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1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷講義陳國遠(yuǎn)深圳市創(chuàng)為實技術(shù)發(fā)展有限公司2005年8月目錄第一章狀態(tài)監(jiān)測的基本知識4一、有關(guān)的名詞和術(shù)語41.振動的基本參量：幅值、周期（頻率）和相位42.通頻振動、選頻振動、工頻振動63.徑向振動、水平振動、垂直振動、軸向振動64.同步振動、異步振動75.諧波、次諧波、亞異步、超異步76.相對軸振動、絕對軸振動、軸承座振動77.自由振動、受迫振動、自激振動、隨機(jī)振動78.高點(diǎn)和重點(diǎn)89.剛度、阻尼和臨界阻尼810.共振、臨界轉(zhuǎn)速、固有頻率911.分?jǐn)?shù)諧波共振、高次諧波共振和參數(shù)激振912.渦動、正進(jìn)動和反進(jìn)動9
2、13.同相振動和反相振動1014.軸振型和節(jié)點(diǎn)1015.轉(zhuǎn)子撓曲1116.電氣偏差、機(jī)械偏差、晃度1117.偏心和軸心位置1118.間隙電壓、油膜壓力11二、傳感器的基本知識121.振動傳感器122.電渦流振動位移傳感器的工作原理133.電動力式振動速度傳感器的工作原理13⒋壓電式加速度傳感器的工作原理14第二章狀態(tài)監(jiān)測常用圖譜151．波德圖152．極坐標(biāo)圖163．頻譜瀑布圖164．極聯(lián)圖175．軸心位置圖186．軸心軌跡圖187．振動趨勢圖198．波形頻譜圖20第三章旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷221.不平衡222.不對中233.軸彎曲和熱彎曲
3、264.油膜渦動和油膜振蕩275.蒸汽激振306.機(jī)械松動337.轉(zhuǎn)子斷葉片與脫落338.摩擦389.軸裂紋4010.旋轉(zhuǎn)失速與喘振4011.機(jī)械偏差和電氣偏差43第一章狀態(tài)監(jiān)測的基本知識一、有關(guān)的名詞和術(shù)語機(jī)械振動是指物體圍繞其平衡位置附近來回擺動并隨時間變化的一種運(yùn)動。機(jī)械振動通常以其幅值、周期（頻率）和相位來描述，它們是描述振動的三個基本參量。以下介紹在振動測量和分析中經(jīng)常用到的有關(guān)名詞和術(shù)語。1.振動的基本參量：幅值、周期（頻率）和相位a．幅值：表示物體動態(tài)運(yùn)動或振動的幅度，它是機(jī)械振動強(qiáng)度的標(biāo)志，也是機(jī)器振動嚴(yán)重程度的一個重要
4、指標(biāo)。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的好壞絕大多數(shù)情況是根據(jù)振動幅值的大小來判別的。振幅的大小可以表示為峰－峰值（P－P）、單峰值（0－P）、有效值（RMS）或平均值（Average）。峰－峰值等于正峰和負(fù)峰之間的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的1/2。只有在純正弦波的情況下，均方根值才等于峰值的0.707倍，平均值等于峰值的0.637倍。而平均值在振動測量中一般則很少使用。圖1－1振動的峰－峰值、單峰值、有效值和平均值它們之間的換算關(guān)系是：峰峰值＝2×單峰值＝2×21/2×有效值表述振動幅值的大小通常采用振動的位移、速度或加速度值為度量單位。一般在振動測
5、量中，除特別注明外，振動位移（D）以峰－峰值表示，單位一般是微米（μm）或密耳（mil）；振動速度（V）常用有效值表示，單位用毫米／秒（mm/s）或英寸／秒（IPS）。振動速度的有效值又稱為“振動烈度”。有的行業(yè)的設(shè)備振動標(biāo)準(zhǔn)就是以“振動烈度”來作為基礎(chǔ)的。振動加速度（A）積分一次即為振動速度；而振動速度再積分一次就成了振動位移。即：V＝2πfD；A＝2πfV＝（2πf）2D以上僅僅是對簡諧振動而言是正確的，因其頻率f值為一常數(shù)；而對于一個復(fù)雜振動或波形來說，由于其振動頻率f值的多重性而會帶來誤差。b．周期：物體完成一個完整的振動所需要
6、的時間，以T0表示。單位一般是用“秒”來表示。例如一個單擺，它的周期就是重錘從左運(yùn)動到右，再從右運(yùn)動回左邊起點(diǎn)所需要的時間。c．頻率：是指振動物體在單位時間（1秒）內(nèi)所產(chǎn)生振動的次數(shù)，即Hz，以f0表示。很顯然，f0＝1／T0。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動來說，存在下述令人感興趣的頻率：a）轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)頻率；b）各種振動分量的頻率；c）機(jī)器自身和基礎(chǔ)或其它附著物的固有頻率。由于某些機(jī)器故障僅僅在某些特定的頻率下才產(chǎn)生振動，這種現(xiàn)象就有助于區(qū)別各種不同種類的機(jī)器故障。例如：不平衡故障的結(jié)果一定會導(dǎo)致工頻能量的異常升高。但是，反過來我們必須注意到，振
7、動頻率和機(jī)器故障的關(guān)系并不是一一相對應(yīng)的。也就是說，某一特定頻率的振動，可能和多種機(jī)器的故障有關(guān)聯(lián)。因此，我們不要企圖將某一固定的振動頻率與某一特定的機(jī)器故障建立直接的聯(lián)系。在對旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動分析與故障診斷時，振動的頻率是非常重要的參量，是分析振動原因的重要依據(jù)，它有助于我們對機(jī)器的故障進(jìn)行判別，根據(jù)振動頻率可以初步查明振動的性質(zhì)和來源。但是，它僅僅只是一種參量而已。為了得到正確的診斷結(jié)論，我們還必須對機(jī)器所有的參量進(jìn)行估計和分析。振動頻率可采用赫茲（HZ）、周/分鐘(CPM)、轉(zhuǎn)/分鐘（RPM）等度量單位，或以相對于轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)為
8、度量單位，如一倍頻（1X）、二倍頻（2X）、半頻（0.5X）…...，等等。d．相位：是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械測量中某一瞬間機(jī)器的選頻振動信號（如基頻）與軸上某一固定標(biāo)志（如鍵相器）之間的相位差。相位可用來描述某一特定
