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1、频谱分析法 频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。 每种故障有其对应的特征频率。 根据特征频率及其变化确定机器的故障性质和严重程度。转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障强迫振动类故障自激振动类故障自激振动类故障R: 转动频率故障名称 频率特征 转动特征 故障名称 频率特征 转动特征 不平衡 1R 同步正进动 油膜涡动 (0.40.49)R 正进动 永久弯曲 1R 同步正进动 油膜振荡 等于低阶固有频率 正进动 不对中 2R 正进动 气隙振荡 等于低阶固有频率 正进动 磁拉力 不平衡 2NR N为磁极对数 正进动 内腔积液 失稳前0.5R 失稳后为低阶固有频率 正进动 松 动 1R, 2

2、R等 也有 1.5R, 2.5R等 转子内阻 失稳前0.5R 失稳后为低阶固有频率 正进动 齿轮故障 啮合频率等于 齿数R ， 边带频率 径向摩擦 失稳前小于低阶固有频率 失稳后等于低阶固有频率 反进动 滚动轴承 外环故障 内环故障 滚珠故障 轴向摩擦 失稳前小于低阶固有频率 失稳后等于低阶固有频率 转子不平衡故障的频谱 波形为简谐波，少毛刺。 轴心轨迹为圆或椭圆。 1X频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大。 过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡的类型不平衡类型 特 征 消除措施 质量不

3、平衡 低速晃动小 平衡 永久弯曲 低速晃动大 静态校直 热弯曲 振动随负荷增大，但有滞后 找出原因 部件位移或脱落 振动阶跃增加，然后稳定 停车检查 部件结垢 振动缓慢增加，轴向振动和轴向推力增大，机器效率降低 清垢 联轴器不平衡 相邻轴承振动大，相位相同 平衡 转子不对中的类型正确对中 e = 0, = 0平行不对中 e 0, = 0角度不对中 e = 0, 0综合不对中 e 0, 0转子不对中故障的频谱 出现 2X 频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 轴向振动一般较大。 本例中，出现叶片通过频率。电机水泵POPIMOMI1X 频率2X 频率叶片通过频率转子系统松动故障的频谱 波形出现许

4、多毛刺。 谱图中噪声水平高。 出现精确的倍频2X，3X等成分。 松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声水平高松动故障引起的间入谐量 未松动时的未松动时的频谱频谱 松动时的频松动时的频谱谱 出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等频率成分松动结合面两边振动差别大50353815101218402558松动！松动！不松动不松动齿轮故障的频谱 齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。 齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。 随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。 可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率

5、GMF上边频下边频2X带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDisplacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率 c/min转子转速r/min相关产品相关产品 - 振通振通932932分析仪分析仪中文Window菜单显示，操作更方便大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美观12800线分辨率频谱，频率范围25kHz基于DSP的全功能高速动态分析双通道采集，14位AD采样USB 接口可配MCM2/3,SDES等软件高速记录起停车振值,幅

6、值,相位,频谱标准数采器功能存储200测点,32K波形用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故障转速测量、噪声测量、相位测量、相位诊断 轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。 旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30%。 轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质量外，轴承的安装及装配质量影响很大。滚动轴承的振动滚动轴承的振动滚动轴承的失效形式 疲劳点蚀 : 因受滚动压应力 磨损: 因受压力又有与内外座圈的相对滑动 腐蚀: 润滑油中的水分几其它化学物质产生锈蚀 裂纹: 由于磨削或淬火时作用而产生 磨粒磨损: 由于磨屑作用而磨损D 节圆直径d 滚珠直径 接触角z 滚珠数R 轴的转速频率滚动轴

7、承故障的特征频率 dD外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环RDdzf)cos1 (2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1 (21RDdf)cos1 (21滚动轴承故障的频谱 轴承每一种零件有其特殊的故障频率。 随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。 还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡不对中松动滚动轴承故障频率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.5

8、3.02.52.01.51.00.50Velocity in mm/s pk倒频谱分析诊断法 倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构 倒频谱的定义和有关的术语 倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿轮的故障诊断 原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲击频率）共振波形，对它进行包络、检波、低通滤波（即解调），会获得一个对应于低频冲击的而又放大并展宽的共振解调波形。共振解调法的示意图共振解调法的优点： 剔除了低频振动干扰 对于共振解调波，可作频谱分析最简单是看HFA 包络波有效值 HFA2 警惕警惕 HFA6 危险危险相关产品相关产品- - 909Z909Z系列轴承故障

9、检测仪系列轴承故障检测仪 双参数振动检测 测量高频包络值, 将低频率(不平衡、不对中、松动等振动滤除掉)，专用于轴承齿轮监测 测量振动速度真有效值, 用于和ISO标准比较三相感应电机的三相感应电机的电气故障诊断电气故障诊断怎样识别电磁振动？ 观察断电前后振动幅值的变化:如断电后振动立即消失，则是电磁振动诊断时，振动传感器应尽可能径向安装在电机的外壳上，而不是象诊断机械故障时那样安装在轴承座上。振动传感器如何安装？电机 如果电机的输入电压是三相平衡的（可以用电压表确认），那么其三相电流也应该是平衡的。用平衡法诊断定子绕组故障的原理是什么？ 如果转子回路有缺陷（如鼠笼断条、端环开焊），则转子回路的

10、电气不平衡会通过电磁偶合对定子电流进行调制。调制度的大小与转子电流的不平衡程度及电机负载大小成正比。怎样用谱分析法诊断转怎样用谱分析法诊断转子子绕组故障？绕组故障？ 转子会感应出频率为sf的三相电流（s为转差率，f为电源频率）在定子电流上会观察到调幅波,其载波频率为电源频率f,调制波频率为2sf。在频谱图中同时出现两个由2sf调制产生的谱峰，其频率分别为f-2sf和f+2sf定子电流频谱中主峰与两个旁辨的幅值差：正常时：正常时：50dB（断条率断条率2%）有断条：有断条：4%）通常是用钳型电流表（带信号输出以便连接仪器）和数据采集器定期对电机定子电流进行监测，一旦上述幅值差小于50dB，或与正

11、常时比较有较大幅度的下降，就应引起高度注意。测量时要注意什么？ 1)三相电源电压应比较稳定和平衡; 2)电机应接近满负载运行。如果发现三相定子电流有较大差别，则应怀疑定子绕组有缺陷。最好先排除定子异常，然后再诊断鼠笼状态。皮带故障皮带故障皮带转动频率皮带转动频率BR(*D)/皮带长度皮带长度 *皮带轮转频；皮带轮转频；皮带振动频率低于皮带轮转频；皮带振动频率低于皮带轮转频；共同特点：类似于不对中，轴向振动较大共同特点：类似于不对中，轴向振动较大平行不对中平行不对中 角度不对中角度不对中振动数据采集器在设备点检和诊断中的具体应用设置采集器回收数据建立参数库数据分析打印报告现场测量振动监测有哪些特

12、征值？ 位移峰峰值：正、负两方向间的最大振动距离 速度有效值：振动速度的均方根值，直接反映振动的能量。一台设备上不同位置测量的速度有效值中最大的一个称为该设备的振动烈度振动烈度 加速度峰值：常用于评价滚动轴承和齿轮的状态 高频加速度包络有效值：滤掉了和转轴有关的各种低频分量后的高频加速度包络的能量。它主要反映了滚动轴承和齿轮有损伤时发生的冲击能量。如何选择测量参数？如何选择测量参数？传感器如何安装？传感器如何安装？安装方法及可用频率范围(+/-3 可分贝极限)优 点缺 点钢探杆：11000Hz铝探杆：1700Hz附着快速手持频率范围有限注意手持方法磁座：12000Hz附着快速手持频率范围有限机

13、器上须有铁磁性表面该表面必须干净螺纹连接:110000Hz可用频率范围宽测量重现性最佳需有螺孔接头费时间磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法磁座使用方便而性能适中，是最常用的方法怎样选择测量点？怎样选择测量点？ 在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进行测量，至少在工作的初期应该如此。 低频振动常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直方向上比较容易发生）。 测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。这要求在测定点上作出记号（如使用油漆或用钢针打出定位孔）。尤其对于环境条件差的场合，这一点更加重要，在测高频振动时，曾经出现过测定点偏移几毫米后，测定值相差6倍的情况。

14、振动多大算超标？振动多大算超标？中型机器大型机器透平机器45281811.27.14.52.81.81.120.710.4515-75KW75KW振动烈度(mm/s) 优秀（A） 良好（B）良好（B） 合格（C） 不合格（D）不合格（D）合格（C）不合格（D）不合格（D）合格（C）合格（C）良好（B）良好（B）ISO2372振动质量评级标准振动质量评级标准小型机器判断每种机器质量的实例15KW参考G B 6075-85以 及 V D I 2 056,适 用 于 转 速在6 0 0 - 1 2 0 0 0 转/分 的 各 种 机 器优秀（A）优秀（A）优秀（A）45281811.27.14.52

15、.81.81.120.710.450.28设备状态的另一种振动评价标准1387.91451814518150321282.51355.614010145181180.791303.21355.6140101251.81451814518150321201.01355.614518150321150.561303.21401014518140101503215032155561334.51401014010145181231.41355.614010145181150.561355.614010145181231.4140101451815032折旧期长VdB mm/s折旧期短VdB mm/s需

16、大修VdB mm/s日常监测（冷冻机）柴油发电机压缩机（活塞）（高压）（低压）（不大于5,000HP）（大于20,00HP）（6-20,000HP）（不大于5,000HP）蒸气透平机（6-20,000HP）（大于20,00HP）VdB mm/s新机器速度有效值旧机器（全速、满负荷）与应用的机型气体透平机1231.41401014518150321201.01401014518150321150.561355.614518150321100.321303.214010145181201.01303.21365.6140101201.01303.21365.6140101231.41355.614

17、010145181180.791303.21355.6140101201.01303.21355.6140101180.791303.21355.6140101080.251251.81303.21355.61030.141251.81253.21355.61030.14_1155.612011000.10_1100.321150.56 根据加拿大政府/海军-CDA/MA/NVSH 107 100db=0.1mm/s（不超过5HP或大于1,200rpm）变压器（大于1KVA）（小于或等于1KVA）（小于1,800rpm）（大于1,800rpm）电动机（大于5 H P 或 小 于 1,200rp

18、m）泵（大于5HP）（不超过5HP）风扇（10-10,000HP）（不大于10HP）锅炉汽车发动机齿轮箱（大于10,000HP）日常监测折旧期短折旧期长与应用的机型旧机器（全速、满负荷）离心分离机油液分离机速度有效值新机器VdB mm/sVdB mm/sVdB mm/sVdB mm/s需大修最新国际标准最新国际标准 ISO-10816 是是ISO-2372的升级版的升级版 对振动速度准则作了更细致的规定 增加了用振动位移评价设备健康状态的新准则 2001年以中国国家标准GB/T6075发布 遗憾的是，自公布以来推广和应用的情况并不好。除了宣传不够外，缺乏方便的手段也是一个重要原因ISO 108

19、16-3 设备类型设备类型1-4 速度标准速度标准ISO 10816-2 大型汽轮发电机组大型汽轮发电机组 速度标准速度标准11.8108.57.55.33.82.8功率大于50MW，额定工作转速范围为1500-1800r/min, 3000-3600r/min的陆地安装的大型汽轮发电机组 ISO 10816-3 设备类型设备类型1-4 位移标准位移标准82 1612553963202011051276251标准10816-3 功率大于15kW运行转速120r/min 1500r/min的机组，例如。 功率小于50MW的汽轮机； 汽轮机组功率大于50MW转速低于1500r/min 或高于360

20、0 r/min （ISO 10816-2以外的机组）； 旋转式压缩机； 功率不大于3MW的工业燃气机轮； 离心式、混流式或轴流式泵； 除水力发电机组或泵站以外的发电机； 各种类型的电动机； 鼓风机或风机。 1组：额定功率大于300KW的大型机器；轴高大于等于315mm的电机。这类机器通常具有滑动轴承。运行或额定转速范围相对较宽，从120rpm至15,000rpm. 2组：中型机器其额定功率大于15KW,小于或等于300KW;轴高160mmH2时，表示有缺陷；6时，表示有严重缺陷 红外线非接触测量轴承表面温度，快速！准确！相对法确定振动限值1 2 3 4 5 6 7 8滚动轴滚动轴承承齿齿 轮轮

21、旋转机旋转机械械滑动轴滑动轴承承(23) (46) 报警值危险值正常值正常值相对判断方法相对判断方法 在设备运行状态比较良好的时候（新安装好或大修后能够确认工作状态良好时）用测振仪连续对确定的测点进行多次测量（最好能测20次以上，每次测量最好能间隔一段时间，传感器也应取下后再放上）。然后计算其平均值。常用的平均方法： 先求出N次测量的算术平均值 Vm = (V1 +V2+ +VN)N 报警限VT为算术平均值 Vm的310倍，即： Vt=K Vm , K=310 计算N次测量的算术平均值Vm和均方根值Vs: Vm = (V1 +V2+VN)N Vs = (V1-Vm)2+(V2-Vm)2+ .

22、. . +(Vn-Vm)2 N 另一种平均方法：n 测量报警限 Vt= Vm + kVs , k=25 k 根据设备的使用环境、工况变化范围、对设备 振动的要求严格程度、设备的价格等来确定。 需要说明的是，每次测量时的工况（如负载，转速等）应尽可能一致，并在以后的监测中也尽可能在该工况下测量。类比判断方法 即与相同类型、相同工况和使用环境的设备比较，以哪些设备的正常振动值算出待测设备的报警限。 树状结构管树状结构管理被监测设备理被监测设备 有问题有问题测点测点设备简图设备简图有问题有问题数据数据兼容多种型号数采器兼容多种型号数采器数采器振值数据的回收数采器振值数据的回收 数据回收数据回收 回收

23、报告回收报告 其他功能 回收数据时对下列数据比较2级报警限：4种参数（A、V、D、H）振值百线频谱； 巡检路径中的未测点报告； 巡检路径外的额外测点报告； 同一天数据重复回收的提示； 各级监测设备数、周期、实施情况等的统计波形回收程序首先列出数采器中的波形目录，波形默认存储在系统安装目录的WaveFile子目录下测点百线频谱倍频数据和测点百线频谱倍频数据和多条实测谱线比较多条实测谱线比较倍频倍频数据数据倍频倍频光标光标多条实测多条实测谱线比较谱线比较 三维频谱分析三维频谱分析 对重叠曲线有消隐功能对重叠曲线有消隐功能同一频率不同同一频率不同日期的曲线日期的曲线测点趋势分析可以有直线、和二次曲线

24、两种拟合方式可以按四种报警变量选择可选择起始日期打印到作图工具 MCM3 提供了丰富的打印报告功能 数据、图形的打印数据、图形的打印 频谱分析 波形浏览器建立和编辑建立和编辑设备描述文件设备描述文件建立和编辑齿轮描述文件建立和编辑齿轮描述文件滚动轴承数据库滚动轴承数据库滚动轴承数据库：参数编辑滚动轴承数据库：参数编辑滚动轴承数据库：常用型号提取滚动轴承数据库：常用型号提取滚动轴承数据库：中外型号对照滚动轴承数据库：中外型号对照可以编辑可以编辑SDES生成的诊断报告生成的诊断报告相关产品 - 906- 906 平板或笔记本电脑平板或笔记本电脑 + 超级超级DSP智能传感器智能传感器选择机器类型，测量后，选择机器类型，测量后，直接直接用用灯显示结论灯显示结论单双面动平衡仪：一目了然诊断专家系统诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测单机和网络版状态监测系统软件系统软件MCM3 / BS 选择机器类型，测量后，选择机器类型，测量后，直接直接用用灯显示结论灯显示结论单双面动平衡仪：一目了然独有的长期数据记录功能独有的长期数据记录功能数采器功能一点不少数采器功能一点不少带平均能力的连续测量可以得到更精确的频谱带平均能力的连续测量可以得到更精确的频谱诊断专家系统诊断专家系统SDES单机和网络版状态监测单机和网络版状态监测系统软件系统软件MCM3 / BS