振动常见问题和实例

应用常见问题和实例探讨问题1应该采用何种单位评定设备振动是否超标？电力系统传统上使用振动位移评价真的合理吗？？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，但是对于瓦振测试并不是最佳的评价单位！最新版国家标准已经采纳速度单位作为瓦振评价标准：GB/T6075.3-2001idtISO10816-3:1998解释1实例1-4725RPM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！实例1-4725RPM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/sRMS，表明水泵存在流体激振故障！该水泵已经返回其国外制造厂重新车削叶片！实例1-4725RPM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2为什么电机的滚动轴承已经严重损坏，而瓦振位移或者速度值仍然很小？应该采用什么方法来早期发现滚动轴承的损坏？？答案2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。对于电动机的滚动轴承应该采用gSE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。解释2滚动轴承故障发展的四个阶段第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段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，还可出现其它的轴承故障频率只是gSE有明显指示gSE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2-一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gSE总值表明，1瓦已经进入必须更换的状态！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/srmsISO10816-3评定结果gSE振动总值转速1490r/min1V0.47A区域2.351H0.55A区域2.711A0.47A区域2.362V0.45A区域0.392H0.78A区域0.402A0.62A区域0.70实例2-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2-滚动轴承故障频谱图实例2-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3-滚动轴承损坏后期常规和gSE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2kHzgSE滤波器测试的频谱清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3为什么我使用普通的手持简易振动表测试低速的循环水泵时，不管是否有故障存在，振动值总值很小？对于低速机器我应该在测试时注意那些方面？？答案3多数情况下普通的手持简易振动表测试频率范围为10-1000Hz，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600RPM甚至更低时转速时，10Hz的低频无法可靠的测试到不平衡等故障信号。测试低速机器（低于600RPM，甚至在几十转/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！实例4-使用9500LF低频传感器和DP1500测试200RPM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4振动频谱的谱线数需要多少？有人说400条谱线足够分析各种故障，这种说法对吗？？答案4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200线到6400线都各自有适用的场合。400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！实例5-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5使用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、波形有差异吗？如果有，我该如何选择？？答案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！通常速度型传感器共振频率为10Hz左右，低于10Hz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问题6振动测试能否反映出电机的电气问题？电动机单转正常，和风机或者水泵连接之后振动大是否说明就是风机、水泵有问题？？答案6振动测试能够反映出很多电机的电气问题，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。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！实例6-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7手压、磁座、粘接、螺栓连接各种方式是如何影响振动测试的结果的？连接不牢固会造成误诊断吗？？答案7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！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振动加速度传感器的固定最高可用频率(赫兹)固定自振频率(赫兹)胶粘结固定螺栓固定在稀土磁铁座上固定在快速连接螺栓固定上用2英寸长探杆手持固定没有观察162509000750060008003188712075101501475可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50%问题8垂直、水平和轴向各个方向的振动频谱特征完全相同吗？对于不同类型机器是否会在某个方向上故障反映最明显而其他不明显？？答案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。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。实例7-三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9过程参数，例如功率、真空等，和振动相关吗？应该考虑那些过程参数的影响？？答案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：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。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。电机：功率、三相电流齿轮箱：功率。实例9-振动随入口空气温度变化303132333435363738390.600.650.700.75B原始值LinearFitofData1_B线性拟合二级轴振二级入口温度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10保护表应用中跳机延时必须设置吗？应该设置为多少？？答案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API670的有关规定，轴位移、胀差等位置参数的延时默认值为1秒，振动参数的跳机默认值为3秒。问题11总线等通讯方式集成振动数据到DCS应用现状和前景如何？？答案11总线通讯方式，例如罗克韦尔自动化的DeviceNet、ControlNet和EtherNet，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的振动等参数集成到DCS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为应用的主流。罗克韦尔自动化恩泰克的XM产品就是顺应这种技术潮流开发的基于DeviceNet总线的保护表产品。问题12何为真细化（Zoom），主要作用于何种设备故障分析？？答案12所谓真细化是指针对所关心的频率段做频谱分析，从而在同样的谱线数量下获得更高的谱线分辨精度。例如同样400条谱线，0-1KHz时分辨率为2.5Hz，但是对于900-1KHz分辨精度就高达0.25Hz。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出细微的边带频率差别！实例12-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12-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，表明该转子故障造成了啮合状态不佳。RA-ENTEK技术应用于设备监测和故障诊断的案例故障诊断实例分析之一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------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Z=4341.3赫兹齿轮边带频率Fb=Fm±iN0或Fm±iN1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=Fm±iN0或Fm±iN1N02N03N0N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1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(1)电动机转子动平衡(2)电动机转子与定子等小间隙摩擦(3)电动机与低速齿轮轴之间联轴器对中(4)压缩机转子动平衡(5)压缩机转子与壳体间摩擦(6)压缩机与高速齿轮轴之间联轴器对中(7)齿轮啮合和齿轮缺陷(8)各轴承运行状况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汽轮机叶片断裂故障(转子不平衡故障)汽轮机叶片断裂故障5#汽轮机轴承座振动速度突增至5.25毫米/秒，有效值，而6#机仅为0.466毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为一倍转速频率50赫兹。诊断为转子不平衡，据经验，汽轮机叶片又断了!停机检查证实的确断了五片转子叶片!转子不平衡!故障诊断实