一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動
機(jī)械振動中包含著從低頻到高頻各種頻率成分的振動,旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動也是同樣的。軸系異常(包括轉(zhuǎn)子部件)所產(chǎn)生的振動頻率特征如下:
發(fā)生頻率
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主要異,F(xiàn)象
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振動特征
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低頻
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不平衡
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轉(zhuǎn)子軸心線周圍質(zhì)量分布不均勻。
振動頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致。 |
不對中
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聯(lián)軸器連接的兩軸中心線偏移。
振動頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致或與旋轉(zhuǎn)頻率成倍 |
松動
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基礎(chǔ)螺絲松動或軸承磨損引起的振動。
振動頻率含有旋轉(zhuǎn)頻率的高次成分。 |
油膜振蕩
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常發(fā)生在定制給油的滑動軸承上。
是因軸承的力學(xué)特征引起的振動。
振動頻率是軸的固有頻率。 |
中頻
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壓力脈動
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在泵、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生壓力的結(jié)構(gòu)中,每次渦輪通過渦殼部位,流體、壓力變動。當(dāng)壓力機(jī)構(gòu)有異常時就產(chǎn)生壓力脈動。 |
葉輪葉片
通過振動
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軸流式或離心式壓縮機(jī)中,透平運(yùn)行時,由于動靜葉片間干涉;葉輪和導(dǎo)葉間干涉,噴頭和葉輪間干涉引起的振動。 |
高頻
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氣濁
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流體機(jī)械中,由于局部壓力降低,產(chǎn)生氣泡,氣泡壓力增高,破滅時即產(chǎn)生高頻振動并有音響。 |
流體音振動
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流體機(jī)械中,因壓力機(jī)構(gòu)異常或密封機(jī)構(gòu)異常等產(chǎn)生的一種渦流,一般是隨機(jī)高頻振動和音響。
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二、對象設(shè)備的選擇
從效率和效果方面來看,將工廠內(nèi)所有設(shè)備都作為簡易診斷對象是不可取的。從技術(shù)方面看,有可以診斷的設(shè)備也有不可診斷的設(shè)備。因此選擇對象設(shè)備時必須充分探討,選擇標(biāo)準(zhǔn)如下:
1. 與生產(chǎn)直接有關(guān)的設(shè)備
2. 雖然是附屬設(shè)備,但故障引起的破壞性大的設(shè)備
3. 由于故障,有再次損壞可能性的設(shè)備
4. 維修成本高的設(shè)備
三、 檢測周期
為使機(jī)械設(shè)備的異常在初期階段就能被發(fā)現(xiàn),必須對設(shè)備進(jìn)行定期檢測,檢測周期的長短要視異常程度大小而定。異常嚴(yán)重的必須縮短檢測周期。這一點(diǎn)非常重要,但是,不看必要性,過分縮短檢測周期是不經(jīng)濟(jì)的。
決定檢測周期時必須注意:
·設(shè)備過去的異常履歷和發(fā)生異常的周期
·設(shè)備的劣化速度
對過去有異常履歷的設(shè)備,檢測周期應(yīng)為發(fā)生周期的1/10以下。而象磨損故障這一類劣化是慢慢進(jìn)行的設(shè)備,檢測周期即使長一點(diǎn)也是足夠的。但是對于高速旋轉(zhuǎn)體,故障一旦產(chǎn)生立即會導(dǎo)致故障的設(shè)備,希望每天檢測或在線監(jiān)測。
以下是各類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)檢測周期(是一個基本周期),如檢測數(shù)據(jù)變化加劇或達(dá)到判定基準(zhǔn)的注意區(qū)域時,必須縮短檢測周期。
高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械
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透平壓縮機(jī)(氣輪壓縮機(jī))
煤氣透平機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))
蒸汽透平機(jī) |
每日
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一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械
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泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)
蒸汽透平機(jī) |
每周
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一般情況下,軸承劣化初期,劣化是慢慢進(jìn)展的,這時如不作適當(dāng)處置,劣化就會激烈進(jìn)展,因此,對軸承來說,檢測周期應(yīng)比其它設(shè)備或部件短,盡可能每天檢測較放心。另外,檢測周期不應(yīng)固定不變。如果,檢測值同判定基準(zhǔn)對照處在很正常狀態(tài)時,則周期可固定不變,但當(dāng)進(jìn)入注意區(qū)域時,檢測周期應(yīng)縮短,這一點(diǎn)很重要。
四、 檢測診斷點(diǎn):
檢測點(diǎn)好是在軸承殼體部位,應(yīng)選擇探頭與機(jī)械接觸良好。剛性高的部位作為測點(diǎn),測低頻振動時,三個方向都測(軸向、水平、垂直),一般軸向和水平向都在軸心同高度測。要求在三個方向測是因為各種故障引起的振動發(fā)生在不同的方向上。例如,不平衡一般是水平方向振動出現(xiàn)異常,不對中是軸向,松動是上下方向。但測高頻振動時,只要選擇容易測的一個方向即可(一般是垂直方向),這是因為滾動軸承上產(chǎn)生的振動是全方位各方向傳遞的。
測量點(diǎn)選擇大多數(shù)情況從效率方面考慮,并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),目的要容易測到所產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象。測點(diǎn)選好,檢測的方向也限定了。確定測點(diǎn)后,每次在同一點(diǎn)檢測這一點(diǎn)非常重要,因?qū)Ω哳l振動而言,檢測點(diǎn)位置差數(shù)mm。振動顯示值可相差6倍,另外,檢測面狀態(tài)影響很大,必須除去檢測點(diǎn)的油漆和油污,選盡可能平滑的面作為測點(diǎn)(沖孔作標(biāo)記號不好,接觸不好)。
五、 簡易診斷原理
如果滾動軸承內(nèi)圈、外圈或滾動體有損傷,那么,在滾動中,各部件相互接觸時會發(fā)生機(jī)械沖擊,從而產(chǎn)生沖擊脈沖,隨著損傷程度的不同,沖擊脈沖值也不同。
以振動方式取得的沖擊脈沖如圖(1)所示的那種高頻衰減振動波形,因此,軸承損傷可根據(jù)這種振動加速度來診斷(振幅越大,說明損傷越嚴(yán)重)。
1. 用圖2(a)所示的沖擊波形峰值(p)或用圖2(b)所示的沖擊波形絕對值處理后的平均值(A)都能診斷異常,基本上是一致的。一般情況下,考慮到顯示值的穩(wěn)定性,用平均值進(jìn)行診斷。但轉(zhuǎn)速低時(300rpm以下)平均值變動小、正常、異常難以判斷。因此,用峰值進(jìn)行診斷較好。
2. 另外。看峰值、平均值的大小關(guān)系(即P/A比值大小關(guān)系),也可以大致判斷軸承異常。如圖3(a)所示,P/A值大時,軸承有損傷。圖3(b)所示,P/A值小時,往往是潤滑不良或者有磨損異常。
六、 判定標(biāo)準(zhǔn)
判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備是否正常的標(biāo)準(zhǔn)一般有以下三種,對具體設(shè)備選用哪種判定標(biāo)準(zhǔn),必須充分探討。
1. 絕對判定基準(zhǔn)
同一部位的檢測值與絕對判定基準(zhǔn)比較,判定設(shè)備是良好/注意/不良狀態(tài)。
絕對標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過大量振動試驗,現(xiàn)場振動測試以及一定的理論研究而總結(jié)出來的標(biāo)準(zhǔn)。
2. 相對判定基準(zhǔn)
同一部位定期檢測,將正常時的振動值作為初始值,看定期檢測值是初始值的幾倍,以此來判斷設(shè)備狀態(tài)。
一般振動值為原始基準(zhǔn)2倍時,需加強(qiáng)監(jiān)測,低頻振動增大到原始基準(zhǔn)4倍時需檢修,高頻增動增大到原始基值6倍時需檢修。
3. 相互判定基準(zhǔn)
同種設(shè)備有多臺時,可在同一條件(運(yùn)轉(zhuǎn),基礎(chǔ))下檢測,進(jìn)行相互比較判斷。
五、日本新日鐵公司,從長期維修的數(shù)據(jù)中得到經(jīng)驗:
1. 絕對判定基準(zhǔn)
當(dāng)被診斷的設(shè)備設(shè)有本身的絕對判斷基準(zhǔn)時,先用如下的判斷基準(zhǔn)診斷
設(shè) 備
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良 好
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注 意
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危 險
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10-300KW (中型機(jī))
300 rpm 以上
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M<1
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1≤M<7
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M≥7
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300KW 以上(大型機(jī))
300 rpm 以上
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M<2
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2≤M<11
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M≥11
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M--檢測值的平均值(單位mm/s)(三次測量值平均)
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注:1)如以上設(shè)備范圍內(nèi)此基準(zhǔn)不適用時,可用相對判定基準(zhǔn)或相互判定基準(zhǔn)
2)在軸承部位(V、H、A三向)各測三次振動值。
3)將每點(diǎn)所測的三次數(shù)據(jù)平均,求得M值,再判斷設(shè)備狀態(tài)。
根據(jù)高頻振動診斷滾動軸承損傷的絕對判定基準(zhǔn)。目前有幾個正在使用,這些絕對值判定基準(zhǔn)都是根據(jù)以下事項制成的。
·異常時振動現(xiàn)象的理論考察(特征頻率、公式等)
·根據(jù)測試,搞清振動現(xiàn)象(波形圖、頻率圖等)
·檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評價(多次檢測取平均值)
·國內(nèi)外參考文獻(xiàn),振動標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查(參考圖譜,參照標(biāo)準(zhǔn)等)
2. 相對判定基準(zhǔn)
當(dāng)絕對判定基準(zhǔn)不適用時,可用下述方法求得判定基準(zhǔn)值來判斷設(shè)備有無異常。
1)相對判定基準(zhǔn)值確定程序如下:
·先確認(rèn)對象設(shè)備是在正常狀態(tài)
·然后確定檢測點(diǎn)
·在同一測點(diǎn)上測25次
以上(每次重新接觸測定)
·每個測點(diǎn),從測定值計算平均值(Mg)和標(biāo)準(zhǔn)差(σ)用下式,可求得達(dá)到注意狀態(tài)的平均值(MC)以及達(dá)到危險狀態(tài)的平均值(Md)。
注意域的平均值(Mc)=Mg+2σ
危險域的平均值 (Md) =Mg+3σ
但是,也有可能剛超過MC時,就到了危險狀態(tài),這樣正常和危險就不明確了。所以劃出一個注意區(qū)域:檢測值在Mc 以下時判為正常;在Mc 和Md 之間即為正常和危險不能確定的狀態(tài)(不明狀態(tài)或注意區(qū)域)。
2)利用上述基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備診斷時,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
·在同一測點(diǎn)測三次,將三次平均值作為檢測值和相對判定基準(zhǔn)比較、判定。
·檢測時在同一位置,按壓力大小和方向都不變。
·求Mc和Md時,假定不明狀態(tài)和危險狀態(tài)時檢測值分布的標(biāo)準(zhǔn)差同正常狀態(tài)時是同樣的(σ相同)
·用Mc作注意狀態(tài)基準(zhǔn),Md作為危險狀態(tài)基準(zhǔn)時:
a. 盡管設(shè)備處于正常狀態(tài),但判定為不明狀態(tài)的概率仍有2.3%,判定為危險狀態(tài)的概率仍有0.1%
b. 當(dāng)對象設(shè)備處于不明狀態(tài)時,(檢測值等于Mc時)判定正;虿幻鳡顟B(tài)的概率各為50%,判定為危險狀態(tài)的概率為15.9%
c. 當(dāng)檢測值等于Md時,對象設(shè)備達(dá)到危險狀態(tài),這時,判定為正常狀態(tài)的概率仍有15.9%。
為減少判斷誤差,應(yīng)遵守各項注意事項進(jìn)行檢測,這些注意事項對任何一種檢測值的分散性都減小的(用標(biāo)準(zhǔn)差的平方表示檢測值的分散程度)。特別是取三次讀數(shù)的平均值作為檢測值時,分散性就減小到1/3,誤判概率就能降低。
·從正常狀態(tài)的振動測定結(jié)果求得的Mc和Md這些標(biāo)準(zhǔn),還有待于根據(jù)設(shè)備特征,過去的維修數(shù)據(jù),今后的維修數(shù)據(jù),實施維修的狀況,再求得佳的絕對判定基準(zhǔn)。(通過過去與現(xiàn)在的實際情況而定出)
3. 相互判定基準(zhǔn)
同一規(guī)格各設(shè)備在同條件下,有多臺運(yùn)轉(zhuǎn)時,在設(shè)備同一部位檢測相互比較,由此掌握設(shè)備的異常程度。
注:適用于所有滾動軸承的絕對判定標(biāo)準(zhǔn)是不存在的。因此,設(shè)備維護(hù)中絕對判定標(biāo)準(zhǔn)和相對判定標(biāo)準(zhǔn)都需要。從兩方面綜合進(jìn)行探討。
4. 絕對判定基準(zhǔn)一例:
1)直線連接轉(zhuǎn)速軸和軸徑交修正軸一點(diǎn)
2)從此點(diǎn)引縱線交A、B線上兩點(diǎn)
3)再引二橫線交a、b二點(diǎn),即為判定基準(zhǔn):
a值以下:正常
b值以上:危險
例:轉(zhuǎn)速600rpm,軸徑70mm時,圖中判定值是:
正常 0.18以下
危險 0.56以上
八、 簡易診斷注意點(diǎn)
1. 不同種類的滾動軸承有異常時往往產(chǎn)生高頻振動和低頻振動,因此診斷異常時要用速度檔測低頻振動,用加速度檔檢測高頻振動,根據(jù)兩者結(jié)果進(jìn)行診斷很重要。
2. 檢測點(diǎn)好是軸承外殼部位,測振動速度時,水平、垂直、軸向三個方向都測,測振動加速度時,選三個方向中的任意一個。
3. 應(yīng)盡可能兩個標(biāo)準(zhǔn)(絕對判定基準(zhǔn)、相對判定基準(zhǔn))都參考。
4. 滾動軸承如本身無異常,只是潤滑不良,則振動電平(尤其是高頻振動電平會增大)
因此,只憑振動大這一點(diǎn)不能馬上判斷為異常。先要確認(rèn)潤滑狀態(tài)。缺油時,給油后再測(給油后數(shù)小時--數(shù)天后檢測)。
九、 劣化傾向管理表
該表目的是記錄和保存檢測值,以便根據(jù)過去的檢測記錄來制定今后的維修計劃,這類傾向管理表要制作得使用者容易管理。下面事項必須記入,這樣一旦中途換人或發(fā)生異常時要做精密診斷都是有用的。
1. 工廠名稱(設(shè)備號)
2. 設(shè)備名稱
3. 主要設(shè)備規(guī)格(轉(zhuǎn)速、輸出功率、軸承型號等)
4. 簡單的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖
5. 檢測參數(shù)
6. 檢測位置、方向
7. 檢測周期(大多數(shù)設(shè)備發(fā)生振動原因是不平衡,所以一般檢測周期為一個月)
8. 判定基準(zhǔn)
9. 初期值(正常值也行)
10. 測試備件
11. 檢測值(時間、數(shù)值)
12. 維修實績
13. 劣化傾向管理圖表
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