设备故障诊断技术详解

按振动频率分类
机械振动
低频振动：f < 10 Hz 中频振动：f = 10-1000 Hz 高频振动：f > 1000 Hz
振动的一般分类
振动三要素及其 在振动诊断中的应用
构成一个确定性振动有3个基本要素，
即振幅d、频率f 和相位φ。
当然，振幅不仅用位移，还可以用速 度和加速度。要特别说明一个与振动有关 的量就是速度有效值 ，也常被称为速度均 方根值。这是一个经常用到的振动测量参 数。目前许多振动标准都是采用 作为判 别参数，因为它最能够反映振动的烈度。
2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或 腐蚀性气体（液体）；
3）周围环境：有无严重的干扰（或污染） 源存在，如振源，粉尘、热源等。
4.设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。
5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设
备百度文库障记录档案等。
二. 确定诊断方案
在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。 诊断方案应包括以下几方面的内容。
时域分析又包含有：波形图，自相关，互相关，轴 心轨迹、轴心位置等。
齿轮故障波形图具有明显的冲击特征
频域分析又包含有： 幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。
幅值谱分析 是故障诊断 的基本工具
倒谱上的谱线 是幅值谱中的 周期性谱线族
相域分析包含有：相位谱等 相位谱
另外，还有三维功率谱，细化谱等等
三维功率谱又叫三维谱阵、转速谱图、功率谱场、 瀑布图等。是机器在起动或停车过程中，不同转速下 功率谱图的迭加。纵坐标为机器的转速，自零升到额 定转速（起动）、或从额定转速降到零（停车）；横 坐标为频率；竖坐标为振幅。三维功率谱是描述机器 瞬态过程的有利工具。对机器振动做三维功率谱分析， 可以了解机器通过临界转速的振动情况，用来确定监 测对象的固有频率判定是否存在不平衡等故障。
信号处理的基本方法有：时域分析，幅域分析，频域 分析和相域分析。
时域分析 ------ 就是对信号在时间域内的分析或 变换；
幅域分析 ------ 就是对信号在幅值上进行各种分 析；
频域分析 ------ 就是要确定信号的频率结构，即 弄清楚信号中都包含有哪些频率成分及各频率成分的 幅值大小；
相域分析 ------ 就是进行相位值测量及对相位随 时间的变化进行分析。
1. 选择测点 测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信
息的窗口。诊断方案正确与否关系到能否所需要的真 实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解 的基础上才能根据诊断目的恰当地选择测点，具体要 求如下：
1）对振动反映敏感
所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少 信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料 等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播 途的能量损失。
诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验证 等3个环节，具体分为6个步骤来介绍。
一. 了解被诊断的对象 了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。概括起 来，对一台被列为诊断对象的设备要着重掌握4个方 面的内容：
⒈设备的结构组成 1）搞清楚设备的基本组成部分及其联接关系。一台
完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（也叫 做辅机，大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮机、 水轮机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。要分 别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的形式， 画出结构简图。
来较大的经济效益和良好的社会效益。
振动诊断的基本知识
振动是物体运动的一种形式，通常是 指物体经过其平衡位置而往复变化的过 程。
振动有时对人类是有害的，但有时人 们可以利用振动来为我们服务。
只要是运转的机器，都或多或少地发 生振动，因此，振动诊断在各种诊断方 法中所占的比例最大，一般可达60%70%。
设备状态监测与故障诊断技术 基础知识
郑州恩普特设备诊断工程有限公司
设备故障诊断技术的含义
在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌 握设备的运行状态，判定产生故障的部位和原因， 并预测预报未来状态的技术。是防止事故的有效措 施，也是设备维修的重要依据。
应用设备故障诊断技术的目的：
采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的： ⑴ 保证设备安全，防止突发事故； ⑵ 保证设备精度，提高产品质量； ⑶ 实施状态维修，节约维修费用； ⑷ 避免设备事故造成的环境污染； ⑸ 提高企业设备的现代化管理水平，给企业带
振动三要素及其 在振动诊断中的应用
幅值反映振动的强度，振幅的平方常 与物质振动的能量成正比，振动诊断标准 都是用振幅来表示的。
同样的振幅其频率越高，对机组损坏 程度越大，因此不同转速的机组定义的振 动标准值不同。
当频率和频率一定时，相位的大幅偏 移就是故障（异常）的征兆。
振动信号处理
所谓振动信号处理，就是对振动波形进行加工处理， 抽取与设备运行状态有关的特征，以便对设备状态 实施有效的判别。
Ⅰ－原动机（电动机） Ⅱ－传动系统 Ⅲ－工作机（引风机） ①、②－电动机滚动轴承 ③、④－引风机滚动轴承
2） 必须查明各主要零部件（特别是运动零 件）的型号、规格、结构参数及数量等，并 在结构图上表明或另予说明。这些零件包括： 轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶 轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。
三维谱阵图是分析机组转子－支撑系统 动力学特性和非稳定区域监测的主要工 具。
所谓细化谱，就是把一般频谱图上的某部分频段沿频 率轴进行放大后所得到的频谱。采用细化谱分析的目 的是为了提高图象的分辨率。从功能上看，细化谱的 作用类似于机械制图中的“局部放大图”。
一般的频谱图
其某频段的细化谱
现场测试诊断的实施步骤
2）适合于诊断目的
3）符合安全操作要求
因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问 题。
4）适合于安置传感器
2. 机器的工作原理及运行特性
主要了解以下内容：
1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还 是往复运动；
2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性 运动；
3）转子运行速度：低速(< 10 Hz)、中速 (10-1000 Hz)还是高速(>1000 Hz)，匀速 还是变速等等。
3. 机器的工作条件
1）载荷性质：均载还是冲击载荷；