机械动态监测与故障诊断机械动态监测与故障诊断第四章第四章 故障诊断方法故障诊断方法故障诊断方法的研究4.1 4.1 信号时域波形分析信号时域波形分析4、故障诊断方法故障诊断方法的研究4.2 4.2 频谱分析法频谱分析法故障诊断方法的研究 电磁干扰 油膜涡动 转子不平衡 不同轴 松动共振频带叶片通过频率滚动轴承特征频率fn,fi齿轮特征频率Zfr 流体噪声 冲击脉冲 流体空穴作用Hznfr2nfr20000 Hz2000 Hz500 Hz高频区中频区低频区50fr/2fr 2fr 3fr 4fr旋转机械主要特征频率旋转机械主要特征频率故障诊断方法的研究转频：转频：fnfn2 2倍转频：倍转频：2fn2fn频谱分析实例频谱分析实例故障诊断方法的研究 不对中不对中不平衡轴承扭转和轴系弯曲故障诊断方法的研究轴承松动轴承松动结构松动结构松动支架变形支架变形: 软脚软脚,管道应力等管道应力等故障诊断方法的研究结构共振结构共振临界速度临界速度故障诊断方法的研究皮带磨损皮带磨损,共振等共振等皮带轮不对中皮带轮不对中皮带轮偏心皮带轮偏心/转轴弯曲转轴弯曲故障诊断方法的研究套筒轴承套筒轴承 (松动松动/摩擦摩擦)油油膜膜涡动涡动故障诊断方法的研究液力液力/气动故障气动故障滚动轴承故障滚动轴承故障泵气蚀、泵气蚀、/ 流体激振流体激振故障诊断方法的研究交流电动机故障交流电动机故障: 转子松动转子松动/绕阻绕阻交流电动机故障交流电动机故障: 气隙不均匀气隙不均匀交流电动机故障交流电动机故障: 转子断条转子断条/裂纹裂纹故障诊断方法的研究直流电动机故障直流电动机故障: 驱动故障驱动故障直流电动机故障：直流电动机故障：转速波动转速波动 故障诊断方法的研究齿轮故障齿轮故障: 磨损磨损,偏心偏心,间隙间隙齿轮故障齿轮故障 不对中不对中故障诊断方法的研究故障诊断方法的研究4.3 4.3 轴心轨迹分析轴心轨迹分析故障诊断方法的研究轴心运动轨迹是指轴颈中心相对于轴承坐在轴线垂轴心运动轨迹是指轴颈中心相对于轴承坐在轴线垂直平面内的运动轨迹，简称轴心轨迹。它是一平面直平面内的运动轨迹，简称轴心轨迹。它是一平面曲线，与幅频或相频特性曲线比较，它更加直观的曲线，与幅频或相频特性曲线比较，它更加直观的反应了转轴的运动情况。反应了转轴的运动情况。轴心轨迹的测量：将轴心轨迹的测量：将2 2个传感器安装在转轴同一截个传感器安装在转轴同一截面上，彼此互成面上，彼此互成9090度，如下图所示。度，如下图所示。电涡流传感器的布置故障诊断方法的研究直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将X、Y两个两个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在传感器所测的数值看做是轴心轨迹在x、y两个方向的投影，两个方向的投影，去掉其中的直流分量（平均值去掉其中的直流分量（平均值传感器与轴颈表面的间传感器与轴颈表面的间隙），再按照（隙），再按照（x，y）坐标值进行绘制。）坐标值进行绘制。轴承 风 机联轴器电机鉴相信号AAAA位移传感器安装支架位移传感器90故障诊断方法的研究直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将直接利用测量所获得的数据绘制。其算法：将X、Y两两个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在个传感器所测的数值看做是轴心轨迹在x、y两个方向两个方向的投影，去掉其中的直流分量（平均值的投影，去掉其中的直流分量（平均值传感器与传感器与轴颈表面的间隙），再按照（轴颈表面的间隙），再按照（x，y）坐标值进行绘制。）坐标值进行绘制。轴承 风 机联轴器电机鉴相信号AAAA位移传感器安装支架位移传感器90故障诊断方法的研究图 5.4 一号大轴高通轴心轨迹图图 5.5 一号大轴滤波轴心轨迹图轴心轨迹分析实例轴心轨迹分析实例故障诊断方法的研究下图是某转子轴颈轴心轨迹随转速升高发生油膜振荡的情况；(a)和(b)是在较低转速情况下，由于存在不对中和非线性油膜力等影响因素，转轴的振动信号中除了基频分量外，还有其他振动频率成分，因此轴心轨迹图呈不规则状。故障诊断方法的研究(c)是在临界转速附近，由不平衡力引起的基频振动成为主要振动成分，此时轴心轨迹近似为圆；故障诊断方法的研究(e)为转速升的很快时，系统出现了油膜涡动，轴心轨迹呈内八字形。故障诊断方法的研究转速进一步升高，系统发生了油膜振荡，轴心轨迹变的十分复杂，但也不是完全没有规律，此时的振动为准周期运动。故障诊断方法的研究转子不对中故障时的轴心轨迹通常呈香蕉行或外八字形，如下图所示。具有外八字形的轴心轨迹，其频谱一般表现为二倍频或四倍频分量较大。故障诊断方法的研究转子发生碰摩故障时，视碰撞的轻、重程度不同，轴心轨迹在圆形的轮廓线之内有一个至多个小圈套。故障诊断方法的研究故障诊断方法的研究4.4 窄带报警法fA1/2fr fr 2fr nfr zfr油膜涡动不平衡不对中叶片故障齿轮故障步骤：1、确定特征频带 2、设置报警限 3、判别报警fr：转频 n：风机叶片数 z：齿轮齿数故障诊断方法的研究4.5 选择性频率趋势图fr：转频 n：风机叶片数 z：齿轮齿数油膜涡动1/2frt不平衡不对中叶片故障齿轮故障zfrA fr2frnfr故障诊断方法的研究4.6 确认矩阵法 fA 1/2fr fr 2fr 3fr nfr fr ：转频 n ：风机叶片数 412537故障诊断方法的研究故障诊断方法的研究00.9160.0790.0040故障诊断方法的研究4.7自动诊断自动诊断如如图图所所示示，各各振振动动测测点点的的振振动动量量、不不平平衡衡量量、趋趋势势指指标标等等均均设设置置了了报报警警值值、危危险险值值。人人工工观观测测轴轴心心轨轨迹迹，可可判判别别转转子子是是否否有有初初期期轻轻微微碰碰摩摩。由时域波形及特征频谱分析可以得出许多有用的分析结果。由时域波形及特征频谱分析可以得出许多有用的分析结果。自动运行画面自动运行画面:故障诊断方法的研究