设备状态检测与故障诊断(第2讲)ppt课件.ppt

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1、设备状态检测与故障诊断conditiondetectionandfaultdiagnosisforequipment第2讲机械振动理论概述机械振动分析与测量的重要性设备状态检测与故障诊断机械设备出现的故障种类很多，很复杂，可用于测试与诊断的信息包括温度、声响、变形、应力及润滑滑的物理化学参数等。机械设备的作用是传递力和运动，其中任何一个运动部件或与之相关的零件出现故障，必然破坏机械运动的平稳性，在传递力的参与下，这种力和运动的非平稳现象表现为振动。因而在众多的诊断技术中，没有任何技术能比振动信号分析更深刻地了解机械设备的状况。机械

2、振动分析与测量的重要性设备状态检测与故障诊断另，由于机械设备在运行中易出现安装质量影响（如不对中）或受工艺外力作用（如喘振）而产生振动的现象，其大小与安装质量和使用中的故障直接关系，由此可见，振动分析与测量在诊断机械故障中有着重要的地位。当然，振动分析对不影响运动平稳性的故障（如泄漏）是无能为力的。本门课主要介绍设备诊断技术中振动分析与振动测量的基本知识。振动的概念设备状态检测与故障诊断振动是物体运动的一种形式，物体经过平衡位置而往复运动的过程。机械振动是物体（或其一部分）沿直线或曲线并经过其平衡位置所作的往复运动。振动的参数：位

3、移、速度和加速度三个参量表征。振动的概念设备状态检测与故障诊断位移是振动物体离开平衡位置的距离。常用微米（um）或毫米（mm）作单位。振动速度是振动物体位移的快慢，即位移对时间的变化率。常用毫米/秒（mm/s）为单位。振动加速度是振动物体速度的变化率，即位移的二阶导数，一般用g（重力加速度）表示其大小。振动的概念设备状态检测与故障诊断振动波形是将振动参数随时间变化的状态画出来，可以得到的相应曲线。简谐振动的波形如图1示，它是一条正弦曲线。图1简谐振动的时域图像振动的概念设备状态检测与故障诊断每个振动参量都具有三个基本要素：振幅、频

4、率、相位。1.振幅X简谐振动位移的函数式表示为：X—位移振幅(um/mm)；t—时间(s)；T—周期(s)；φ0—初始相位（rad）；角频率为ω——上述函数式也可表示为：振动的概念设备状态检测与故障诊断1.振幅X简谐振动速度的函数式表示为：简谐振动加速度的函数式表示为：速度比位移的相位超前90°；加速度比位移的相位超前180°。振动的概念设备状态检测与故障诊断1.振幅X与振幅有关的物理量：速度有效值Vrms；速度的最大幅值Vp；速度平均值VavFf—波形系数；Fc—波峰系数幅值反映振动的强度，振幅的平方与物质振动的能量成正比，振动

5、诊断标准都是用振幅来表示的。振动的概念设备状态检测与故障诊断2.频率f振动物体（或质点）一秒钟振动的次数，单位Hz。频率是振动诊断中非常重要的参数，在确定诊断方案，实施状态识，选用诊断标准时都要用到振动频率。对振动信号作频率分析是振动诊断最重要的内容，也是振动诊断的最大优势。振动的概念设备状态检测与故障诊断3.相位相位由转角ωt与初相角φ0两部分组成振动信号的相位，表示振动质点的相对位置。不同振动源产生的振动信号都有各自的相位。由几个谐波分量叠加而成的复杂波形，即使各谐波分量的振幅不变，仅改变相位角，也会使波形发生很大变化，甚至变

6、得面目全非。相位测量分析在故障诊断中亦有相当重要的地位，一般用于谐波分析，动平衡测量，识别振动类型和共振点等许多方面。振动的分类设备状态检测与故障诊断各种机器设备在运行中，都不同程度地存在振动，这是机械运行的共性。不同的机器，或同一台机器的不同部位，以及机器在不同的时刻或不同的状态下，其产生的振动形式又往往是有差别的，这又体现了设备振动的特殊性。1.按振动规律分类：振动的分类设备状态检测与故障诊断上述的分类方式，主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。大多数机械设备的振动是几种不同类型振动的组合。设备在实际运行中，其表现的周

7、期信号往往淹没在随机振动信号之中。若设备故障程度加剧，则随机振动中的周期成分加强，从而整台设备振动增大。因此，从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从随机信号中提取周期成分的过程。振动的分类设备状态检测与故障诊断2.按产生振动的原因分类机器产生振动的根本原因，在于存在一个或几个力的激励。不同性质的力激起不同的振动类型：（1）自由振动：系统在初始干扰的作用后，仅靠弹性恢复力来维持的振动形式。系统中不存在阻尼的叫无阻尼自由振动，而有阻尼的则称之为有阻尼自由振动。（2）受迫振动：元件或系统的振动是由周期变化的外力作用所引起的，如不平衡

8、、不对中所引起的振动。振动的分类设备状态检测与故障诊断2.按产生振动的原因分类（3）自激振动：在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动，如油膜振荡、喘振等。由机械故障而产生的振动，多属于受迫振动和自激振动。振动的分类设备状态