故障诊断讲义

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1、大型旋转机械状态监测与故障诊断讲义沈立智深圳市创为实技术发展有限公司二00五年十二月52目录第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义4二、大机组状态监测与故障诊断常用的方法41．振动分析法42．油液分析法53．轴位移的监测54．轴承回油温度及瓦块温度监测55．综合分析法5三、有关振动的常用术语51．机械振动52．涡动、进动、正进动、反进动、弓状回转63．振动的基本参数—振幅、频率、相位64．相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动95．径向振动、横向振动、轴向振动96．刚度、阻尼、临界阻尼97．临界转速108．刚性转子、挠性转子109．挠度、弹性线、主振型、轴

2、振型1010．通频振动、选频振动、工频振动1111．谐波、次谐波1112．同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动1213．共振、高次谐波共振、次谐波共振1214．简谐振动、周期振动、准周期振动、瞬态振动、冲击振动、随机振动1215．自由振动、受迫振动、自激振动、参变振动1316．高点、重点1417．同相振动、反相振动1518．机械偏差、电气偏差、晃度1519．旋转失速、喘振1620．半速涡动、油膜振荡17第二节状态监测与故障诊断的基本图谱18一、常规图谱181．机组总貌图182．单值棒图193．多值棒图194．波形图20525．频谱图236．轴心轨迹图237．振动趋势图2

3、58．过程振动趋势图289．极坐标图2810．轴心位置图2911．全息谱图29二、启停机图谱301．转速时间图302．波德图313．奈奎斯特图324．频谱瀑布图345．级联图34第三节故障诊断的具体方法及步骤35一、故障真伪的诊断351．首先应查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整352．其次应查看探头的间隙电压是否真实可信373．应查看相关的运行参数有无相应的变化394．应察看现场有无人可直接感受到的异常现象40二、故障类型的诊断421．振动故障类型的诊断421.1主要异常振动分量频率的查找步骤及方法431.2根据异常振动分量频率进行振动类型诊断452．轴位移故障原因

4、的诊断47三、故障程度的评估48四、故障部位的诊断50五、故障趋势的预测5152第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。通常把机械设备在运行中所发生的状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障，有时也把事故直接归为故障。而大机组的故障诊断，则是根据对大机组进行状态监测所获得的信息，结合机组的工作原理、结构特点、运行状况，对有可能发生的故障进行分析、预报，对已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势，对维护机组的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。大型旋转机械由

5、于功率大、转速高、流量大、压力高、结构复杂、监控仪表繁多、运行及检修要求高，因此在设计、制造、安装、检修、运行等诸多环节上稍有不当，都会造成机组在运行时发生种种故障。大型机组本身价格昂贵，其故障停机又会引起整个生产装置的全面停产，会给企业、社会、国家造成巨大的经济损失。因此，认真做好大机组的状态监测与故障诊断工作，对避免恶性事故的发生、降低故障停机次数、缩短故障停机检修时间、减少企业的经济损失是十分有益的。二、大机组状态监测与故障诊断常用的方法1.振动分析法振动分析法是大机组状态监测与故障诊断所使用的主要方法。振动分析法是对设备所产生的机械振动（对大机组来说，主要是是转子相对

6、于轴承的振动）进行信号采集、数据处理后，根据振幅、频率、相位及相关图谱所进行的故障分析。一方面，由于在大型旋转机械的所有故障中，振动故障出现的概率最高；另一方面，振动信号包含了丰富的机械及运行的状态信息，它既包含了转子、轴承、联轴器、基础、管线等机械零部件运行中自身状态的信息，又包含了诸如转速、流量、进出口压力以及温度、油温等影响运行状态的信息；第三，振动信号易于拾取，便于在不影响机组运行的情况下实行在线监测和诊断。因此，振动分析法是旋转机械故障诊断中运用最广泛、最有效的方法，同时也是大机组故障诊断的主要方法。采用振动分析法，可以对旋转机械大部分的故障类型进行准确的诊断，如转

7、子动不平衡问题、转子52弯曲、轴承工作不良、油膜涡动及油膜振荡、转子热不对中、动静件摩擦、旋转失速及喘振、转轴的横向裂纹、机械松动、结构共振等等。2.油液分析法油液分析法是对机组在用润滑油的油液本身及油中微小颗粒所进行的理化分析。通过对润滑油的粘度、闪点、酸值、破乳化度、水分、机械杂质、液相锈蚀试验、抗氧化安全性等各种主要性能指标的检验分析，不仅可以掌握润滑油本身的性能信息，而且也可以了解到机组轴承、密封的工作状况。尤其是对油液中不溶物质，主要是微小固体颗粒所进行的铁谱分析、光谱分析、颗粒计数，可以识别