恩泰克ICM技术应用常见问题和实例.ppt

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1、恩泰克恩泰克ICMICM技术技术应用常见问题和实例应用常见问题和实例 罗克韦尔自动化罗克韦尔自动化- -恩泰克公司简介恩泰克公司简介 应用常见问题和实例应用常见问题和实例 ENTEKENTEK技术应用于设备监测和故障诊断的成技术应用于设备监测和故障诊断的成功案例功案例主要内容主要内容ENTEKENTEK是什么？是什么？ENTEKENTEK所拥有的手段所拥有的手段 完整的振动和位置监测手段完整的振动和位置监测手段离线、在线等各种软硬件系统十分齐全离线、在线等各种软硬件系统十分齐全 适合于工厂应用的油品监测手段适合于工厂应用的油品监测手段污染度污染度/ /粘度粘度/ /铁质含量铁质含量/ /水分水

2、分 其他工艺过程量的数据接收和处理其他工艺过程量的数据接收和处理ENTEKENTEK在中国在中国RA-ENTEKRA-ENTEK的系统在工业领域的应用的系统在工业领域的应用石油和天然气开采石油和天然气开采电力、蒸汽、热水的生产和供应电力、蒸汽、热水的生产和供应石油加工及炼焦石油加工及炼焦化学原料及化学制品和化学纤维制造化学原料及化学制品和化学纤维制造纸浆制造业纸浆制造业金属冶炼及压延加工金属冶炼及压延加工交通运输设备制造交通运输设备制造烟草加工烟草加工水泥制造水泥制造事后维修事后维修定期维修定期维修状态维修状态维修主动维修主动维修 出现故障后出现故障后再进行检修再进行检修预先安排等预先安排等周

3、期的检修周期的检修 根据设备状态根据设备状态进行检修进行检修控制引发故障控制引发故障的的根源的检修根源的检修以较小的投资换取最大的经以较小的投资换取最大的经以较小的投资换取最大的经以较小的投资换取最大的经济效益和社会效益济效益和社会效益济效益和社会效益济效益和社会效益ENTEKENTEK的理念：的理念：ICMICM是设备检修体制改革的前提，从而实现是设备检修体制改革的前提，从而实现ICMICM - - Integrated Condition Monitoring设备监测设备监测设备状况评估设备状况评估设备状况评估设备状况评估提供运行及维修建议提供运行及维修建议提供运行及维修建议提供运行及维修

4、建议维修维修部门部门设备保养和维修设备保养和维修设备保养和维修设备保养和维修维修建议维修建议运行部门运行部门执行执行执行执行生产计划生产计划生产计划生产计划调整生产过程调整生产过程调整生产过程调整生产过程完成作业完成作业健康指数健康指数过程记录过程记录状态检修目标：状态检修目标：安全、稳定、长周期、满负荷、优质安全、稳定、长周期、满负荷、优质ICMICM - - Integrated Condition Monitoringn了解被监测机器当前的运行状况n预测被监测机器未来的变化趋势n诊断被监测机器故障的发生部位n检验被监测机器维修的实际效果ICMICM - - Integrated Cond

5、ition MonitoringICMICM的技术内涵的技术内涵: :了解您的设备它是如何制造的 它是如何安装的 它的设计运行状态 它容易出现的故障 +选择正确的监测技术在最早的时间发现形成中的故障选择正确的监测技术在最早的时间发现形成中的故障我们始终在为用户提供最先进的技术我们始终在为用户提供最先进的技术用户成功的关键用户成功的关键ICMICM - - Integrated Condition Monitoring集中式集中式6600离线振动离线振动DP1500Enpac1200自动巡检系统自动巡检系统Enwatch高速在线系统高速在线系统ENTRX 分布式分布式XM 保护系统保护系统实时数

6、据采集实时数据采集间隔数据采集间隔数据采集人工参与数据采集人工参与数据采集自动数据采集自动数据采集Odyssey & Enshare数数据据采采集集系系统统传感器传感器软软件件压电式加速度压电式加速度传感器传感器9000系列系列Entrx油液油液分析分析控制系统（控制系统（PLCPLC、DCSDCS）PlantlinkRSMACC EOL电涡流式位移电涡流式位移传感器传感器2100系列系列应用常见问题和实例探讨应用常见问题和实例探讨 问题问题1 1 应应该该采采用用何何种种单单位位评评定定设设备备振振动动是是否否超超标标？电电力力系系统统传传统统上上使使用用振振动动位位移移评评价价真真的的合合

7、理理吗？吗？ 答案1 正确的做法是根据设备转速的高低、瓦振还是轴振测试分正确的做法是根据设备转速的高低、瓦振还是轴振测试分别使用位移、速度和加速度来评价设备状态、诊断设备故别使用位移、速度和加速度来评价设备状态、诊断设备故障。在国际上公认对于常规转速范围振动速度是最佳瓦振障。在国际上公认对于常规转速范围振动速度是最佳瓦振评价单位，但是对于轴振测试使用位移来评价。评价单位，但是对于轴振测试使用位移来评价。电力系统传统上使用振动位移评价对于轴振测试是合理的，电力系统传统上使用振动位移评价对于轴振测试是合理的，但是对于瓦振测试并不是最佳的评价单位！最新版国家标但是对于瓦振测试并不是最佳的评价单位！最

8、新版国家标准已经采纳速度单位作为瓦振评价标准：准已经采纳速度单位作为瓦振评价标准：GB/T 6075.3-GB/T 6075.3-2001 2001 idtidt ISO 10816-3:1998 ISO 10816-3:1998解释解释1实例实例1-4725RPM多级离心式给水泵位移谱多级离心式给水泵位移谱位移频谱图中1倍转速频率占据主导，位移峰峰振动总值仅为31微米，似乎水泵振动情况良好似乎水泵振动情况良好！实例实例1-4725RPM多级离心式给水泵速度谱多级离心式给水泵速度谱速度频谱图中7倍转速频率（动叶数量为7片），即叶片通过频率占据主导，振动速度总值高达10mm/s RMS，表表明明

9、水水泵泵存存在在流流体体激激振振故故障障！该水泵已经返回其国外制造厂重新车削叶片！该水泵已经返回其国外制造厂重新车削叶片！实例实例1-4725RPM多级离心式给水泵加速度谱多级离心式给水泵加速度谱加速度频谱图中7倍转速频率（动叶数量为7片）及其2、3倍频都很明显，相比之下一倍转速处几乎可以忽略。使用加速度频谱容易导致忽略转子平衡问题！ 问题问题2 2 为为什什么么电电机机的的滚滚动动轴轴承承已已经经严严重重损损坏坏，而而瓦瓦振振位位移移或或者者速速度度值值仍仍然然很很小小？应应该该采采用用什什么么方法来早期发现滚动轴承的损坏？方法来早期发现滚动轴承的损坏？ 答案2 2 通常电动机的壳体非常坚固

10、厚重，所以其滚动轴承损通常电动机的壳体非常坚固厚重，所以其滚动轴承损坏造成的常规振动位移和速度值增长很小。坏造成的常规振动位移和速度值增长很小。对于电动机的滚动轴承应该采用对于电动机的滚动轴承应该采用gSEgSE尖峰能量测试技尖峰能量测试技术来测试和早期发现滚动轴承的故障信号。术来测试和早期发现滚动轴承的故障信号。解释解释2 滚动轴承故障发展的四个阶段 第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段第四阶段第四阶段A.仅出现滚动轴承故障频率(没有1X边带频率)B.滚动轴承跑道圆周上出现轻微磨损时，便出现轴承故障频率的谐波频率C.磨损明显时轴承故障频率两侧出现1X转速边带频率，还可出现其它的轴

11、承故障频率只是 g SE有明显指示g SE明显增大，开始出现轴承零件共振频率并伴有1X转速频率边带 gSE本阶段开始时减小，卡死前可能剧增。出现高频随机谱，轴承寿命成问题。实例实例2-一次风机电机非驱动端轴承故障一次风机电机非驱动端轴承故障如果仅仅从常规振动速度总值来看，1、2瓦没有区别，都是很好的状态，但是gSEgSE总总值值表表明明，1 1瓦瓦已已经经进进入入必必须须更更换换的的状状态态！事实上现场用听针可以1瓦内的听到异常金属摩擦声音。测点速度mm/s rmsISO 10816-3评定定结果果gSE振振动总值转速1490r/min1V0.47A 区域2.351H0.55A 区域2.711

12、A0.47A 区域2.362V0.45A 区域0.392H0.78A 区域0.402A0.62A 区域0.70实例实例2-滚动轴承自动故障频率计算滚动轴承自动故障频率计算Odyssey软件中选择滚动轴承型号后可以自动计算出轴承内圈、外圈、保持架、滚动体的故障频率实例实例2-滚动轴承故障频谱图滚动轴承故障频谱图实例实例2-滚动轴承故障调制的波形图滚动轴承故障调制的波形图图中为典型的滚动轴承故障后期振幅调制波形实例实例3-滚动轴承损坏后期常规和滚动轴承损坏后期常规和gSE频谱对比频谱对比使用普通滤波器SmartHP测量得到的频谱图显示频谱成份为连续分布的谱线。使用2kHz gSE滤波器测试的频谱清

13、楚得显示振动幅值最大的谱线为6219轴承外环损坏频率的1到4倍频。 问题问题3 3 为为什什么么我我使使用用普普通通的的手手持持简简易易振振动动表表测测试试低低速速的的循循环环水水泵泵时时，不不管管是是否否有有故故障障存存在在，振振动动值值总总值值很很小小？对对于于低低速速机机器器我我应应该该在在测测试试时注意那些方面？时注意那些方面？ 答案3 3 多数情况下普通的手持简易振动表测试频率范围为多数情况下普通的手持简易振动表测试频率范围为10-10-1000Hz1000Hz，因此用来测试低速的循环水泵是不合理的。例如循，因此用来测试低速的循环水泵是不合理的。例如循环水泵转速为环水泵转速为600R

14、PM600RPM甚至更低时转速时，甚至更低时转速时，10Hz10Hz的低频无法可的低频无法可靠的测试到不平衡等故障信号。靠的测试到不平衡等故障信号。测试低速机器（低于测试低速机器（低于600RPM600RPM，甚至在几十转，甚至在几十转/ /分），必须使分），必须使用专用的低频传感器和低频性能优良的数据采集器！用专用的低频传感器和低频性能优良的数据采集器！实例实例4-使用使用9500LF低频传感器和低频传感器和DP1500测试测试200RPM的机器的机器使用转速低频传感器9500LF和数采器DP1500，即使是200RPM的低速机器的轴承，也可以有效发现轴承支撑松动的故障！ 问题问题4 4 振

15、振动动频频谱谱的的谱谱线线数数需需要要多多少少？有有人人说说400400条条谱谱线足够分析各种故障，这种说法对吗？线足够分析各种故障，这种说法对吗？ 答案4 4 建议收集所要检测设备的具体信息，包括转速、轴承型号、建议收集所要检测设备的具体信息，包括转速、轴承型号、负荷变化情况、流体类型、齿轮齿数等等，然后根据上述的负荷变化情况、流体类型、齿轮齿数等等，然后根据上述的信息，选择合适的分析频率范围和谱线数。各种机器的需求信息，选择合适的分析频率范围和谱线数。各种机器的需求不同，从不同，从200200线到线到64006400线都各自有适用的场合。线都各自有适用的场合。400400条谱线能够分析大部

16、分转速不高的风机、水泵、汽轮机条谱线能够分析大部分转速不高的风机、水泵、汽轮机等设备的常规故障，但是对于电动机、齿轮箱、压缩机等设等设备的常规故障，但是对于电动机、齿轮箱、压缩机等设备，对于转子摩擦、基础松动、齿轮断齿等特定故障可能会备，对于转子摩擦、基础松动、齿轮断齿等特定故障可能会造成诊断错误！造成诊断错误！实例实例5-低谱线数和高谱线数频谱对比低谱线数和高谱线数频谱对比400线频谱图中显示频谱成份为一倍频和二倍频，但是振动总值不大，电机运行正常，无故障征兆。高谱线数的频谱图表明普通频谱图中一倍频的一根谱线其实为三根谱线的合成，左右两根高幅值边带表明电机严重转子条故障。 问题问题5 5 使

17、使用用动动圈圈式式速速度度传传感感器器和和压压电电晶晶体体加加速速度度型型传传感感器器测测试试的的振振动动频频谱谱、波波形形有有差差异异吗吗？如如果有，我该如何选择？果有，我该如何选择？ 答案5 5 动圈式速度传感器和压电晶体加速度型传感器测试的振动频动圈式速度传感器和压电晶体加速度型传感器测试的振动频谱、波形在常规频段基本相同，但是对于低频和高频部分差谱、波形在常规频段基本相同，但是对于低频和高频部分差别很大！别很大！通常速度型传感器共振频率为通常速度型传感器共振频率为10Hz10Hz左右，低于左右，低于10Hz10Hz时振动值时振动值严重失真，而高频的轴承、齿轮、电机故障信号也无法捕捉严重

18、失真，而高频的轴承、齿轮、电机故障信号也无法捕捉到！因此，强烈建议在测试滚动轴承、齿轮、电机时使用加到！因此，强烈建议在测试滚动轴承、齿轮、电机时使用加速度传感器速度传感器 问题问题6 6 振振动动测测试试能能否否反反映映出出电电机机的的电电气气问问题题？电电动动机机单单转转正正常常，和和风风机机或或者者水水泵泵连连接接之之后后振振动动大是否说明就是风机、水泵有问题？大是否说明就是风机、水泵有问题？ 答案6 6 振动测试振动测试能够反映出很多电机的电气问题能够反映出很多电机的电气问题，因为电气异常会，因为电气异常会以电磁力的方式反映到振动频谱和波形中。以电磁力的方式反映到振动频谱和波形中。电动

19、机单转正常，和风机或者水泵连接之后振动大电动机单转正常，和风机或者水泵连接之后振动大不能说明不能说明就是风机、水泵有问题。原因是电机空载时电气问题不会表就是风机、水泵有问题。原因是电机空载时电气问题不会表现出来，很可能在带负载之后振动异常！现出来，很可能在带负载之后振动异常！实例实例6-电动机外壳变形造成的定子偏心故障频谱电动机外壳变形造成的定子偏心故障频谱电机空转无问题，和水泵连接满载时振动幅值波动，频谱中出现高幅值的100Hz振动，电机返厂维修！ 问题问题7 7 手手压压、磁磁座座、粘粘接接、螺螺栓栓连连接接各各种种方方式式是是如如何何影影响响振振动动测测试试的的结结果果的的？连连接接不不

20、牢牢固固会会造造成误诊断吗？成误诊断吗？ 答案7 7 手压、磁座、粘接、螺栓连接各种方式主要影响到可用频率手压、磁座、粘接、螺栓连接各种方式主要影响到可用频率范围的大小，通常需要根据机器的转速和类型来确定连接方范围的大小，通常需要根据机器的转速和类型来确定连接方式。式。连接不牢固肯定会造成误诊断。例如磁座吸附不稳，频谱中连接不牢固肯定会造成误诊断。例如磁座吸附不稳，频谱中会出现松动故障特征频谱，但是实际上松动的是磁座本身而会出现松动故障特征频谱，但是实际上松动的是磁座本身而非机器！非机器！解释解释振动加速度传感器固定自振频率和最高可用频率螺栓固定螺栓固定振动加速度传振动加速度传感器的固定感器的

21、固定最高可用频最高可用频率率( (赫兹赫兹) )固定自振频率固定自振频率( (赫兹赫兹) )胶粘结固定胶粘结固定螺栓固定在稀螺栓固定在稀土磁铁座上土磁铁座上固定在快速连固定在快速连接螺栓固定上接螺栓固定上用用2 2英寸长探英寸长探杆手持固定杆手持固定没有观察没有观察162501625090009000750075006000600080080031887318871207512075101501015014751475可用的频率范围可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50% 问题问题8 8垂垂直直、水水平平和和轴轴向向各各个个方方向向的的振振动动频频谱谱特特征征完完全全相相同同吗吗？对对

22、于于不不同同类类型型机机器器是是否否会会在在某某个方向上故障反映最明显而其他不明显？个方向上故障反映最明显而其他不明显？ 答案8 8 垂直、水平和轴向各个方向的振动频谱特征不完全相同。原则垂直、水平和轴向各个方向的振动频谱特征不完全相同。原则上振动值最大的方向振动频谱最有参考意义，同时应该对比分上振动值最大的方向振动频谱最有参考意义，同时应该对比分析三个方向的振动频谱特征的差异。析三个方向的振动频谱特征的差异。不同类型机器会在某个方向上故障反映最明显而其他不明显，不同类型机器会在某个方向上故障反映最明显而其他不明显，例如电机的滚动轴承故障在轴向方向最敏感；电机电气问题通例如电机的滚动轴承故障在

23、轴向方向最敏感；电机电气问题通常在水平方向敏感。斜齿轮的齿轮故障在轴向方向最敏感；垂常在水平方向敏感。斜齿轮的齿轮故障在轴向方向最敏感；垂直刚度好的风机等在水平方向最敏感。直刚度好的风机等在水平方向最敏感。实例实例7-三个方向振动频谱对比三个方向振动频谱对比某给水泵连轴器端轴承三个方向振动频谱，注意：水平方向振动频谱最典型体现了故障特征。 问题问题9 9过过程程参参数数，例例如如功功率率、真真空空等等，和和振振动动相相关关吗？应该考虑那些过程参数的影响？吗？应该考虑那些过程参数的影响？ 答案9 9 过程参数，例如功率、真空等，和振动直接相关，是振动故障分析十过程参数，例如功率、真空等，和振动直

24、接相关，是振动故障分析十分重要而又容易被忽视的方面。对于不同的机器应该考虑不同的过程分重要而又容易被忽视的方面。对于不同的机器应该考虑不同的过程参数的影响：参数的影响：汽轮机：功率、真空、瓦温、膨胀、油温、油膜压力、励磁电流、轴汽轮机：功率、真空、瓦温、膨胀、油温、油膜压力、励磁电流、轴封压力温度、调速汽门开度等。封压力温度、调速汽门开度等。风机：挡板开度、流量、是否调速。风机：挡板开度、流量、是否调速。水泵：流量、再循环是否开启、是否调速。水泵：流量、再循环是否开启、是否调速。电机：功率、三相电流电机：功率、三相电流齿轮箱：功率。齿轮箱：功率。实例实例9-振动随入口空气温度变化振动随入口空气

25、温度变化二级吸入空气温度降低则二级轴振增大。这种振动和运行参数的相关性表明二级涡轮的轴承刚度下降，动力特性不稳定。 问题问题1010保保护护表表应应用用中中跳跳机机延延时时必必须须设设置置吗吗？应应该该设设置为多少？置为多少？ 答案10 10 虽然保护表的应用十分普遍，但是跳机延时的设定一直不太规范。不虽然保护表的应用十分普遍，但是跳机延时的设定一直不太规范。不设置跳机延时则保护表的抗干扰能力差，容易因为电气干扰等瞬间振设置跳机延时则保护表的抗干扰能力差，容易因为电气干扰等瞬间振动超标而造成误跳机。误跳机过多又造成不少机组的保护表不投入保动超标而造成误跳机。误跳机过多又造成不少机组的保护表不投

26、入保护功能！但是延时过长又不能及时充分的保护机组的安全。护功能！但是延时过长又不能及时充分的保护机组的安全。根据根据API670API670的有关规定，轴位移、胀差等位置参数的延时默认值为的有关规定，轴位移、胀差等位置参数的延时默认值为1 1秒，秒，振动参数的跳机默认值为振动参数的跳机默认值为3 3秒。秒。 问题问题1111总总线线等等通通讯讯方方式式集集成成振振动动数数据据到到DCSDCS应应用用现现状状和前景如何？和前景如何？ 答案11 11 总线通讯方式，例如罗克韦尔自动化的总线通讯方式，例如罗克韦尔自动化的DeviceNetDeviceNet、ControlNetControlNet和

27、和EtherNetEtherNet，在控制系统中的应用越来越广泛，尽管用户接受程度仍然，在控制系统中的应用越来越广泛，尽管用户接受程度仍然是一个问题。目前在电力中的一种应用就是直接以通讯方式把保护表是一个问题。目前在电力中的一种应用就是直接以通讯方式把保护表的振动等参数集成到的振动等参数集成到DCSDCS系统中。系统中。目前总线方式基本上是采用数据通讯从总线通讯，而继电器动作硬接目前总线方式基本上是采用数据通讯从总线通讯，而继电器动作硬接线的方式。没有完全使用总线方式。线的方式。没有完全使用总线方式。随着总线技术的发展和用户接受程度的提高，完全总线通讯方式会成随着总线技术的发展和用户接受程度的

28、提高，完全总线通讯方式会成为应用的主流。罗克韦尔自动化恩泰克的为应用的主流。罗克韦尔自动化恩泰克的XMXM产品就是顺应这种技术潮产品就是顺应这种技术潮流开发的基于流开发的基于DeviceNetDeviceNet总线的保护表产品。总线的保护表产品。 问题问题1212何何为为真真细细化化（ZoomZoom），主主要要作作用用于于何何种种设设备备故障分析？故障分析？ 答案12 12 所谓真细化是指针对所关心的频率段做频谱分析，从而在同样所谓真细化是指针对所关心的频率段做频谱分析，从而在同样的谱线数量下获得更高的谱线分辨精度。例如同样的谱线数量下获得更高的谱线分辨精度。例如同样400400条谱线，条谱

29、线，0-1KHz0-1KHz时分辨率为时分辨率为2.5Hz2.5Hz，但是对于，但是对于900-1KHz900-1KHz分辨精度就高达分辨精度就高达0.25Hz0.25Hz。这种技术主要用于对齿轮箱故障的啮合频率附近做细化分析找这种技术主要用于对齿轮箱故障的啮合频率附近做细化分析找出细微的边带频率差别！出细微的边带频率差别！实例实例12-普通频谱普通频谱以加速度g为单位的高频频谱主要成分包括齿轮啮合频率、一二级和第三级涡轮的叶片通过频率振动、3.69KHz频率峰值。但是无法清楚的分辨边带频率！实例实例12-细化频谱细化频谱12KHz附近的细化谱表明啮合频率附近存在大量一二级涡轮转速为间隔的边带

30、，表明该转子故障造成了啮合状态不佳。RA-ENTEKRA-ENTEK技术应用于设备监测技术应用于设备监测和故障诊断的案例和故障诊断的案例 故障诊断实例分析之一故障诊断实例分析之一 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分析某压缩机组振动频谱分析 9999999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=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=N

31、0 Z0 =N1 Z =4341.3赫兹齿轮边带频率Fb=Fmi N0或 Fm i N1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 . 3赫兹齿轮边带频率Fb=Fmi N0或 Fm i N1N02N03N0

32、N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1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123465 这个实例的振动频谱中包含了这个实例的振动频谱中包含了(1) (1) 电动机转子动平衡电动机转子动平衡 (2) (2) 电动机转子与定子等小间隙摩擦电动机转子与定子等小间隙摩擦 (3) (3) 电动机与低速齿轮轴之间联轴器对中电动机与低速齿轮轴之间联轴器对中 (4) (4) 压缩机转子动平衡压缩机转子动平衡 (5) (5) 压缩机转子与壳体间摩擦压缩机转子与壳体间摩擦 (6) (6) 压缩机与高速齿轮轴之间联轴器对中压缩机与高速齿轮轴之间联轴器对中 (7) (

33、7) 齿轮啮合和齿轮缺陷齿轮啮合和齿轮缺陷(8) (8) 各轴承运行状况各轴承运行状况等等机器主要零部件的机械状态信息等等机器主要零部件的机械状态信息 故障诊断实例分析之二故障诊断实例分析之二汽轮机叶片断裂故障汽轮机叶片断裂故障 (转子不平衡故障转子不平衡故障) 汽轮机叶片断裂故障汽轮机叶片断裂故障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；振动速度频谱均为一倍转速频率秒，有效值；振动速度频谱均为一倍转速频率50赫兹。诊断为赫兹。诊断为转子不平衡转子不平衡，据经验，汽轮机叶片又断了据

34、经验，汽轮机叶片又断了! 停机检查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 ! 故障诊断实例分析之三故障诊断实例分析之三某立式泵严重共振某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断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立式泵多次发生泵轴断裂，断裂处紧靠叶轮断裂，断裂处紧靠叶轮压紧螺母处。故障现象压紧螺母处。故障现象是：开始振动大是：开始振动大(3V和和4V处最大处最大)，叶轮压紧，叶轮压紧螺母松动。随后用环

35、氧螺母松动。随后用环氧胶粘住叶轮压紧螺母，胶粘住叶轮压紧螺母，能有效防止螺母松动。能有效防止螺母松动。然而，之后许多泵出现然而，之后许多泵出现叶轮轴断裂的灾难性破叶轮轴断裂的灾难性破坏。于是，决定进行监坏。于是，决定进行监测分析：测分析：1.测定振动测定振动2.评定振动严重程度评定振动严重程度3.诊断潜在的故障诊断潜在的故障4.提出有效的排故措施提出有效的排故措施电动机电动机驱动长驱动长度为度为1879.6毫毫米，轴米，轴径为径为88.9毫米，毫米，壁厚为壁厚为2.4毫米毫米的轴。的轴。叶轮的叶轮的叶片数叶片数为为2片。片。4.6mm/s 1770rpm=1*RPM16.51mm/s 3570

36、rpm=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：振动实测表明：3V和和4V测点振动最大。测点振动最大。3V测点频谱中，测点频谱中，2*RPM频率频率3570rpm分量的幅值达分量的幅值达16.51mm/s峰值，而峰值，而1*RPM频率分量频率分量的幅值仅为的幅值仅为4.60mm/s峰值。注意：该叶轮的叶片数为峰值。注意：该叶轮的叶片数为2片，叶片片，叶片通过频率通过频率BPF=2*RPM。这这 是是 什什 么么 原原 因因 引引 起起 的的 ？ 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

37、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)用用锤击法锤击法测试电动机，轴和泵的自振频率。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，它与运行它与运行中测到的频谱的最大振动频率分量中测到的频谱的最大振动频率分量3570rpm=2*RPM=BPF泵叶轮的叶片通泵叶轮的叶片通过频率过频率(BPF)仅差仅差210rpm或或5.9%。此外，还有。此外，还有2009rpm轴防护罩自振频率。轴防护罩自振频率。

38、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，改变系统自振频率因此，试验用加固泵系统支承刚度，改变系统自振频率(“调频调频”)，以避，以避免发生共振。免发生共振。1#泵 4V测点BPF=2*RPM=3570rpm仅差5 . 9%或或210rpm锤击试验结果表明：锤击试验结果表明：存在泵系统自振频率存在泵系统自振频率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2根50.8X101.6mm粱

39、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,提高了提高了180rpm或或4. 8%,使之与使之与BPF=2

40、*RPM激励频率有效地错开，避免共振。激励频率有效地错开，避免共振。3V测点测点振动总量从振动总量从18 . 14mm/s峰值减小到峰值减小到5 . 99mm/s峰值，减幅达峰值，减幅达67%。2*RPM频率频率3570rpm分量的幅值从分量的幅值从16. 51mm/s峰值减小到峰值减小到4. 98mm/s峰值，减幅达峰值，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 390rpm

41、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 故障诊断实例分析之四故障诊断实例分析之四某除尘风机机组轴承座刚性差某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断及流体动力激振振动故障的诊断双吸口风机 液力偶合器 电 动 机 除尘风机结构示意图除尘风机结构示意图 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) M1HM1VM1AM2HM2VM2ACP3HCP3VCP3ACP4HCP4VCP4AF5HF5VF5AF6HF6VF6AN0=999转 /分 1250千 瓦 N1=200960转/分，风机叶轮叶片数Z=6SKF22322CC/

42、W33某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断51A52A53A54A55A56A57A58A59A51H52H53H54H55H56H57H58H51V52V53V54V55V56V57V58V液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 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断61A62A63A64A65A66A6

43、1H62H63H64H65H61V62V63V64V65V 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 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断51A OA=5. 08522mm/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. 3329

44、7mm/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 OA=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. 637

45、07mm/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钢板焊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 5#位置各测点位置各测点振动总量沿轴承座高度

46、分布沿轴承座高度分布 51A 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

47、PEAK54H SP=4. 72426mm/s PEAK55H SP=3. 13888mm/s PEAK56H SP=3. 00124mm/s PEAK57H SP=0. 68841mm/s PEAK58H SP=0. 552183mm/s PEAK51V SP=1. 59455mm/s PEAK52V SP=3. 08988mm/s PEAK53V SP=2. 76789mm/s PEAK54V SP=2. 19405mm/s PEAK55V SP=2. 3476mm/s PEAK56V SP=2. 24036mm/s PEAK57V SP=2. 36556mm/s PEAK58V SP=0

48、. 597432mm/s PEAK5#位置各测点位置各测点转速基频分量振动沿轴承座高度分布振动沿轴承座高度分布 钢板焊接钢板焊接结构支座结构支座 铸 钢 支 座 59V SP=0. 560703mm/s PEAK相相 差差 6 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 钢筋混凝土基础 61A OA=2. 98467mm/s RMS62A OA=2. 38022mm/s RMS63A OA=1. 64162mm/s RMS64A OA=0. 643415mm/s RMS65A OA=0. 519673mm/s

49、 RMS66A OA=0. 232773mm/s RMS61H OA=2. 99829mm/s RMS62H OA=2. 46681mm/s RMS63H OA=1. 08887mm/s RMS64H OA=0. 888379mm/s RMS65H OA=0. 440782mm/s RMS61V OA=1. 08048mm/s RMS62V63V OA=0. 922678mm/s RMS64V OA=0. 77804mm/s RMS65V OA=0. 541864mm/s RMS铸 钢 支 座 钢筋混凝土基础 6#位置各测点位置各测点振动总量沿轴承座高度分布沿轴承座高度分布 61A SP=2.

50、 32447mm/s PEAK62A SP=1. 01173mm/s PEAK63A SP=0. 617944mm/s PEAK64A SP=0. 0971902mm/s PEAK65A SP=0. 118709mm/s PEAK66A SP=0. 132522mm/s PEAK61H SP=2. 93381mm/s PEAK62H SP=2. 52201mm/s PEAK63H SP=1. 10818mm/s PEAK 64H SP=0. 910155mm/s PEAK65H SP=0. 481222mm/s PEAK61V SP=0. 520397mm/s PEAK62V SP=0. 42

51、6745mm/s PEAK63V SP=0. 968973mm/s PEAK64V SP=0. 811407mm/s PEAK65V SP=0. 606307mm/s PEAK铸 钢 支 座 钢筋混凝土基础 6#位置各测点位置各测点转速基频分量振动沿轴承座高度分布振动沿轴承座高度分布 风 机 自 由 端 (6#)轴 承 座 与 靠 液 力 偶 合 器 侧 轴 承 座 (5#)相 比 由 于 铸 钢 轴 承 座 直 接 固 定 在 钢 筋 混 凝 土 基 础 上 ， 所 以 沿 高 度 方 向 振 动 没 有 突 变， 振 动 绝 对 值 比 5#轴 承 座 小 得 多。 均 小 于 4. 5毫

52、 米 /秒 ， 有 效 值 ， 达 到 ISO10816-3标 准 的 A或 B区 域(即 可 长 期 安 全 运 行 )。 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断利用Odyssey软件计算SKF22332C轴承故障频率与实测振动频谱比较，便可诊断该轴承状态。以下频谱表明，SKF22332C运行状态良好运行状态良好。 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断风 机 转 速 N1=957. 591转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF

53、SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率 BSF SKF22332C外 环 故 障 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI焊接钢板结构支座水平和轴向方向刚性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太差导致振动剧烈风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断风 机 转 速 N1=957. 96转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率 BSF SKF22332C外 环 故 障

54、 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 风 机 转 速 N1=960. 461转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率 BSF SKF22332C外 环 故 障 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI焊接钢板结构支座水平和轴向方向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刚性太差导致振动剧烈风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承

55、座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断风 机 转 速 N1=956. 921转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率 BSF SKF22332C外 环 故 障 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断风 机 转 速 N1=957. 058转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率

56、BSF SKF22332C外 环 故 障 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断风 机 转 速 N1=953. 347转 /分 SKF22332C保 持 架 故 障 频 率 FTF SKF22332C滚 动 体 故 障 频 率 BSF SKF22332C外 环 故 障 频 率 BPFO SKF22332C内 环 故 障 频 率 BPFI风 机 轴 承 SKF22332C状 态 良 好 某除尘风机机组轴承座刚性

57、差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断N1 2N1 2BPF-2N1 2BPF-N1 2BPF+N1 2BPF (5.8 mm / s峰值) 厂方将风机转子送制造厂重新动平衡，发现转子动平衡合格，再提高厂方将风机转子送制造厂重新动平衡，发现转子动平衡合格，再提高一级。回厂重新安装后运转，振动更大，频谱如上。根据一级。回厂重新安装后运转，振动更大，频谱如上。根据频谱频谱2BPF及及其两侧转速频率边带其两侧转速频率边带诊断为叶轮与风机壳体诊断为叶轮与风机壳体(水平方向水平方向)径向间隙不均径向间隙不均匀，导致匀，导致流体动力激振流体动力激振。检查发现，

58、径向间隙差约。检查发现，径向间隙差约1. 2毫米左右。毫米左右。 6543210振动速度毫米/秒峰值振动频率(赫兹)流流 体体 动动 力力 激激 振振 风 机 靠 联 轴 器 侧 轴 承 座 水 平 方 向 5H测 点振 动 总 量 OA= 6.17mm / s 峰 值 某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断某除尘风机机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断 故障诊断实例分析之五故障诊断实例分析之五汽轮机转子摩擦汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障和滑动轴承故障小型汽轮机轴承座处振动突增，小型汽轮机轴承座处振动突增，诊断为：诊断为：转子摩擦和轴承故障。转子摩擦和轴承故障。转转 子子

59、 摩摩 擦擦 时时 修修 理理 后后 汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障典型频谱出现大量转速频率的谐波频率，典型频谱出现大量转速频率的谐波频率，表明表明转转子摩擦和轴承故障子摩擦和轴承故障!转转 子子 摩摩 擦擦 时时 的的 频频 谱谱 (大量转速频率的谐波分量大量转速频率的谐波分量)15 N1 N汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障 摩摩 擦擦 时时 的的 频频 谱谱振振 动动 总总 量量 趋趋 势势 曲曲 线线 修修 理理 后后 摩摩 擦擦 时时 摩摩 擦擦 时时 出出 现现 大大 量量 的的 转转 速速 频频 率率 的的 高高 次次 谐谐 波波

60、频频 率率 分分 量量 汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障 修修 理理 后后 的的 频频 谱谱 摩摩 擦擦 时时 的的 频频 谱谱转转 速速 频频 率率 的的 高高 次次 谐谐 波波 频频 率率 分分 量量 消消 失失 了了 摩摩 擦擦 时时 出出 现现 大大 量量 的的 转转 速速 频频 率率 的的 高高 次次 谐谐 波波 频频 率率 分分 量量 汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障汽轮机转子摩擦和滑动轴承故障 故障诊断实例分析之六故障诊断实例分析之六电动机转子条故障电动机转子条故障60马力冷却塔应用1775转/分用户要求定期检查电动机转子条故障电动机转子条故障出现高的振动尖峰

61、能量出现高的振动尖峰能量gSE总量值说明应进行振总量值说明应进行振动频谱分析动频谱分析在在7200转转/分分(2XFL)处出现离散尖峰说明需进一处出现离散尖峰说明需进一步分析步分析2X FL电源频率离散尖峰电动机转子条故障电动机转子条故障振动加速度频谱表明是电机转子条通过频率振动加速度频谱表明是电机转子条通过频率RBPF(78525rpm)电机转子条通过频率电机转子条通过频率(2X RBPF=157050rpm)注注 ： RBPF为电机转子条通过频率为电机转子条通过频率=转子条数目转子条数目X转速频率转速频率转子条通过频率RBPF2 X RBPF电电 动动 机机 转转 子子 条条 数数 目目

62、可可 能能 为为 44 电动机转子条故障电动机转子条故障在在2X RBPF两侧用细化谱分析识别出两侧用细化谱分析识别出7200转转/分分(2XFL)二倍电源频率的边带频率二倍电源频率的边带频率怀疑是转子条故障怀疑是转子条故障自振频率或定子槽通过频率92X RPM两倍电源频率两侧的边带频率说明是转子条故障2XFL2XFL2XFL2XFL2XFL电动机转子条故障电动机转子条故障电动机转子条故障电动机转子条故障 转速谐波频率两侧的极通过频率边带转速谐波频率两侧的极通过频率边带证实是转子条故障证实是转子条故障转速谐波两侧的极通过频率转速谐波两侧的极通过频率(Fp)边带边带说明是转子条故障说明是转子条故

63、障电动机转子条故障电动机转子条故障正如预期的那样，时域波形表明是幅值调制正如预期的那样，时域波形表明是幅值调制幅 值 调 制 1转转 电动机转子条故障电动机转子条故障更换电机后更换电机后大大改善了振动速度频谱大大改善了振动速度频谱边带和谐波消失边带和谐波消失1X RPM电动机转子条故障电动机转子条故障 故障诊断实例分析之七故障诊断实例分析之七滚动轴承外环故障滚动轴承外环故障某滚动轴承振动频谱中除了转速频率及其谐波频率外，出现振某滚动轴承振动频谱中除了转速频率及其谐波频率外，出现振动幅值超过转速频率基频幅值的轴承外环故障频率动幅值超过转速频率基频幅值的轴承外环故障频率(BPFO)17.5赫兹及其二倍频赫兹及其二倍频(2XBPFO)35赫兹高峰和其它谐波赫兹高峰和其它谐波诊断结果：诊断结果：1.轴承外环损坏；轴承外环损坏；2.轴承在轴承座中松动。轴承在轴承座中松动。检查结果：滚动轴承外环损坏，轴承在轴承座中松动。检查结果：滚动轴承外环损坏，轴承在轴承座中松动。N2NBPFO 17.5Hz2BPFO 35Hz3BPFO振动幅值频率Timken566轴承轴承故障频率计算结故障频率计算结果：果：N=2.0417Hz时时 FTF=0.89Hz BSF=7.58Hz BPFO=17.77Hz BPFI=23.06Hz滚动轴承外环故障滚动轴承外环故障