一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)
機(jī)械振動(dòng)中包含著從低頻到高頻各種頻率成分的振動(dòng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也是同樣的。軸系異常(包括轉(zhuǎn)子部件)所產(chǎn)生的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致。 |
不對(duì)中
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聯(lián)軸器連接的兩軸中心線偏移。
振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致或與旋轉(zhuǎn)頻率成倍 |
松動(dòng)
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基礎(chǔ)螺絲松動(dòng)或軸承磨損引起的振動(dòng)。
振動(dòng)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(dòng)軸承上。
是因軸承的力學(xué)特征引起的振動(dòng)。
振動(dòng)頻率是軸的固有頻率。 |
中頻
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壓力脈動(dòng)
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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(dòng)。當(dāng)壓力機(jī)構(gòu)有異常時(shí)就產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。 |
葉輪葉片
通過振動(dòng)
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軸流式或離心式壓縮機(jī)中,透平運(yùn)行時(shí),由于動(dòng)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(dòng)。 |
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(shí)即產(chǎn)生高頻振動(dòng)并有音響。 |
流體音振動(dòng)
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流體機(jī)械中,因壓力機(jī)構(gòu)異?;蛎芊鈾C(jī)構(gòu)異常等產(chǎn)生的一種渦流,一般是隨機(jī)高頻振動(dòng)和音響。
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二、對(duì)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(duì)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(duì)象設(shè)備時(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)于高速旋轉(zhuǎn)體,故障一旦產(chǎn)生立即會(huì)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(gè)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(shí),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(shí)如不作適當(dāng)處置,劣化就會(huì)激烈進(jìn)展,因此,對(duì)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(duì)照處在很正常狀態(tài)時(shí),則周期可固定不變,但當(dāng)進(jìn)入注意區(qū)域時(shí),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(dòng)時(shí),三個(gè)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(gè)方向測是因?yàn)楦鞣N故障引起的振動(dòng)發(fā)生在不同的方向上。例如,不平衡一般是水平方向振動(dòng)出現(xiàn)異常,不對(duì)中是軸向,松動(dòng)是上下方向。但測高頻振動(dòng)時(shí),只要選擇容易測的一個(gè)方向即可(一般是垂直方向),這是因?yàn)闈L動(dòng)軸承上產(chǎn)生的振動(dòng)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(dòng)而言,檢測點(diǎn)位置差數(shù)mm。振動(dòng)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(hào)不好,接觸不好)。
五、 簡易診斷原理
如果滾動(dòng)軸承內(nèi)圈、外圈或滾動(dòng)體有損傷,那么,在滾動(dòng)中,各部件相互接觸時(shí)會(huì)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(dòng)方式取得的沖擊脈沖如圖(1)所示的那種高頻衰減振動(dòng)波形,因此,軸承損傷可根據(jù)這種振動(dòng)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(duì)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(shí)(300rpm以下)平均值變動(dòng)小、正常、異常難以判斷。因此,用峰值進(jìn)行診斷較好。
2. 另外??捶逯怠⑵骄档拇笮£P(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(shí),軸承有損傷。圖3(b)所示,P/A值小時(shí),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(duì)具體設(shè)備選用哪種判定標(biāo)準(zhǔn),必須充分探討。
1. 絕對(duì)判定基準(zhǔn)
同一部位的檢測值與絕對(duì)判定基準(zhǔn)比較,判定設(shè)備是良好/注意/不良狀態(tài)。
絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過大量振動(dòng)試驗(yàn),現(xiàn)場振動(dòng)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(duì)判定基準(zhǔn)
同一部位定期檢測,將正常時(shí)的振動(dòng)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(dòng)值為原始基準(zhǔn)2倍時(shí),需加強(qiáng)監(jiān)測,低頻振動(dòng)增大到原始基準(zhǔn)4倍時(shí)需檢修,高頻增動(dòng)增大到原始基值6倍時(shí)需檢修。
3. 相互判定基準(zhǔn)
同種設(shè)備有多臺(tái)時(shí),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(yàn):
1. 絕對(duì)判定基準(zhǔn)
當(dāng)被診斷的設(shè)備設(shè)有本身的絕對(duì)判斷基準(zhǔn)時(shí),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(xiǎn)
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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(shí),可用相對(duì)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(dòng)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(dòng)診斷滾動(dòng)軸承損傷的絕對(duì)判定基準(zhǔn)。目前有幾個(gè)正在使用,這些絕對(duì)值判定基準(zhǔn)都是根據(jù)以下事項(xiàng)制成的。
·異常時(shí)振動(dòng)現(xiàn)象的理論考察(特征頻率、公式等)
·根據(jù)測試,搞清振動(dòng)現(xiàn)象(波形圖、頻率圖等)
·檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)(多次檢測取平均值)
·國內(nèi)外參考文獻(xiàn),振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查(參考圖譜,參照標(biāo)準(zhǔn)等)
2. 相對(duì)判定基準(zhǔn)
當(dāng)絕對(duì)判定基準(zhǔn)不適用時(shí),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(duì)判定基準(zhǔn)值確定程序如下:
·先確認(rèn)對(duì)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(gè)測點(diǎn),從測定值計(jì)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(xiǎn)狀態(tài)的平均值(Md)。
注意域的平均值(Mc)=Mg+2σ
危險(xiǎn)域的平均值 (Md) =Mg+3σ
但是,也有可能剛超過MC時(shí),就到了危險(xiǎn)狀態(tài),這樣正常和危險(xiǎn)就不明確了。所以劃出一個(gè)注意區(qū)域:檢測值在Mc 以下時(shí)判為正常;在Mc 和Md 之間即為正常和危險(xiǎn)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(shí),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(duì)判定基準(zhǔn)比較、判定。
·檢測時(shí)在同一位置,按壓力大小和方向都不變。
·求Mc和Md時(shí),假定不明狀態(tài)和危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)檢測值分布的標(biāo)準(zhǔn)差同正常狀態(tài)時(shí)是同樣的(σ相同)
·用Mc作注意狀態(tài)基準(zhǔn),Md作為危險(xiǎn)狀態(tài)基準(zhǔn)時(shí):
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(xiǎn)狀態(tài)的概率仍有0.1%
b. 當(dāng)對(duì)象設(shè)備處于不明狀態(tài)時(shí),(檢測值等于Mc時(shí))判定正常或不明狀態(tài)的概率各為50%,判定為危險(xiǎn)狀態(tài)的概率為15.9%
c. 當(dāng)檢測值等于Md時(shí),對(duì)象設(shè)備達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài),這時(shí),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(xiàng)注意事項(xiàng)進(jìn)行檢測,這些注意事項(xiàng)對(duì)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(shí),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(dòng)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(shí)施維修的狀況,再求得佳的絕對(duì)判定基準(zhǔn)。(通過過去與現(xiàn)在的實(shí)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(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),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(dòng)軸承的絕對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)是不存在的。因此,設(shè)備維護(hù)中絕對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)和相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)都需要。從兩方面綜合進(jìn)行探討。
4. 絕對(duì)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(xiǎn)
例:轉(zhuǎn)速600rpm,軸徑70mm時(shí),圖中判定值是:
正常 0.18以下
危險(xiǎn) 0.56以上
八、 簡易診斷注意點(diǎn)
1. 不同種類的滾動(dòng)軸承有異常時(shí)往往產(chǎn)生高頻振動(dòng)和低頻振動(dòng),因此診斷異常時(shí)要用速度檔測低頻振動(dòng),用加速度檔檢測高頻振動(dòng),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(dòng)速度時(shí),水平、垂直、軸向三個(gè)方向都測,測振動(dòng)加速度時(shí),選三個(gè)方向中的任意一個(gè)。
3. 應(yīng)盡可能兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(絕對(duì)判定基準(zhǔn)、相對(duì)判定基準(zhǔn))都參考。
4. 滾動(dòng)軸承如本身無異常,只是潤滑不良,則振動(dòng)電平(尤其是高頻振動(dòng)電平會(huì)增大)
因此,只憑振動(dòng)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(shí),給油后再測(給油后數(shù)小時(shí)--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(jì)劃,這類傾向管理表要制作得使用者容易管理。下面事項(xiàng)必須記入,這樣一旦中途換人或發(fā)生異常時(shí)要做精密診斷都是有用的。
1. 工廠名稱(設(shè)備號(hào))
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(hào)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(dòng)原因是不平衡,所以一般檢測周期為一個(gè)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(shí)間、數(shù)值)
12. 維修實(shí)績
13. 劣化傾向管理圖表
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