《在线监测故障诊断技术-课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《在线监测故障诊断技术-课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北京工业大学机电学院北京工业大学机电学院北京工业大学机电学院北京工业大学机电学院2009.92009.9机械故障诊断技术机械故障诊断技术目目 录录第一章 绪论第二章 机械振动及信号断裂部位断裂部位三峡塔带机断裂事故三峡塔带机断裂事故三峡塔带机断裂事故三峡塔带机断裂事故2000200020002000年年年年9 9 9 9月月月月3 3 3 3日傍晚，三峡工程工地，三峡大坝泄洪七号坝段的三号塔带机内日傍晚，三峡工程工地，三峡大坝泄洪七号坝段的三号塔带机内日傍晚，三峡工程工地，三峡大坝泄洪七号坝段的三号塔带机内日傍晚，三峡工程工地，三峡大坝泄洪七号坝段的三号塔带机内外皮带机与塔身连接处一吊耳根部突
2、然断裂，导致正在上面作业的三十名工外皮带机与塔身连接处一吊耳根部突然断裂，导致正在上面作业的三十名工外皮带机与塔身连接处一吊耳根部突然断裂，导致正在上面作业的三十名工外皮带机与塔身连接处一吊耳根部突然断裂，导致正在上面作业的三十名工人坠落，造成了地面施工人员在内的三人死亡，三十一人不同程度受伤。塔人坠落，造成了地面施工人员在内的三人死亡，三十一人不同程度受伤。塔人坠落，造成了地面施工人员在内的三人死亡，三十一人不同程度受伤。塔人坠落，造成了地面施工人员在内的三人死亡，三十一人不同程度受伤。塔带机，为美国罗泰克产品，每台价值约一亿元人民币。带机，为美国罗泰克产品，每台价值约一亿元人民币。带机，为
3、美国罗泰克产品，每台价值约一亿元人民币。带机，为美国罗泰克产品，每台价值约一亿元人民币。设备诊断的意义（设备诊断的意义（设备诊断的意义（设备诊断的意义（WhyWhy）设备诊断的意义（设备诊断的意义（Why） 故故障障（事事故故）：某某钢钢厂厂高高炉炉炉炉顶顶传传动动齿齿轮轮箱箱旋旋转转电电流流升升高高，噪噪声声异异常常（故故障障早早期期）。当当晚晚2020时时，传传动动齿齿轮轮箱已根本无法运行（晚期）。箱已根本无法运行（晚期）。 诊诊断断原原因因：箱箱体体内内部部的的大大型回转支承轴承被压溃。型回转支承轴承被压溃。 损损失失：高高炉炉停停产产5 5天天，直直接接经济损失达经济损失达500050
4、00万以上。万以上。设备诊断的意义（设备诊断的意义（Why） 故故障障（事事故故）：某某钢钢厂厂3#3#转转炉炉北北侧侧二二次次输输入入轴轴减减速速机机鼓鼓型型齿齿接接手手齿齿全全部部打打光光，转转炉炉失失去去控控制制，钢钢水水溢溢出出造造成成两两台台渣渣罐车和部分钢轨烧损。罐车和部分钢轨烧损。 诊诊断断原原因因：联联轴轴器器有有多多处处损损坏坏（掉掉牙牙、裂裂纹纹等等），且且3#3#转转炉大齿轮已压溃。炉大齿轮已压溃。 损损失失：直直接接经经济济损损失失高高达达70007000万以上。万以上。 故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递
5、过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解设备劣化程度。按振动频率分类低频振动：f1000Hz机械振动（按频率分类）振动信号的描述构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅s，频率f（或）和相位。即使在非确定性振动中，有时也包含有确定性振动。振幅、频率、相位，这是振动诊断中经常用到的三个最基本的概念。简谐振动可以用下面函数式表示： 简单周期信号简单周期信号T 事物在运动变化的发展过程中某些事物多次重复出事物在运动变化的发展过程中某些
6、事物多次重复出现现,其连续两次重复出现的时间叫做周期其连续两次重复出现的时间叫做周期,用用T表示表示.典型故障信号典型故障信号滚动轴承滚动轴承正常轴承振动信号正常轴承振动信号轴承外圈点蚀振动信号轴承外圈点蚀振动信号T外圈点蚀轴承，在时域图中出现周期性故障，其时间间隔（周期）外圈点蚀轴承，在时域图中出现周期性故障，其时间间隔（周期）T=0.014sT=0.014s。时域波形（案例时域波形（案例67）T可以看出：时域波形中有周期性冲击信号，冲击间隔（周期）可以看出：时域波形中有周期性冲击信号，冲击间隔（周期）T=0.089sT=0.089s。开箱检查发现，开箱检查发现，I轴齿轮打齿。轴齿轮打齿。
7、自相关周期：周期：T=0.016sT=0.016s频率：频率：f=1/T=1/0.016f=1/T=1/0.016=62.5Hz=62.5HzT相关分析又称为时延域分析，用于描述信号在不同时刻的相互相关分析又称为时延域分析，用于描述信号在不同时刻的相互相关分析又称为时延域分析，用于描述信号在不同时刻的相互相关分析又称为时延域分析，用于描述信号在不同时刻的相互依赖关系。依赖关系。依赖关系。依赖关系。自相关分析：描述的是同一信号中不同时刻的相互依赖关系。自相关分析：描述的是同一信号中不同时刻的相互依赖关系。自相关分析：描述的是同一信号中不同时刻的相互依赖关系。自相关分析：描述的是同一信号中不同时刻
8、的相互依赖关系。某齿轮箱故障自相关图分析某齿轮箱故障自相关图分析(案例案例79)自相关图中，有明显的等时间间隔（周期）自相关图中，有明显的等时间间隔（周期）T=0.059s，对应故障频率为对应故障频率为f=1/T16.949Hz，与轴转频（，与轴转频（17.615 Hz）基本吻合，说）基本吻合，说明齿轮箱该轴连接的零部件可能有故障隐患。明齿轮箱该轴连接的零部件可能有故障隐患。T轴承点蚀照片轴承点蚀照片物理学上的频率物理学上的频率f：振动物体（或质点）每秒钟振动的次数称为频率，用f表示，单位为Hz。振动频率在数值上等于周期T的倒数，即：频率频率心脏跳动频率心脏跳动频率人正常心跳范围在人正常心跳范
9、围在人正常心跳范围在人正常心跳范围在60-10060-100次次次次/ /分钟。分钟。分钟。分钟。如果一个人的心脏跳如果一个人的心脏跳如果一个人的心脏跳如果一个人的心脏跳动次数为动次数为动次数为动次数为7272次次次次/ /分钟，分钟，分钟，分钟，频率为频率为频率为频率为f=72/60=1.2Hzf=72/60=1.2Hz周期为周期为周期为周期为T=60/72T=60/72=1/1.2=1/1.2 0.833 s0.833 s 滚动轴承的特征频率滚动轴承的特征频率1) 1) 内圈旋转频率内圈旋转频率11：2) 2) 保持架旋转频率保持架旋转频率22：3 3） 滚动体自转频率滚动体自转频率33：
10、4 4） 保持架通过内圈频率保持架通过内圈频率44：5 5） 滚动体通过内圈频率滚动体通过内圈频率55：6 6） 滚动体通过外圈频率滚动体通过外圈频率66：Hz 向心推力球轴承结构简图频谱图（案例频谱图（案例69）I I轴轴承外圈点承外圈点蚀照片照片锥箱锥箱I轴转频轴转频= =（64.697）Hz幅值较为突出，幅值为幅值较为突出，幅值为11.796m/s ，并伴有，并伴有2、3、4、5、6倍频成分。倍频成分。说明齿轮箱说明齿轮箱I轴连接的零轴连接的零部件可能有故障隐患。部件可能有故障隐患。 在观察频谱图，作故障诊断分析时，应注意在观察频谱图，作故障诊断分析时，应注意以下要点：以下要点：首先注意
11、那些幅值比过去有显著变化的谱线，它首先注意那些幅值比过去有显著变化的谱线，它的频率对应哪一个部件的特征频率。的频率对应哪一个部件的特征频率。观察那些幅值较大的谱线，它们是机械设备振动观察那些幅值较大的谱线，它们是机械设备振动的主要因素，这些谱线的频率所对应的运动零部的主要因素，这些谱线的频率所对应的运动零部件。件。注意与转频有固定比值关系的谱线，它们是与机注意与转频有固定比值关系的谱线，它们是与机械运动状态有关的状态信息。它们之中是否存在械运动状态有关的状态信息。它们之中是否存在与过去相比发生了变化的谱线。与过去相比发生了变化的谱线。概率密度概率密度的概念是概率密度的概念是:某种事物发生的概率
12、占总某种事物发生的概率占总概率的比例概率的比例,越大就说明密度越大越大就说明密度越大. 比方比方:现在在一个盒子里面有现在在一个盒子里面有100个球个球,50个蓝色个蓝色的，的，30个红色的，个红色的，15个绿色的，个绿色的，5个黄色的。个黄色的。你随便在里面拿出一个球你随便在里面拿出一个球,出现蓝色球的概率是出现蓝色球的概率是50/100,出现红色球的概率是出现红色球的概率是30/100,出现绿色球出现绿色球的概率是的概率是15/100，出现黄色球的概率是，出现黄色球的概率是5/100.不难发现不难发现:出现蓝色球的概率最大出现蓝色球的概率最大,也就是说它也就是说它的概率密度大的概率密度大,
13、出现黄色球概率最小出现黄色球概率最小,也就是说也就是说它的概率密度小它的概率密度小. 概率密度图（案例概率密度图（案例78） 可以看出：该测点可以看出：该测点2008年年10月月9日日5:00的概率密度曲线与标准的概率密度正的概率密度曲线与标准的概率密度正态分布基本相近，说明态分布基本相近，说明10月上旬轧机运行基本正常。月上旬轧机运行基本正常。 粗轧粗轧3#轧机输出端轧机输出端a6测点测点2008年年10月月31日日10:00的概率密度曲线与标准的概率密度曲线与标准的概率密度正态分布差距甚远，说明的概率密度正态分布差距甚远，说明10月末月末3#轧机已处在危险运行状态。轧机已处在危险运行状态。20082008年年1010月月9 9日日5 5：0000概率密度图概率密度图20082008年年1010月月3131日日1010：0000概率密度图概率密度图某钢厂粗轧机振动信号某钢厂粗轧机振动信号齿轮打齿照片齿轮打齿照片 谢谢大家 ！
