振动分析案例

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1、1故障诊断应用实例精选故障诊断应用实例精选 -(48例例)-2Contents目录实例实例No.1某压缩机组振动频谱分析某压缩机组振动频谱分析实例实例No.2某某 30万吨万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子年乙烯装置裂解气压缩机组转子 动不平衡故障动不平衡故障实例实例No.3某汽轮机某汽轮机叶片断裂故障叶片断裂故障实例实例No.4某透平膨胀机某透平膨胀机叶片断裂故障叶片断裂故障实例实例No.5某锅炉风机某锅炉风机地脚螺栓松动故障地脚螺栓松动故障实例实例No.6某大型风机某大型风机轴承座松动故障轴承座松动故障实例实例No.7某油气田平台中甲板压缩机某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障平台振动故障

2、诊断诊断实例实例No.8某循环气压缩机某循环气压缩机管道振动和噪声故障管道振动和噪声故障实例实例No.9某原油泵进口某原油泵进口管道共振故障管道共振故障的诊断和排除的诊断和排除实例实例No.10某立式泵严重某立式泵严重共振共振引起叶轮轴疲劳断裂引起叶轮轴疲劳断裂故障故障的诊断的诊断实例实例No.11某往复式空压机的出口某往复式空压机的出口管道共振故障管道共振故障的诊断的诊断实例实例No.12某锅炉给水泵的某锅炉给水泵的流体动力振动故障流体动力振动故障的诊断的诊断实例实例No.13某除尘风机组某除尘风机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断的诊断实例实例No

3、.14某汽轮机转子某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障摩擦和滚动轴承故障实例实例No.15某送风机电动机转子与定子某送风机电动机转子与定子相磨故障相磨故障的诊断的诊断实例实例No.16某螺杆式压缩机某螺杆式压缩机转子磨损故障转子磨损故障的诊断的诊断3Contents目录实例实例No.17若干压缩机组齿轮箱若干压缩机组齿轮箱齿轮摆动频率齿轮摆动频率实测实测实例实例No.18某离心机某离心机行星齿轮偏摆行星齿轮偏摆振动故障振动故障实例实例No.19某驱动箱伞某驱动箱伞齿轮齿轮高噪声和振动高噪声和振动故障故障的诊断的诊断实例实例No.20某电动机某电动机转子条故障转子条故障实例实例No.21某纸机滚动轴承

4、某纸机滚动轴承外环故障外环故障实例实例No.22某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承外环故障外环故障实例实例No.23某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承内环故障内环故障实例实例No.24某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承滚动体故障滚动体故障实例实例No.25某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承保持架故障保持架故障实例实例No.26某纸机滚动某纸机滚动轴承松动故障轴承松动故障实例实例No.27某纸机滚动某纸机滚动轴承轴承同时出现同时出现若干故障若干故障实例实例No.28某纸机滚动某纸机滚动轴承松动故障轴承松动故障实例实例No.29某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承外环故障外环故障实例实例No.30某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承内环

5、故障内环故障实例实例No.31某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承外环故障外环故障实例实例No.32某纸机滚动轴承某纸机滚动轴承外环故障外环故障4Contents目录实例实例No.33某纸机辊子某纸机辊子SKF23260SKF23260滚动轴承滚动轴承外环故障外环故障实例实例No.34某锅炉给水泵某锅炉给水泵SKF7310滚动滚动轴承内环故障轴承内环故障实例实例No.35某水环式压缩机某水环式压缩机滚动轴承同时出现若干故障滚动轴承同时出现若干故障实例实例No.36某水环式压缩机滚动轴承某水环式压缩机滚动轴承内环故障内环故障分析诊断分析诊断实例实例No.37某齿轮箱输入齿轮某齿轮箱输入齿轮轴承内环严重磨

6、损故障轴承内环严重磨损故障的诊断的诊断的诊断的诊断实例实例No.38某螺杆式压缩机滚动轴承某螺杆式压缩机滚动轴承外环严重磨损故障外环严重磨损故障的诊断的诊断实例实例No.39某引风机某引风机 LinkBelt22232轴承轴承保持架故障保持架故障的诊断的诊断实例实例No.40某电动机某电动机 FAG6215C3轴承内环和外环故障轴承内环和外环故障的诊断的诊断实例实例No.41一次风机一次风机电动机电动机转子与定子之间转子与定子之间气隙变化故障气隙变化故障的诊断的诊断实例实例No.42某离心式冷水机某离心式冷水机(约克约克)电动机定子偏心或定子绝缘层短路故障电动机定子偏心或定子绝缘层短路故障诊断

7、诊断实例实例No.43某干燥机排风机某干燥机排风机电动机转子条松动故障电动机转子条松动故障的诊断的诊断实例实例No.44某变速交流感应电动机某变速交流感应电动机转子条松动故障转子条松动故障的诊断的诊断实例实例No.45某离心式冷水机某离心式冷水机(约克约克)电动机相位故障电动机相位故障的诊断的诊断实例实例No.46某电厂大型引风机电动机多根某电厂大型引风机电动机多根转子条断裂故障转子条断裂故障的诊断的诊断实例实例No.47某往复式空压机的同步电动机某往复式空压机的同步电动机线圈松动故障线圈松动故障的诊断的诊断实例实例No.48某直流电动机某直流电动机可控硅整流器可控硅整流器 起动卡故障起动卡故

8、障的诊断的诊断5 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 一一 Case History#1 Compressor Vibration Spectrum 某压缩机组振动频谱分析某压缩机组振动频谱分析6机器状态检修的基础机器状态检修的基础 振动频谱中包含振动频谱中包含机器零部件的机器零部件的 机械状态信息机械状态信息7 9999999 Case History#1 Compressor Vibration Spectrum 振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息电机转速N0=1480转/分=24.6667赫兹压缩机转速N1=6854.7转/分=

9、114.245赫兹小齿轮齿数Z0=38 大齿轮齿数Z1=176齿轮啮合频率Fm=N0 Z0 =N1 Z =4341.3赫兹齿轮边带频率Fb=Fmi N0或 Fm i N18振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息某压缩机组振动频谱实例压缩机电动机齿轮箱振动速度频率电动机转子动平衡电动机与大齿轮轴联轴器对中压缩机转子动平衡压缩机与小齿轮轴联轴器对中齿轮啮合，齿缺陷电机转速N0=1480转/分=24.6667赫兹压缩机转速N1=6854.7转/分=114.245赫兹小齿轮齿数Z0=38 大齿轮齿数Z1=176齿轮啮合频率Fm=N0 Z0=N1 Z1 =4341.

10、3赫兹齿轮边带频率Fb=Fmi N0或 Fm i N1N02N03N0N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1高速齿轮左边带族高速齿轮右边带族低速齿轮左边带族低速齿轮右边带族1234659 这这 个个 实实 例例 的的 振振 动动 频频 谱谱 中中 包包 含含 了了 (1)(1)电电 动动 机机 转转 子子 动动 平平 衡衡 (2)(2)电电 动动 机机 转转 子子 与与 定定 子子 等等 小小 间间 隙隙 摩摩 擦擦 (3)(3)电电 动动 机机 与与 低低 速速 齿齿 轮轮 轴轴 之之 间间 联联 轴轴 器器 对对 中中 (4)(4)压压 缩缩 机机 转转 子子 动动

11、平平 衡衡 (5)(5)压压 缩缩 机机 转转 子子 与与 壳壳 体体 间间 摩摩 擦擦 (6)(6)压压 缩缩 机机 与与 高高 速速 齿齿 轮轮 轴轴 之之 间间 联联 轴轴 器器 对对 中中 (7)(7)齿齿 轮轮 啮啮 合合 和和 齿齿 轮轮 缺缺 陷陷 (8)(8)各各 轴轴 承承 运运 行行 状状 况况 等等 等等 机机 器器 主主 要要 零零 部部 件件 的的 机机 械械 状状 态态 信信 息息 等等 等等 10 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 二二 Case History#2 Rotor Unbalance某某 30万吨万吨/年乙烯装置裂解气年乙烯装置裂

12、解气压缩机组转子压缩机组转子动不平衡故障动不平衡故障罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司11Case History#2 Rotor Unbalance实例实例NO.2 30万吨万吨/年乙烯装置裂解气年乙烯装置裂解气压缩机组转子动不平衡故障压缩机组转子动不平衡故障 1996年年11月月2日某大型裂解气压缩机中压缸两端轴承座振动突日某大型裂解气压缩机中压缸两端轴承座振动突增数倍，诊断为转子严重不平衡增数倍，诊断为转子严重不平衡!开缸检查证实，因进口过滤开缸检查证实，因进口过滤器支承块断裂，刮下大量积焦，堆积在器支承块断裂，刮下大量积焦，堆积在转子转子上造成

13、上造成严重不平严重不平衡衡!经清焦处理，开车证实：振动恢复正常。经清焦处理，开车证实：振动恢复正常。12Case History#2 Rotor Unbalance实例实例NO.2 30万吨万吨/年乙烯装置裂解气年乙烯装置裂解气压缩机组转子动不平衡故障压缩机组转子动不平衡故障Typical Spectrum典型的频谱典型的频谱 Typical spectrum shows dominant GMF典型频谱表明转子典型频谱表明转子转速频率突增，这是典型的转速频率突增，这是典型的转子不平衡转子不平衡的特征的特征!严重不平衡的典型频谱严重不平衡的典型频谱13 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分

14、 析析 之之 三三 某汽轮机某汽轮机叶片断裂故障叶片断裂故障 (转子不平衡故障转子不平衡故障)罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司14 实例实例No.3 某汽轮机叶片断裂故障某汽轮机叶片断裂故障上海石化自备电厂上海石化自备电厂5#汽轮机轴承座振动速度突增至汽轮机轴承座振动速度突增至5.25毫米毫米/秒秒，有效值，而有效值，而6#机仅为机仅为0.466毫米毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为秒，有效值；振动速度频谱均为一倍转速频率一倍转速频率50赫兹。诊断为赫兹。诊断为转子不平衡转子不平衡，据历史经验，汽轮，据历史经验，汽轮机叶片又断了机叶片又断了!停机检查

15、证实的确停机检查证实的确断了五片转子叶片断了五片转子叶片!转子不平衡转子不平衡!15 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 四四 某透平膨胀机某透平膨胀机叶片断裂故障叶片断裂故障(转子不平衡和流体动力激振故障转子不平衡和流体动力激振故障)罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司16 实例实例No.4某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障1989年年1月月27日某透平膨胀日某透平膨胀机振动和噪声机振动和噪声突增。频谱显突增。频谱显示示1 RPM和和8 RPM频率频率分量最大分别分量最大分别达达5.91和和4.68毫米毫米/秒，

16、有秒，有效值，比正常效值，比正常机分别大机分别大18和和25倍。诊断为倍。诊断为转子不平衡，转子不平衡，并且已断一片并且已断一片叶片叶片(出口导出口导叶为叶为8片叶片，片叶片，即静子叶片通即静子叶片通过频率为过频率为 8 RPM)。转转 子子 不不 平平 衡衡 17 故 障 诊 断 实 例 分 析 之 四 转转 子子 不不 平平 衡！衡！振振动动超超标标!转转子子不不平平衡衡!18 故 障 诊 断 实 例 分 析 之 四 诊断结论：BPFS静子叶片通过频率证实，离心叶轮断一片叶片断一片叶片!(流流体动力激振故障体动力激振故障)导导 流流 叶叶 片片 数数 为为 8片片 19 实例实例No.4某

17、透平膨胀机叶轮叶片断裂故障某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障离心叶轮离心叶轮14片转子叶片已断一片叶片的透平膨胀机叶轮照片片转子叶片已断一片叶片的透平膨胀机叶轮照片断了一片叶片！断了一片叶片！20 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 五五 某锅炉风机某锅炉风机 地脚螺栓松动故障地脚螺栓松动故障罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司21 实例实例No.5某锅炉风机基础地脚螺栓松动故障某锅炉风机基础地脚螺栓松动故障3#3#和和4#4#测点处地脚螺栓松动测点处地脚螺栓松动 松松 动动 22 某大型风机某大型风机 轴承座松动故障轴承座松动故障故故 障障

18、 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 六六 罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司23 实例实例No.6 5#风机轴承座松动故障风机轴承座松动故障汽轮机轴流式风机YISA106A(轴水平振动)YISA106B(轴垂直振动)YISA105(轴水平振动YISA105B(轴垂直振动)YISA103A(轴水平振动)YISA103B(轴垂直振动YISA102A(轴水平振动)YISA102B(轴垂直振动)1#轴承座振动1H，1V，1AZISA104(轴向振动)ZISA101(轴向振动)2#轴承座振动2H，2V，2A3#轴承座振动3H，3V，3A4#轴承座振动4H

19、，4V，4A5#风机是汽轮机驱动的14级轴流式风机，功率为22，247千瓦，最高转速为4463转/分2434V33V39V310V37V38V36V35V312V311V31V32V32A33A34A汽轮机侧风机侧35A36A31A37A38A39A310A311A31H32H33H34H35H36H汽轮机侧风机侧H-水平方向V-垂直方向A-轴向方向3#轴轴承座承座3#轴承座振动监测点位置轴承座振动监测点位置实例实例No.6武汉钢铁公司武汉钢铁公司5#风机轴承座松动故障风机轴承座松动故障25实例实例No.6武汉钢铁公司武汉钢铁公司5#风机轴承座松动故障风机轴承座松动故障3#轴承座轴向，水平和垂

20、直方向振动监测结果3#轴承座靠风机侧轴承座，底板垂直振动为7.2至8.2毫米毫米/秒有秒有效值效值；而靠汽轮机侧轴承座，底板垂直振动仅为0.5至1.0毫米毫米/秒有效值秒有效值，两侧振动相差约十倍十倍!导致轴承座轴向振动高达13.6毫米毫米/秒有效值秒有效值，远远超过ISO10816-3标准规定的极限值7.1毫米毫米/秒有效值秒有效值!3#轴承座振动大的故障故障原因原因可能是底板底板与混凝土基础之与混凝土基础之间的地脚螺栓和间的地脚螺栓和垫铁固定不可靠，垫铁固定不可靠，甚至松动甚至松动!8.2mm/s RMS0.7mm/s RMS13.6mm/s RMS7.8mm/s RMS垂直方向振动幅值两

21、者相差约十倍垂直方向振动幅值两者相差约十倍!此处松动此处松动!26 某油气田平台中甲板压缩机某油气田平台中甲板压缩机 平台振动故障平台振动故障诊断实例诊断实例故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 七七 罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司27 某油气田海上平台中甲板压缩机某油气田海上平台中甲板压缩机 平台振动故障平台振动故障诊断实例诊断实例某油气田平台中甲板天然气压缩机甲板振动大，尤其当C 3210A中压压缩机和C 3310A低压压缩机同时满负荷工况下，压缩机甲板振动最剧烈，甚至使相邻的M C C 配电间振动明显。经过对压缩机组本身、压缩

22、机甲板及压缩机部分配管进行全面振动监测和分析诊断，认为振动的主要原因是中甲板支撑框架设计不合理，其振动的主要原因是中甲板支撑框架设计不合理，其刚性不足，在刚性不足，在C 3210C 3210和和C 3310C 3310压缩机振动激励下产生剧烈的强迫压缩机振动激励下产生剧烈的强迫振动。振动。由于压缩机甲板振动剧烈，波及相邻的M C C 甲板振动。因此，为了消除该振动大的故障，应该加强中甲板的压缩机甲板的支承框架刚性，同时增加C 3210A和C 3210B的一、二缸的辅助支承，减少振动源的振动。平湖油气田平台中甲板天然气压缩机甲板经过加固后，2000年5月13日，在相同工况下，对中甲板及其上的压缩

23、机组进行比较振动测量。实测结果表明，中甲板振动下降中甲板振动下降7070至至84%84%，整改后的振，整改后的振动仅为整改前的动仅为整改前的1616至至30%30%；中甲板上的压缩机组的振动下降；中甲板上的压缩机组的振动下降5050至至71%71%，整改后的振动仅为整改前的，整改后的振动仅为整改前的2929至至50%50%，压缩机组的振动全，压缩机组的振动全部达到压缩机制造厂振动标准的设计标准以及国际标准化组织部达到压缩机制造厂振动标准的设计标准以及国际标准化组织I S I SO 10816/6O 10816/6和和I SO 10816/3I SO 10816/3标准的相当于新机器或可无限长时

24、间安全标准的相当于新机器或可无限长时间安全运行机器的振动品质。运行机器的振动品质。可见，振动诊断意见正确，整改措施得力，从而较好地排除了中甲板及其上压缩机组振动大的故障。28 某油气田中甲板设备布置图天天 然然 气气 压压 缩缩 机机 中中 甲甲 板板 29 某油气田中甲板压缩机甲板(C3210A/B)天天 然然 气气 压压 缩缩 机机 中中 甲甲 板板 30 某油气田中甲板压缩机甲板(C3310A/B)天天 然然 气气 压压 缩缩 机机 中中 甲甲 板板 31 ISO10816-6标准规定的往复式压缩机振动测量点位置标准规定的往复式压缩机振动测量点位置往复式压缩机往复式压缩机缸体缸体往复式压

25、缩机往复式压缩机缸头缸头 往复式压缩机往复式压缩机缸头缸头 32 压缩压缩机制机制造厂造厂振动振动速度速度总量总量标准标准压压 缩缩 机机 振振 动动 超超 标标 区区 33 中中甲甲板板振振动动测测点点布布置置位位置置34 加加固固前前中中甲甲板板振振动动实实测测结结果果35 中甲板加固布置图中甲板加固布置图粉粉 红红 粗粗 线线 为为 加加 固固 梁梁 36 某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断实例37 加加固固前前后后甲甲板板振振动动结结果果比比较较38 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#

26、8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 某循环气压缩机某循环气压缩机 管道振动和噪声故障管道振动和噪声故障 (流体动力激振故障流体动力激振故障)罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司39 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障出出 口口 导导 流流 叶叶 片片 转转 子子 叶叶 轮轮 叶叶 片片 数数

27、Zr=20 40 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障某某 离离 心心 式式 压压 缩缩 机机 组组 及及 其其 测测 量量 系系 统统 示示 意意41 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压

28、缩机管道振动和噪声故障某某 离离 心心 式式 压压 缩缩 机机 组组 及及 其其 管管 道道 系系 统统 结结 构构 示示 意意 42 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障1975赫兹 (转子叶片通过频率)振动幅值振动幅值频率频率排故之前排故之前排故之后排故之后1975赫兹 (转子叶片通过频率)转子叶片通过频率BPFR转子叶片通过频率BPFRBPFR=ZRRPM=20 RPM=19

29、75赫兹振振 动动 速速 度度 频频 谱谱 43 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障1975赫兹 (转子叶片通过频率)噪 声dBA 频率频率排故之前排故之前排故之后排故之后1975赫兹 (转子叶片通过频率)转子叶片通过频率BPFR转子叶片通过频率BPFRBPFR=ZRRPM=20 RPM=1975赫兹 噪 声dBA 噪噪 声声 谱谱 44 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分

30、 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障转子叶片通过频率BPFR=1975Hz排故前排故前排故后排故后转子叶片通过频率BPFR消消 失失 排排 故故 前前 后后 振振 动动 频频 谱谱 比比 较较 45 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循

31、环气压缩机管道振动和噪声故障20X转转 子子 转转 速速 20X转转 子子 转转 速速 振振 动动 速速 度度 噪噪 声声 转子叶片通过频转子叶片通过频 率率(BPFR=20X转转 速速)振动和噪声振动和噪声占绝对优势占绝对优势 46 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障出出 口口 主主 管管 道道 振振 动动 分分 布布 47 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之

32、 八八 Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障出出 口口 旁旁 路路 管管 道道 振振 动动 分分 布布 48 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 八八 Case History#8Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障离离 心心 式式 压压 缩缩 机机 试试 验验 装装 置置 模模 型型 压压 缩缩

33、机机 振振 动动 传传 感感 器器(出出 口口 管管 道道)振振 动动 传传 感感 器器 (压压 缩缩 机机 壳壳 体体 )消消 音音 器器 小小 孔孔 流流 量量 计计 550千千 瓦瓦 带带 内内 置置 齿齿 轮轮 的的 驱驱 动动 器器 扭扭 力力 计计 声声 级级 计计 进进 口口 控控 制制 阀阀 出出 口口 49 振动源振动源：1.转子不平衡1XRPM2.转子轴心线不对中2XRPM，3XRPM3.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM14油膜振荡(0.43 0.48)RPM5.气动力激振-叶片通过频率转子叶片通过频率 BPFR=ZRXRPM 定子叶片通过频率BPFS=ZSX

34、RPM6.管道振动气流脉动 结构共振，等等噪声源：1.气动力激振-叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM 定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM2.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM1，等等振动源：1.转子不平衡1XRPM2.转子轴心线不对中2XRPM，3XRPM3.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM14油膜振荡(0.43 0.48)RPM5.气动力激振-叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXRPM BPFR 定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM6.管道振动气流脉动 结构共振，等等噪声源：1.气动力激振-叶片通过频率转子叶片通过频率BPFR=ZRXR

35、PM BPFR 定子叶片通过频率BPFS=ZSXRPM2.齿轮啮合频率Fm=Z0XRPM0=Z1XRPM1，等等对策-从预测的振动源和噪声源与实测的响应的对应关系，查找故障源，对症下药 调频改变ZR 修改离心叶轮的叶型设计，等等识别故障源预预测测的的源源响响应应实实测测频频谱谱对对症症下下药，药，排排故故某某离离心心压压缩缩机机管管道道振振动，动，噪噪声声故故障障诊诊 断断 排排故故思思路路Case History#8 Compressors Pipe Vibration&Noise Defect 实例实例No.8 某循环气压缩机管道振动和噪声故障某循环气压缩机管道振动和噪声故障对策-从预测的

36、振动源和噪声源与实测的响应的对应关系，查找故障源，对症下药 调频改变ZR 修改离心叶轮的叶型设计，等等50 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 某某 原原 油油 泵泵 进进 口口 管管 道道 共共 振振 故故 障障 的的 诊诊 断断 和和 排排 除除 罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司大连分公司大连分公司51故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 原原 油油 泵泵 电电 动动 机机 进进 口口 管管 道道 6H 5H 4H 1A 1H 1V2H 2V3H 3V某某 原原 油油 泵泵 进进 口口 管管 道道 共共 振振 故故 障障

37、 的的 诊诊 断断 和和 排排 除除 振振 动动 单单 位位：毫毫 米米/秒秒，峰峰 值值 52 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 进 口 管 道法 兰测点监 测 日期转 速 基 频1N (毫 米/秒)共 振 频 率7 74 4.7 72 2赫 兹总 量(21KHz)(毫 米/秒)9 92 2.1 12 2.1 10 0.8 84 43 36 63 35 5.1 19 93 35 5.3 36 69 92 2.1 12 2.2 24 40 0.4 42 25 57 70 00 0.9 92 25 54 45 5H H比比 值值1 1.9 98 82 23 38 8.2

38、 21 1 进 口 管 道测 点监 测 日期转 速 基 频1N (毫 米/秒)共 振 频 率74.7274.72赫 兹总 量(21KH z)(毫 米/秒)92.12.192.12.11.0451.045159.3159.3162.6162.692.12.2492.12.243.1383.1380 04.9734.9736H6H比比 值值0.3330.33332.7032.7053 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 进 口 管 道 法 兰测点监 测 日期转 速 基 频 1N(毫 米/秒)共 振 频 率74.72赫 兹总 量(21KHz)(毫 米/秒)92.12.12.2

39、1726.4926.7592.12.241.30601.4514H比比 值值1.67818.44 泵 体 自 由 端 轴 承 支 承测点监 测 日期转 速 基 频 1N(毫 米/秒)共 振 频 率74.72赫 兹总 量(21KHz)(毫 米/秒)92.12.10.78898.9799.12092.12.240.359200.92281A比比 值值2.1969.88392.12.12.78123.7524.1392.12.243.99004.1241H比比 值值0.6975.85192.12.10.49992.2822.42292.12.240.282301.1611V比比 值值1.7712.0

40、8554 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 泵 体 靠 联 轴 器 侧 轴 承 支 承测点监 测 日期转 速 基 频 1N(毫 米/秒)共 振 频 率74.72赫 兹总 量(21KHz)(毫 米/秒)92.12.112.1941.3543.7692.12.243.69405.2352H比比 值值3.3008.35992.12.11.7801.8013.26192.12.240.807101.8932V比比 值值2.2051.724 电 动 机 靠 联 轴 器 侧 轴 承 支 承测点监 测 日期转 速 基 频 1N(毫 米/秒)共 振 频 率74.72赫 兹总 量(21

41、KHz)(毫 米/秒)92.12.10.80177.4887.77792.12.241.01601.5243H比比 值值0.7895.10392.12.11.9501.2772.61092.12.240.690300.87063V比比 值值2.8252.99855 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 诊诊 断断 结结 论论：该该 原原 油油 泵泵 进进 口口 管管 道道 水水 平平 方方 向向 共共 振振 56 故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 九九 故故 障障 排排 除除 ：加加 固固 该该 原原 油油 泵泵 进进 口口 管管 道道 支支 承承，共

42、共 振振 便便 消消 除除 57实例10故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 十十 某立式泵严重某立式泵严重共振共振引起叶轮引起叶轮轴疲劳断裂轴疲劳断裂故障故障的诊断的诊断罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司 大连分公司大连分公司58实例 10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断1C1A1B2B2A2C3H4H3V4V电动机立式泵1#立式泵多次发生泵轴断裂，断裂处紧靠叶轮压紧螺母处。故障现象是：开始振动大(3V和4V处最大)，叶轮压紧螺母松动。随后用环氧粘住叶轮压紧螺母，能有效防止螺母松动。然而，之后许多泵

43、出现叶轮轴断裂的灾难性破坏。于是，决定进行监测分析：1.测定振动；2.评定振动严重程度；3.诊断潜在的故障；4.提出有效的排故措施。电动机驱动长度为1879.6毫米，轴径为88.9毫米，壁厚为2.4毫米的轴。叶轮的叶片数为2片。59实例 10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断4.6mm/s 1770rpm=1*RPM16.51mm/s 3570rpm=2*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1#泵 3V测点振动总量18.14mm/s 峰值振动实测表明：3V和4V测点振动最大。3V测点频谱中，2*RPM频率3570rpm分量的幅值达16.

44、51mm/s峰值，而1*RPM频率分量的幅值仅为4.60mm/s峰值。注意：该叶轮的叶片数为2片，叶片通过频率BPF=2*RPM。这这 是是 什什 么么 原原 因因 引引 起起 的的？60实例 10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断振动速度毫米/秒峰值0.43mm/s 2009rpm(轴防护罩自振频率)0.42mm/s 3780rpm (泵系统自振频率)频率(转/分)用锤击法锤击法测试电动机，轴和泵的自振频率。4V测点的自振频率测试频谱表明：占优势的自振频率3780rpm，它与运行中测到的频谱的最大振动频率分量3570rpm=2*RPM=B

45、PF泵叶轮的叶片通过频率(BPF)仅差210rpm或5.9%。此外，还有2009rpm轴防护罩自振频率。由于自振频率由于自振频率3780rpm太靠近泵叶轮的叶片通过频率或泵转速的二倍频率太靠近泵叶轮的叶片通过频率或泵转速的二倍频率3570rpm，极易激起泵系统共振极易激起泵系统共振。因此，试验用加固泵系统支承刚度，改变系统自振频率(“调频”)，以避免发生共振。1#泵 4V测点BPF=2*RPM=3570rpm仅差5.9%或或210rpm锤锤 击击 试试 验验 结结 果果 表表 明明：存存 在在 泵泵 系系 统统 自自 振振 频频 率率!61实例 10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断

46、某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断2根50.8X101.6mm粱加固1#泵1根101.6X101.6mm粱加固2#泵北墙面东墙面对对1#泵加辅助支撑，改变其自振频率泵加辅助支撑，改变其自振频率62实例 10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断4.6mm/s 1770rpm=1*RPM16.51mm/s 3570rpm=2*RPM=BPF振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)1#泵 3V测点加固前加固前振动总量18.14mm/s 峰值对泵系统加固前后振动实测比较表明：加固后自振频率提高到3960rpm,提高了180rpm或4.8%,使之与

47、BPF=2*RPM激励频率有效地错开，避免共振。3V测点振动总量从18.14mm/s峰值减小到5.99mm/s峰值，减幅达67%。2*RPM频率3570rpm分量的幅值从16.51mm/s峰值减小到4.98mm/s峰值，减幅达70%。1.57mm/s 1770rpm=1*RPM4.98mm/s 3570rpm=2*RPM=BPF2.23mm/s 3960rpm (加固后自振频率)加固后加固后振动总量 5.99mm/s 峰值频率(转/分)自振频率提高自振频率提高 390rpm63故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 十十 一一 某往复式空压机的出口某往复式空压机的出口管管道共振故

48、障道共振故障的诊断的诊断罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司 大连分公司大连分公司64某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 111A1V2V1H2H2A3H(E-W)3A3V(N-S)4V4H4A同步电动机一级缸二级缸压缩机为英格索兰公司XLE24往复式，一级缸和二级缸成90度配置。电动机为通用电气公司同步电动机，转速为450转转/分分=7.5赫兹。65某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 11压缩机储气罐建筑物墙壁此处加支撑此处45度方向加支撑此处垂直方向加支撑234567891012

49、1114131615XLE型6#压缩机出口管道布置及测点位置示意66某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 114.39mm/s 1*RPM=450rpm4.98mm/s 2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#压缩机3H测点6#机3H测点的频谱表明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，达到4.98毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的幅值。振动总量为6.81毫米/秒峰值，而这种压缩机的振动允许值为

50、12.70毫米/秒峰值可见，压缩机本身振动合格压缩机本身振动合格。振动总量 6.81mm/s 峰值往复式压缩机振动实测数据67某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 1114.4mm/s 1*RPM=450rpm39.37mm/s 2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#机出口管道测点96#机测点9处的频谱表明：转速两倍频率2*RPM的振动幅值最高，达到39.37毫米/秒峰值。通常这种类型往复式压缩机的二次往复力会超过一次转速频率激振力，因此引起的二次力2*RPM频率振动会超过1*RPM转速基频分量的

51、幅值。振动总量为42.42毫米/秒峰值或39.99毫米/秒有效值，管道振动很大管道振动很大。振动总量42.42mm/s 峰值往复式压缩机出口配管振动实测数据68某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 11往复式压缩机配管振动往复式压缩机配管振动与往复式压缩机相连接的管道常常会受来自压缩机的强迫振动频率的激励而产生共振。由于XLE型往复式压缩机的一次和二次往复力常会激起转速基频1*RPM和转速二倍2*RPM频率的明显振动，所以必需使配管的自振频率远离这些一次和二次往复力强激振频率。不仅这些压缩机的强迫振动频率会激起配管和结构的机械自振频率振动机械自振频率

52、振动，而且往复式压缩机压缩的空气的压力脉动也会激起管道内空气的声学自振频声学自振频率振动率振动(声学自振频率需要在管道内安装压力传感器，通过FFT分析仪频谱分析测定)。配管和结构的自振频率可以用锤击法等测定。69某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 113.73mm/s 870rpm=Fn3.37mm/s 675rpm=Fn无支撑时无支撑时 测点9处加支撑后加支撑后 测点9处振动速度毫米/秒峰值振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)频率(转/分)6#压缩机出口配管压缩机出口配管自振频率自振频率测试结果的比较测试结果的比较无支撑时，在测点9处实测的出口配管

53、的自振频率为Fn=870rpm=14.5赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹仅低3.3%。加支撑后，在测点9处实测的出口配管的自振频率为Fn=675rpm=11.25赫兹，它比压缩机2*RPM=900rpm=15赫兹低25%，这样，使出口配管的自振频率有效地偏离了2*RPM激励频率，从而避免发生配管共振。900rpm900rpm(压缩机二倍转速)870rpm仅差30rpm出口配管自振频率出口配管自振频率 675rpm相差225rpm70某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断实例 1114.4mm/s 1*RPM=450rpm39.37mm/s

54、 2*RPM=900rpm3*RPM4*RPM5*RPM振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)6#机出口管道测点9振动总量 42.42mm/s 峰值2.17mm/s 1*RPM=450rpm3.58mm/s 2*RPM=900rpm振动速度毫米/秒峰值频率(转/分)振动总量7.70mm/s 峰值无支撑时无支撑时加支撑后加支撑后6#压缩机出口管道增加支撑后，改变了出口管道的自振频率，避免了出口管道的共振，从而管道振动大幅度下降，2*RPM振动分量幅值从39.37mm/s峰值下降到3.58mm/s峰值，减小91%。排排故故后后的的效效果果71故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 十十

55、二二 某锅炉给水泵的某锅炉给水泵的 流体动力振动故障流体动力振动故障的诊断的诊断罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公司有限公司 大连分公司大连分公司72实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断汽轮机给水泵1989年8月16日测量时，某给水泵的3H，3V和4V测点处振动总量分别达到9.45mm/s，11.46mm/s和13.03mm/s峰值，处于报警状态。要求诊断振动超标的原因。1#2#3#4#73实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断4.32mm/s 峰值峰值1N=6750rpm0.64mm/s峰值

56、峰值5N=BPF=33300rpm1.27mm/s峰值峰值10N=2BPF=66600rpm6.92mm/s峰值峰值15N=3BPF=100350rpm?1.78mm/s峰值峰值20N=4BPF=133650rpm0.83mm/s峰值峰值25N=5BPF=166950rpm振动速度毫米/秒峰值频率 转/分3H 测点3H测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片的确切数。74实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断2.54mm/s 峰值峰值1N=6750r

57、pm0.635mm/s 峰值峰值 5N=BPF=33300rpm1.21mm/s峰值峰值10N=2BPF=66600rpm7.62mm/s峰值峰值15N=3BPF=100350rpm?振动速度毫米/秒峰值频率 转/分3V 测点3V测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片的确切数。75实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断3.62mm/s 峰值峰值1N=6750rpm1.08mm/s 峰值峰值 5N=BPF=33300rpm0.51mm/s峰值峰值10

58、N=2BPF=66600rpm非常小 15N=3BPF=100350rpm振动速度毫米/秒峰值频率 转/分4H 测点4H测点振动频谱显示尖峰33300转/分频率可能是叶片通过频率(BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片的确切数。0.76mm/s 峰值20N=4BPF=133650rpm76实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断0.89mm/s 峰值峰值1N=6750rpm0.76mm/s 峰值峰值 5N=BPF=33300rpm0.63mm/s峰值峰值10N=2BPF=66600rpm10.79mm/s峰值峰值15N=3BPF=

59、100350rpm?振动速度毫米/秒峰值频率 转/分4V 测点4V测点振动频谱显示最高尖峰100350转/分频率可能是叶片通过频率的三次谐波频率(3BPF=15N)，即可能叶片数为5片。但是，当时，不知道叶片的确切数。0.51mm/s 峰值20N=4BPF=133650rpm77实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断该泵内侧轴承座(3H，3V)和外侧轴承座(4H，4V振动频谱表明：振动主频率分量是100350转/分。泵内侧轴承水平和垂直方向(3H和3V)此频率分量的幅值差不多；而泵外侧轴承水平和垂直方向(4H和4V)此频率分量的幅值相差许多倍，4V处

60、振动幅值最大，高达10.79mm/s峰值。怀疑该泵外侧轴承垂直方向共振怀疑该泵外侧轴承垂直方向共振，100350转转/分就是垂直方向的共振频率分就是垂直方向的共振频率。78实例 12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断诊断：诊断：估计该泵叶轮的叶片数为ZW=5片。实测泵转速为N=6705转/分，则叶片通过频率BPF=N*ZW=6705转/分*5=33525转/分，而100350转/分/33525转/分=3，所以，100350转/分=3*BPF。也就是说，该泵的振动源是其叶轮的叶片通过频率BPF的三次谐波频率的气流扰动。这是由于流体机器中流体流体机器中流体阻力

61、阻力(弯头。阀门，节流器，阻塞等弯头。阀门，节流器，阻塞等)，叶轮与泵，叶轮与泵壳体中心偏置，甚至转子叶片，定子扩压器叶片壳体中心偏置，甚至转子叶片，定子扩压器叶片之间的径向间隙在圆周方向不均匀等容易产生流之间的径向间隙在圆周方向不均匀等容易产生流体动力激振体动力激振。79故故 障障 诊诊 断断 实实 例例 分分 析析 之之 十十 三三某某 除除 尘尘 风风 机机 机机 组组 轴轴 承承 座座 刚刚 性性 差差 及及 流流 体体 动动 力力 激激 振振 振振 动动 故故 障障 的的 诊诊 断断罗克韦尔罗克韦尔自动化自动化(厦门厦门)有限公有限公司司大连分公司大连分公司 80双 吸 口 风 机

62、液力偶合器 电 动 机 某某 除除 尘尘 风风 机机 结结 构构 示示 意意 图图 钢 筋 混 凝 土 基 础 槽 钢，钢 板 焊 接 基 础 底 板(非 常 单 薄，刚 性 极 差)M1HM1VM1AM2HM2VM2ACP3HCP3VCP3ACP4HCP4VCP4AF5HF5VF5AF5HF5VF5AN0=999转/分 1250千 瓦 N1=200960转/分，风 机 叶 轮 叶 片 数 Z=9SKF22322CC/W33实实 例例 138151A52A53A54A55A56A57A58A59A51H52H53H54H55H56H57H58H51V52V53V54V55V56V57V58V液

63、 力 偶 合 器 与 风 机 之 间 的 轴 承 座(5#)振 动 测 点 位 置 示 意 钢 板 焊 接 结 构 支 座 铸 钢 支 座 59VH-轴 向 方 向V-水 平 方 向 A-轴 向 方 向 风 机 侧 液 力 偶 合 器 侧 钢筋混凝土基础 实实 例例 138261A62A63A64A65A66A61H62H63H64H65H61V62V63V64V65V 风 机 自 由 端 的 轴 承 座(6#)振 动 测 点 位 置 示 意 铸 钢 支 座 H-轴 向 方 向V-水 平 方 向 A-轴 向 方 向 风 机 侧 钢筋混凝土基础 实实 例例 138351A OA=5.08522m

64、m/s RMS52A OA=4.51826mm/s RMS53A OA=3.94369mm/s RMS54A OA=2.77616mm/s RMS55A OA=2.58472mm/s RMS56A OA=1.49945mm/s RMS57A OA=1.33297mm/s RMS58A OA=0.334003mm/s RMS59A OA=0.137554mm/s RMS51H OA=7.88009mm/s RMS52H OA=6.80293mm/s RMS53H OA=4.55451mm/s RMS54H OA=4.14939mm/s RMS55H OA=2.84782mm/s RMS56H O

65、A=2.72776mm/s RMS57H OA=0.623098mm/s RMS58H OA=0.464797mm/s RMS51V OA=1.8654mm/s RMS52V OA=3.1076mm/s RMS53V OA=2.63707mm/s RMS54V OA=2.15923mm/s RMS55V OA=2.17249mm/s RMS56V OA=2.22956mm/s RMS57V OA=2.45644mm/s RMS58V OA=0.525065mm/s RMS液力偶合器与风机之间的轴承座液力偶合器与风机之间的轴承座(5#)各测点振动沿轴承座高度分布各测点振动沿轴承座高度分布 钢板焊

66、接钢板焊接结构支座结构支座 铸 钢 支 座 59V OA=0.49022mm/s RMS相相 差差 4 倍倍 相相 差差 4 倍倍 焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性太差导致振动剧烈 振 动 总 量 沿 轴 承 座 高 度 分 布钢筋混凝土基础 实实 例例 138451A SP=3.77186mm/s PEAK52A SP=3.13719mm/s PEAK53A SP=2.74359mm/s PEAK54A SP=1.74301mm/s PEAK55A SP=1.56543mm/s PEAK56A SP=0.722635mm/s PEAK57A SP=0.635095mm/s PEAK58A SP=0.0576462mm/s PEAK59A SP=0.116555mm/s PEAK51H SP=9.01535mm/s PEAK52H SP=7.77505mm/s PEAK53H SP=5.18371mm/s PEAK54H SP=4.72426mm/s PEAK55H SP=3.13888mm/s PEAK56H SP=3.00124m