机械故障诊断技术3_振动信号测取技术
振动实验技术使用方法
振动实验技术使用方法引言：振动实验技术是一种常用的测量和分析物体振动特性的方法。
它有着广泛的应用，从建筑结构的安全评估，到机械设备的故障诊断，都需要借助振动实验技术来进行分析和判断。
本文将介绍振动实验技术的基本原理和使用方法，并结合实例详细阐述振动实验的步骤与技巧。
一、振动实验技术的基本原理振动实验技术是基于物体振动的特性进行研究和分析的。
物体的振动可以通过加速度传感器来测量和记录，而加速度传感器则通过测量物体上的加速度信号来间接获取振动信息。
在进行振动实验时，首先需要安装加速度传感器于振动物体上，然后通过振动信号采集设备将传感器采集到的信号传输到计算机中进行分析。
通过对振动信号的分析和处理，可以获得物体的振动频率、振动幅度等信息。
二、振动实验的步骤1. 实验准备：在进行振动实验前，需要对实验设备进行准备。
首先，确定所需的振动信号采集设备和加速度传感器，并进行相应的校准。
同时，振动物体也需要进行准备，如清洁振动表面、检查固定装置的稳定性等。
2. 传感器安装：将加速度传感器安装到振动物体上。
传感器的位置选择应根据具体实验需求来确定，在选择位置时需要考虑到振动物体的结构和振动特性。
3. 信号采集设置：将振动信号采集设备与加速度传感器连接，并设置采样频率和采样时间。
采样频率应根据振动信号的频率范围来选择，采样时间的长度应足够长以获取充分的振动信号。
4. 数据采集与记录：启动振动信号采集设备，并开始进行数据采集与记录。
在采集过程中，可以通过实时显示振动信号的波形图来判断采集质量并进行必要的调整。
5. 数据分析与处理：将采集到的振动信号传输到计算机中，利用专业的振动分析软件对数据进行分析与处理。
常用的分析方法包括频谱分析、时域分析等。
通过分析和处理振动信号，可以得到物体的振动频率、振动成分等信息。
6. 结果评估与报告：根据分析结果进行结果评估，并编写相应的报告。
报告应包括实验目的、方法、结果、分析和结论等内容，以便后续的参考和应用。
《机械设备故障诊断技术》(设备故障诊断)
机械设备故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
2. 设备故障诊断的特性
（1）多样性
化工过程装置 静设备：如换热器、传质容器、反应器、变换器、塔设备等 动设备：如旋转机器和往复机器等 设备结构不同，工艺参数各异，制造安装差异 使用环境不同，产生各种故障
如离心式、轴流式压缩机、烟气轮机：
工艺气体粉料（催化剂），转子不平衡、振动、摩擦、磨损故障
3.7 高速旋转机械不稳定自激振动故障的分析方法
4 往复式压缩机的故障分析和管道振动 4.1 往复式压缩机的故障类型与故障原因； 4.2 示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
4.3 压缩机的气流压力脉动与管道振动
5 齿轮故障诊断 5.1 齿轮常见故障；
5.2 齿轮故障振动的诊断；
5.3 齿轮故障噪声的诊断
机械设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
1. 设备故障诊断的含义 应用现代测试技术、诊断理论方法 识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度 根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施
设备故障：设备丧失工作效能程度，设备丧失规定性能状态
诊 断：用测试分析技术和故障识别方法
确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科
1.2 设备故障的类型和状态监测技术
2 故障诊断的信号处理方法 2.1 信号处理基础知识； 2.2 旋转机械常用的振动信号处理图形； 2.3 信号的时频分析
3 旋转机械故障诊断 3.1 转子不平衡故障诊断；3.2 转子不对中故障诊断；3.3 滑动轴承故障诊断
3.4 转子摩擦故障诊断； 3.5 浮动环密封故障诊断；3.6 叶片式机器中流体激振故障诊断
机械设备故障诊断技术
机械故障诊断技术2机械振动及信号
机械振动的特征
机械振动有多种特征，如幅值、频率、相位等。通 过这些特征分析振动信号可以判断机械是否存在故 障。
机械振动信号的获取方法
1 加速度法
通过加速度传感器将机器 的振动转化为电信号，再 通过信号分析来判断机械 故障的类型。
3
齿轮故障
振动频率为齿轮转速的整数倍。在小齿轮齿顶位置时振动幅值最大。
机械故障诊断技术的应用案例
类型 齿轮箱 变压器 泵
故障说明 齿轮损伤 噪声异常 泵轴承磨损
振动特征 振动频率相同 振动幅值增大 振动频率变化
总结和展望
机械故障诊断技术的发展是必然趋势，未来将会有更多的技术应用到机械故障的诊断和预测中。深入研究机械 故障的产生原因和振动特征分析方法对于我们提高机械故障诊断技术水平具有重要意义。
机械故障的原因和影响
原因
机械故障的原因很多，比如材料损伤、疲劳破 坏、腐蚀磨损、结构失稳等等。我们需要通过 分析来找出故障产生的原因。
影响
机械故障的影响也很大，不仅影响工作效率， 还会导致生产线停工，甚至损坏其他设备，增 加成本。因此，尽早发现和诊断故障非常重要。
机械振动的基本概念和特征
振动的基本概念
2 速度法
通过速度传感器来获得速 度大小和方向信号，分析 信号判断故障类型。
3 位移法
通过位移传感器获取振动 位移信息，分析位移信号 来判断机械故障。
常见机械故障的振动特征分析
1
失衡故障
振动呈现一定的周期性，与转速同频率。振动幅值随转速增高而增大。
2
轴承故障
振动频率与转速成不同的倍数关系。振动幅值随转速增高而变化不大。
机械振动分析技术在故障预测中的应用案例
机械振动分析技术在故障预测中的应用案例引言：故障预测是机械维护和设备管理的重要组成部分，通过分析机械振动数据可以提前发现故障迹象，预测设备的运行状态。
机械振动分析技术可以帮助企业提高设备可靠性，降低维修成本，提高生产效率。
本文将介绍两个机械振动分析技术在故障预测中的应用案例，分别是基于时域分析和频域分析的方法。
案例一：基于时域分析的机械故障预测方法背景：某工厂的离心泵是生产装置中的关键设备，但近期频繁出现故障，造成生产中断和高额维修费用。
为了提前发现故障迹象，降低故障率，工厂决定采用机械振动分析技术。
方法：1. 数据采集：工程师安装加速度计和振动传感器，定期采集泵的振动数据。
2. 时域分析：将采集到的振动数据进行时域分析，计算出振动信号的包络谱和时域波形图。
3. 故障诊断：通过对包络谱和时域波形图的分析，识别泵的故障迹象，并查找可能的故障源。
4. 故障预测：根据故障迹象和振动特征，建立故障预测模型，并对未来的振动数据进行预测。
结果：经过分析和诊断，工程师发现泵的轴承存在严重的磨损，可能导致泵的故障。
根据振动数据建立的故障预测模型预测了轴承的寿命，并提出了维修建议。
工厂按照建议进行维修，成功地避免了设备故障和生产中断。
案例二：基于频域分析的机械故障预测方法背景：某电力公司有一台重要的汽轮发电机组，但近期出现了振动异常的情况，令人担忧。
为了保证发电机组的安全运行，电力公司决定采用机械振动分析技术。
方法：1. 数据采集：工程师使用振动传感器采集发电机组的振动数据，并记录下来。
2. 频域分析：将振动数据转化为频域信号，进行频谱分析，得到频谱图和频域特征。
3. 故障诊断：通过对频谱图和频域特征的分析，识别异常振动的频率和幅值，并与故障手册中的故障特征进行对比。
4. 故障预测：根据异常振动频率和幅值的变化趋势，预测发电机组的故障类型和发展趋势。
结果：经过分析和诊断，工程师发现发电机组的转子存在磨损，导致了振动异常。
机械故障诊断概述
机械故障诊断概述1. 引言机械故障诊断是指通过分析和判断机械设备出现故障的原因和位置，以便进行修复和维护的过程。
随着工业自动化程度的提高，机械设备的复杂性也在增加，因此机械故障的诊断变得越来越重要。
本文将概述机械故障诊断的基本概念和流程，并介绍常用的机械故障诊断方法。
2. 机械故障诊断流程机械故障诊断通常包括以下几个步骤：2.1 数据采集在机械设备出现故障时，需要采集相关的数据，包括振动、温度、噪声等。
这些数据可以通过传感器或监测设备来获取。
2.2 数据预处理获取到的原始数据通常包含噪声和无用信息。
在进行故障诊断之前，需要对数据进行预处理，包括滤波、降噪等操作，以提高后续分析的准确性。
2.3 特征提取特征提取是机械故障诊断的关键步骤之一。
通过对预处理后的数据进行特征提取，可以提取到与故障相关的特征量，例如频率、振幅、峰值等。
2.4 故障诊断模型构建在故障诊断模型构建阶段，可以使用机器学习或统计方法来构建故障诊断模型。
常用的方法包括支持向量机、神经网络、决策树等。
2.5 故障诊断与分析根据构建好的故障诊断模型，对特征提取后的数据进行故障诊断与分析。
通过与已知故障模式进行比对，可以确定机械设备的故障原因和位置。
2.6 故障修复与维护诊断出机械设备的故障原因后，需要进行相应的修复和维护工作。
这包括更换损坏的部件、调整参数、进行润滑等。
3. 常用的机械故障诊断方法3.1 振动分析法振动分析是一种常用的机械故障诊断方法。
通过分析机械设备的振动信号，可以判断出设备是否存在故障，并定位故障的位置。
常用的振动分析方法包括时域分析、频域分析和时频域分析。
3.2 声音分析法声音分析法是通过分析机械设备的声音信号来进行故障诊断的方法。
通过分析声音信号的频谱和时域特征，可以判断机械设备是否存在故障。
3.3 热像分析法热像分析法是一种通过红外热像仪来进行故障诊断的方法。
通过观察机械设备表面的温度分布情况，可以判断设备是否存在异常或故障。
振动故障诊断要点
振动故障诊断要点振动故障是机械设备常见的故障类型之一，通过振动故障诊断可以帮助工程师找出故障的原因并采取相应的维修措施。
下面是振动故障诊断的要点：1.基本振动概念：了解振动的基本概念和参数，如振动的幅值、频率、相位和加速度等。
这些参数可以帮助工程师判断振动的严重程度和类型。
2.振动特征分析：振动特征分析包括频谱分析、时域分析和轨迹分析等。
频谱分析可以将振动信号转化为频谱图，从而找出频率和幅值异常的情况。
时域分析可以观察振动信号的波形，判断是否存在常见的故障类型。
轨迹分析可以观察旋转机械中旋转部件的运动轨迹，如转子不平衡和轴承故障。
3.振动测量与工具：了解振动测量的原理和方法，掌握常见的振动测量仪器，如加速度计、速度计和位移计等。
这些测量工具可以帮助工程师获取准确的振动数据，并用于故障诊断。
4.振动故障类型：了解振动故障的常见类型，如轴承故障、齿轮故障、不平衡和磨损等。
每种故障类型都有其特定的振动特征，通过分析这些特征可以判断故障的类型和位置。
5.振动诊断方法：根据振动特征和振动测量数据，结合机械设备的工作原理和结构特点，采用不同的振动诊断方法。
常见的方法包括单点测量、多点测量、滤波和波形诊断等。
通过综合应用这些方法，可以准确判断振动故障的原因。
6.振动故障分析：进行振动故障诊断后，需要对振动数据进行进一步的分析。
这包括对振动频谱进行解释和比较，对不同的振动特征进行关联分析，以及对振动故障的可能原因进行推断和验证。
7.故障预防和维护：通过振动故障诊断可以及时找出故障的原因，从而采取相应的维修措施。
然而，更好的方法是在设备正常运行期间进行故障预防和维护工作，包括定期检查和维护设备、定期校准和保养振动测量仪器等。
8.振动故障诊断的案例分析：通过分析实际案例，学习振动故障诊断的方法和技巧。
实际案例可以帮助工程师理解振动故障的原因和机理，并提高振动故障诊断的能力。
振动故障诊断是机械设备维修中重要的一环，能够帮助工程师快速准确地找出故障的原因，避免设备损坏和停机时间的增加。
振动标准及机器振动测量与评价标准简介
Expert
1）ISO/DIS 13374-2, 机器状态监测与诊断 数据处 理、通信与表示 第2部分： 数据处理 2）ISO/DIS 18434-1机器状态监测与诊断 热成像 第 1部分：一般指南 在“ISO 18436, 机器状态监测与诊断 人员培训与认 证的要求”总标题如下的： 3）ISO/CD 18436-3, 第3部分：对培训团体的要求 4）ISO/WD 18436-4, 第4部分：工业润滑分析 5）ISO/WD 18436-8, 第8部分：热成像 6）ISO/CD 18436-9, 第9部分：声发射 7）ISO/AWI 22096-1,机器状态检测与诊断 声技术 第1部分：声发射
Expert
0 引言(续)
目前，国内外大多数重要机器设备上都配置了监测诊 断装置或系统，但各家公司采用的状态监测与故障诊断方 法和评定准则各不相同。状态检测与故障诊断技术与系统 的推广与应用，迫切需要制订相应的标准。否则，监测结 果将难以进行比对和评估，提高诊断与预报的准确性更困 难。如果没有协同一致的标准，测量结果只有实施的人才 明白，就更难以实现远程诊断。 为了实现技术和经济发展的需要，上述技术领域的标 准化工作在国际上由ISO/TC108(机械振动与冲击技术 委员会)负责。国内有全国机械振动与冲击标准化技术委 员会（代号SAC/TC53）归口。
Expert
Expert
第5部分 水力发电厂和泵站机组 （GB/T6075.5-2002 idt ISO 10816-5:2000）
本标准规定了水力发电厂和泵站机组在非旋 转部件上振动的测量和评价准则。 本标准适用于水力发电厂和泵站机组，其额 定转速为（60-1800）r/min,轴瓦类型为筒式或分 块瓦式轴承，主机功率大于或等于1MW。轴线的 位置可以使垂直、水平或与这两个方向成任意角 度。 如：水轮机和水轮发电机、水泵-水轮机和电 动机-发电机。
振动信号的小波变换与故障诊断
振动信号的小波变换与故障诊断振动信号在机械设备故障诊断中起着重要的作用。
为了从振动信号中获得有用的信息并准确诊断故障，小波变换被广泛应用于振动信号的分析与诊断中。
本文将介绍振动信号的小波变换原理及其在故障诊断中的应用。
一、小波变换原理小波变换是一种时频分析方法，能够将信号在时域和频域上进行局部分析。
相比傅里叶变换，小波变换具有时域分辨率高、频域分辨率可变的优点，适用于非平稳信号的分析与处理。
小波变换的数学表达式为：\[WT(f,a)=\int_{-\infty}^{\infty}x(t)\Psi^*\left(\frac{t-a}{f}\right)dt\]其中，\(x(t)\)为原始信号，\(\Psi(t)\)为小波基函数，\(a\)为时间平移参数，\(f\)为尺度参数。
通过调整小波基函数的尺度参数和平移参数，可以实现对信号的局部分析。
二、振动信号的小波变换分析振动信号通常包含多个频率和幅值变化较大的成分，对其进行小波变换可以更好地揭示故障特征。
以下是几个常用的小波变换分析方法。
1. 连续小波变换（CWT）连续小波变换是最基本的小波变换方法，它能够对信号在不同尺度下的频率成分进行分析。
CWT的实质是将信号与小波基函数进行卷积运算，得到时频图谱，展示了信号在不同时间和频率上的能量分布情况。
2. 离散小波变换（DWT）离散小波变换是对连续小波变换的离散化处理，通过多级滤波和下采样操作将信号进行分解与重构。
DWT可实现信号的多尺度分解与重构，从而提取出信号在不同频段的特征。
3. 小波包变换（WPT）小波包变换是对DWT的扩展，通过允许更多的分解方式，提高了信号的频域分辨率。
小波包变换能够更加精细地分析信号的频域特性，对于复杂信号的故障诊断具有更好的效果。
三、振动信号的故障诊断应用振动信号的小波变换在故障诊断中有着广泛的应用。
以下是几个典型的案例。
1. 轴承故障诊断轴承故障通常表现为冲击、摩擦和失效等特征，在振动信号中可以清晰地表现出来。
振动测量技术-振动信号的频谱分析振动
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
5.1.2 振动测量系统
1.振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为
电磁式 激振器
交变电流通至电磁铁的激振线圈，产生周期性的 交变吸力，作为激振力
用于非接触激振，频率范围宽、 设备简单，振动波形差，激振 力难控制
电液式 激振器
用小型电动式激振器带动液压伺服油阀以控制油 缸，油缸驱动台面产生周期性正弦波振动
激振力大，频率较低，台面负 载大，易于自控和多台激振， 设备复杂
(2) 激振器 激振器是对试件施加某种预定要求的激
振力，使试件受到可控的、按预定要求振动 的装置。为了减少激振器质量对被测系统的 影响，应尽量使激振器体积小、重量轻。表 5.3列举了部分常用的激振器。
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
表5.3 部分常用的激振设备
名称
工作原理
适用范围及优缺点
永磁式电 动激振器
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
(3) 振动分析仪器
从拾振器检测到的振动信号和从激振点检测到的力信号 需经过适当的分析处理，以提取出各种有用的信息。目 前常见的振动分析仪器有测振仪、频率分析仪、FFT分 析仪和虚似频谱分析仪等。
1.测振仪 2.频率分析仪 3.FFT分析仪 4.虚拟频谱分析仪
振动测量技术-振动信号的频谱分 析振动
2. 电测法振动测量系统
干扰
激振
系统
测振传感器
中间变换电 路
信号发生器 功放
设备故障的振动诊断技术介绍及其应用
设备故障的振动诊断技术介绍及其应用设备故障的振动诊断技术是一种通过分析设备振动特征来判断设备工作状态和健康状况的技术。
它基于振动信号的特性和规律，结合数据采集、信号处理和分析技术，可以及时准确地诊断设备故障，预测设备寿命，指导设备维护和保养工作。
该技术的主要应用包括但不限于以下几个方面：1. 故障诊断：通过监测和分析设备振动信号，可以准确地诊断各种设备故障，如轴承失效、不平衡、松动等，为设备维修提供准确的依据。
2. 故障预测：振动诊断技术不仅可以发现设备已经存在的故障，还可以通过对振动信号的趋势分析和预测，提前预知设备可能出现的故障和故障发展的趋势，从而及时采取措施，避免事故发生。
3. 设备健康监测：通过对设备振动信号进行连续监测和分析，可以实时监测设备的运行状态和健康状况，及时发现和解决设备运行中的问题，保障设备的正常运行。
4. 设备维护管理：振动诊断技术可以为设备的定期维护和保养提供科学的依据和管理手段，有助于合理安排设备维修计划，降低维修成本，延长设备使用寿命。
总之，设备故障的振动诊断技术是一种非常有效的设备健康管理技术，可以帮助企业实现设备的智能化监控和管理，提高设备的可靠性和使用寿命，为企业的生产运营提供有力的支持。
设备振动诊断技术是一门对设备振动进行监测、分析和诊断的技术。
它基于振动信号的特性和规律，通过采集设备振动信号，利用信号处理和分析技术，可以判断设备的运行状态，预测设备健康状况，诊断设备故障，并为设备维护提供科学的依据。
这一技术的广泛应用，可以有效地提高设备的可靠性和使用寿命，减少由于设备故障而导致的生产事故或停工，以及维护管理成本。
下面将详细介绍设备振动诊断技术的原理、方法和应用。
一、原理设备的振动信号是由于设备在运行过程中产生的，其中蕴含了丰富的信息。
通过分析设备振动信号的频率、振幅、相位等特性，可以获得关于设备工作状态、结构状况和健康状况的信息。
设备振动信号包含了来自设备各个部件的振动信号，例如轴承、齿轮、驱动系统等。