处理后，振动状态达到正常。