旋转机械振动分析

二、 对象设备的选择 从效率和效果方面来看，将工厂内所有设备都作为简易诊断对象
是不可取的。从技术方面看，有可以诊断的设备也有不可诊断的设备。 因此选择对象设备时必须充分探讨，选择标准如下：
1） 与生产直接有关的设备 2） 虽然是附属设备，但故障引起的破坏性大的设备 3） 由于故障，有再次损坏可能性的设备 4） 维修成本高的设备 三、 检测周期 为使机械设备的异常在初期阶段就能被发现，必须对设备进行定 期检测，检测周期的长短要视异常程度大小而定。异常严重的必须缩 短检测周期。这一点非常重要，但是，不看必要性，过分缩短检测周 期是不经济的。 决定检测周期时必须注意： ·设备过去的异常履历和发生异常的周期
如果滚动轴承内圈、外圈或滚动体 有损伤，那么，在滚动中，各部件相互接触时会发生机械冲击，从而 产生冲击脉冲，随着损伤程度的不同，冲击脉冲值也不同。
以振动方式取得的冲击脉冲如图（1）所示的那种高频衰减振动 波形，因此，轴承损伤可根据这种振动加速度来诊断（振幅越大，说 明损伤越严重）。
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（一） 用图 2（a）所示的冲击波形峰值（p）或用图 2（b）所示 的冲击波形绝对值处理后的平均 值（A）都能诊断异常，基本上是 一致的。一般情况下，考虑到显示 值的稳定性，用平均值进行诊断。 但转速低时（300rpm 以下）平均值 变动小、正常、异常难以判断。因 此，用峰值进行诊断较好。
a 值以下：正常 b 值以上：危险 例：转速 600rpm，轴径 70mm 时，图中判定值是： 正常 0.18 以下 危险 0.56 以上 八、 简易诊断注意点 （一） 不同种类的滚动轴承有异常时往往产生高频振动和低频振 动，因此诊断异常时要用速度档测低频振动，用加速度档检测高 频振动，根据两者结果进行诊断很重要。 （二） 检测点最好是轴承外壳部位，测振动速度时，水平、垂直、 轴向三个方向都测，测振动加速度时，选三个方向中的任意一个。 （三） 应尽可能两个标准（绝对判定基准、相对判定基准）都参 考。 （四） 滚动轴承如本身无异常，只是润滑不良，则振动电平（尤
检测点最好是在轴承壳体部位，应选择探头与机械接触良好。刚 性高的部位作为测点，测低频振动时，三个方向都测（轴向、水平、
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垂直），一般轴向和水平向都在轴心同高度测。要求在三个方向测是 因为各种故障引起的振动发生在不同的方向上。例如，不平衡一般是 水平方向振动出现异常，不对中是轴向，松动是上下方向。但测高频 振动时，只要选择最容易测的一个方向即可（一般是垂直方向），这 是因为滚动轴承上产生的振动是全方位各方向传递的。
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·设备的劣化速度 对过去有异常履历的设备，检测周期应为发生周期的 1/10 以下。
而象磨损故障这一类劣化是慢慢进行的设备，检测周期即使长一点也 是足够的。但是对于高速旋转体，故障一旦产生立即会导致故障的设 备，希望每天检测或在线监测。
以下是各类设备的标准检测周期（是一个基本周期），如检测数 据变化加剧或达到判定基准的注意区域时，必须缩短检测周期。
c. 当检测值等于 Md 时，对象设备达到危险状态，这时，判定为 正常状态的概率仍有 15.9%。
为减少判断误差，应遵守各项注意事项进行检测，这些注意事项 对任何一种检测值的分散性都减小的（用标准差的平方表示检测值的 分散程度）。特别是取三次读数的平均值作为检测值时，分散性就减 小到 1/3，误判概率就能降低。 ·从正常状态的振动测定结果求得的 Mc 和 Md 这些标准，还有待于根 据设备特征，过去的维修数据，今后的维修数据，实施维修的状况， 再求得最佳的绝对判定基准。（通过过去与现在的实际情况而定出） （三） 相互判定基准
相互比较判断。 七、从长期维修的数据中得到经验： （一） 绝对判定基准
当被诊断的设备设有本身的绝对判断基准时，先用如下的判断基 准诊断
设备
良好
注意
危险
10～300KW （中型机）
M<1
1≤M<7
M≥7
300 rpm 以上
300KW 以上（大型机）
M<2
2≤M<11
M≥11
300 rpm 以上
M——检测值的平均值（单位 mm/s）（三次测量值平均）
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其是高频振动电平会增大）因此，只凭振动大这一点不能马上判 断为异常。首先要确认润滑状态。缺油时，给油后再测（给油后 数小时——数天后检测）。 九、 劣化倾向管理表
该表目的是记录和保存检测值，以便根据过去的检测记录来制定 今后的维修计划，这类倾向管理表要制作得使用者容易管理。下面事 项必须记入，这样一旦中途换人或发生异常时要做精密诊断都是有用 的。
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（二） 相对判定基准 当绝对判定基准不适用时，可用下述方法求得判定基准值来判
断设备有无异常。 1）相对判定基准值确定程序如下： ·先确认对象设备是在正常状态 ·然后确定检测点 ·在同一测点上测 25 次以上（每次重新接触测定） ·每个测点，从测定值计算平均值（Mg）和标准差（σ）
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·用下式，可求得达到注意状态的平均值（MC）以及达到危险状 态的平均值（Md）。
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不良状态。 绝对标准是经过大量振动试验，现场振动测试以及一定的理论研
究而总结出来的标准。 （二）相对判定基准 同一部位定期检测，将正常时的振动值作为初始值，看定期检测
值是初始值的几倍，以此来判断设备状态。 一般振动值为原始基准 2 倍时，需加强监测，低频振动增大到原
始基准 4 倍时需检修，高频增动增大到原始基值 6 倍时需检修。 （三）相互判定基准 同种设备有多台时，可在同一条件（运转，基础）下检测，进行
2.振动频率与旋转频率一致。
1.联轴器连接的两轴中心线偏移。
2.振动频率与旋转频率一致或与旋转频率
成倍
1.基础螺丝松动或轴承磨损引起的振动。
2.振动频率含有旋转频率的高次成分。 1.常发生在定制给油的滑动轴承上。 2.是因轴承的力学特征引起的振动。 3.振动频率是轴的固有频率。 1. 在泵、风机等产生压力的结构中，每次
同一规格各设备在同条件下，有多台运转时，在设备同一部位检 测相互比较，由此掌握设备的异常程度。 注：适用于所有滚动轴承的绝对判定标准是不存在的。因此，设备维
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护中绝对判定标准和相对判定标准都需要。从两方面综合进行探讨。 （四）绝对判定基准一例：
1）直线连接转速轴和轴 径交修正轴一点 2）从此点引纵线交 A、B 线上两点 3）再引二横线交 a、b 二点，即为判定基准：
测量点选择大多数情况从效率方面考虑，并结合设备结构的特 点，目的要最容易测到所产生的劣化现象。测点选好，检测的方向也 限定了。确定测点后，每次在同一点检测这一点非常重要，因对高频 振动而言，检测点位置差数 mm。振动显 示值可相差 6 倍，另外，检测面状态影 响很大，必须除去检测点的油漆和油污， 选尽可能平滑的面作为测点(冲孔作标 记号不好，接触不好)。 五、 简易诊断原理
一、 旋转机械运转产生的振动 机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械
运转时产生的振动也是同样的。轴系异常（包括转子部件）所产生的 振动频率特征如下：
发生频率 低频
中频
主要异常现象 不平衡 不对中
松动 油膜振荡 压力脉动 叶轮叶片 通过振动
振动特征 1.转子轴心线周围质量分布不均匀。
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·用 Mc 作注意状态基准，Md 作为危险 状态基准时:
a. 尽管设备处于正常状态，但判定 为不明状态的概率仍有 2.3%，判 定为危险状态的概率仍有 0.1%
b. 当 对 象 设 备 处 于 不 明 状 态 时 ， （检测值等于 Mc 时）判定正常 或不明状态的概率各为 50%，判 定为危险状态的概率为 15.9%
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注：1）如以上设备范围内此基准不适用时，可用相对判定基准或 相互判定基准
2）在轴承部位（V、H、A 三向）各测三次振动值。 3）将每点所测的三次数据平均，求得 M 值，再判断设备状 态。 根据高频振动诊断滚动轴承损伤的绝对判定基准。目前有几个正 在使用，这些绝对值判定基准都是根据以下事项制成的。 ·异常时振动现象的理论考察（特征频率、公式等） ·根据测试，搞清振动现象（波形图、频率图等） ·检测数据的统计评价（多次检测取平均值） ·国内外参考文献，振动标准的调查（参考图谱，参照标准等）
涡轮通过涡壳部位，流体、压力变动。 2. 当压力机构有异常时就产生压力脉动。 1. 轴流式或离心式压缩机中，透平运行时，
由于动静叶片间干涉。 2. 叶轮和导叶间干涉,喷头和叶轮间干涉
引起的振动。
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高频
气浊
流体音 振动
Fra Baidu bibliotek
1.流体机械中，由于局部压力降低，产生气 泡，气泡压力增高，破灭时即产生高频振动 并有音响。 1.流体机械中，因压力机构异常或密封机构 异常等产生的一种涡流，一般是随机高频振 动和音响。
（二） 另外。看峰值、平均值的大小关系（即 P/A 比值大小关系）， 也可以大致判断轴承异常。如图 3（a）所示，P/A 值大时，轴 承有损伤。图 3（b）所示，P/A 值小时，往往是润滑不良或者 有磨损异常。
六、 判定标准 判断旋转机械设备是否正常的标准一般有以下三种，对具体设备
选用哪种判定标准，必须充分探讨。 （一）绝对判定基准 同一部位的检测值与绝对判定基准比较，判定设备是良好/注意/
透平压缩机（气轮压缩
高速旋转机 机）
械：
煤气透平机（燃气轮机）
蒸汽透平机
一般旋转机 泵、风扇、鼓风机
械
蒸汽透平机
每日 每周
一般情况下，轴承劣化初期，劣化是慢慢进展的，这时如不作适 当处置，劣化就会激烈进展，因此，对轴承来说，检测周期应比其它 设备或部件短，尽可能每天检测较放心。另外，检测周期不应固定不 变。如果，检测值同判定基准对照处在很正常状态时，则周期可固定 不变，但当进入注意区域时，检测周期应缩短，这一点很重要。 四、 检测诊断点：
注意域的平均值（Mc）=Mg+2σ 危险域的平均值 (Md) =Mg+3σ 但是，也有可能刚超过 MC 时，就到了危险状态，这样正常和危险 就不明确了。所以划出一个注意区域：检测值在 Mc 以下时判为正常； 在 Mc 和 Md 之间即为正常和危险不能确定的状态（不明状态或注意区 域）。 2）利用上述基准进行设备诊断时，应注意以下几点： ·在同一测点测三次，将三次平均值作为检测值和相对判定基准比 较、判定。 ·检测时在同一位置，按压力大小和方向都不变。 ·求 Mc 和 Md 时，假定不明状态和危险状态时检测值分布的标准差同 正常状态时是同样的（σ相同）
1） 工厂名称（设备号） 2） 设备名称 3） 主要设备规格（转速、输出功率、轴承型号等） 4） 简单的设备结构图 5） 检测参数 6） 检测位置、方向 7） 检测周期（大多数设备发生振动原因是不平衡，所以 一般检测周期为一个月） 8） 判定基准 9） 初期值（正常值也行） 10） 测试备件 11） 检测值（时间、数值） 12） 维修实绩 13） 劣化倾向管理图表