旋转机械振动分析

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1、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：发生频率主要异常现象振动特征低频不平衡1. 转子轴心线周围质量分布不均匀。2. 振动频率与旋转频率一致。不对中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松动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。油膜振荡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。中频压力脉动1. 在泵、风机等产生压力的结构中，每次涡轮通过涡壳部位，流

2、体、压力变动。2. 当压力机构有异常时就产生压力脉动。叶轮叶片通过振动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。高频气浊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。流体音振动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、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

3、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

4、（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。高速旋转机械：透平压缩机（气轮压缩机）煤气透平机（燃气轮机）蒸汽透平机每日一般旋转机械泵、风扇、鼓风机蒸汽透平机每周一般情况下，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：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

5、个方向都测（轴向、水平、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。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，检测点位置差数伽】。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

6、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）所示的那种髙频衰减振动波形，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）。（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

7、较好。）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AI1hlP/A大（a）轴承有损伤承有损伤。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/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。

8、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）300rpm以上M11M7300KW以上（大型机）300rpm以上M22M11M一一检测值的平均值（单位mm/s）（三次测量值平均）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

9、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）（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（o）-

10、7-平均值（Mg）=x：+x+标准差（r）=（X-Mg）2+（X2-Mg）+N-l式中：X:N个检测值；N：检测次数;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）。注意域的平均值（Me）=Mg+2a危险域的平均值（Md）=Mg+3o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Me以下时判为正常；在Me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

11、不变。求Me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（。相同）田4用Me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Me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%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%O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

12、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Me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：5-11-#-二点，即为判定基准：a值以下：正常b值以上：危险例：转速600rpm,轴径7Omni时，图中判定值

13、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-#-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（给油后数小时一一数天后检测）。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。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