风机振动分析-凯发官方

二、振动分析的一般步骤

        现场故障分析时，首先对信号特征进行识别，得出振动的表层原因；然后对信号特征做出机理分析，由此得出振动的深层次原因；再按故障机理寻找具体的振源，得出具体的振动原因；最后由具体的振动原因确定故障的来源

1.观察发展及变化

  在分析和诊断故障时，应首先观察各监测参数的发展变化。为此，应注意积累和研究机器正常运行状态下的振动数据，包括基频的幅值和相位、次谐波和高次谐波的幅值和相位、其他重要频率分量的幅值等。对当前机器的振动信号，进行各种观察和分析时，应与正常运行状态下的振动进行比较。但首先确定是否是因运行参数的改变而引起的特征参数改变，如负荷是否有大的改变等。

2.设备的外部观察及测试

  通过对设备的外部观察和测试，（如现场设备温度、声音、压力、转速、负荷、油温、振动等参数的不同变化以及发生的部位，）能够快速了解设备的整体运转情况，大概确定故障的类型及故障部位，对一些常见故障来说，甚至可以就此做出精准诊断。特别是对一些感官可察觉的问题，如地脚的断裂、叶轮的磨损、焊缝开裂等故障，更是简单有效，而单纯的信号分析反而容易将简单问题复杂化。

  一般来说无论我们使用何种检测仪器，也无论我们运用什么诊断方法，仪器测量反映出的问题，必须在感官上能够得到合理地解释；同时感官发现的故障现象，在仪器上也必须有合理地反映，两者统一，可以基本确定故障原因，如果二者不能统一，则需要有合理的解释。

3.观察转速变化的振动响应

      转速变化主要指可调速设备的转速变化和起动和停车过程，在这一过程中经历各种转速，振动信号能显示出故障与转速的关系，以此可区分不同故障。例如：图2-15 为不平衡、不对中引起的振幅随转速变化的曲线。

   因为设备部件转速与振动频率显著不同，依据振动频率可以很容易识别出故障源。显然，有人会问：“对于转速相同的直接联接设备怎么办？”这种情况，通常认为存在故障的部件振幅应该最大。例如，电动机和泵直接联接，电动机上的最大振幅为16mm/sec，而泵的振幅为2mm/sec。因为电动机的振幅是泵振幅的8倍之多，显然电动机是故障部位。

   通常，故障部件是具有最大振幅的那个部件。随着与故障源距离的增加，激振力会逐渐耗散。当然，这个规则也有例外，例如立式泵，出水管道系统共振导致泵振动过大，这种情况下，激振力确实是由电动泵产生的，但是被管道系统的共振放大了。

   这条规则的另一个例外直接联接的设备对中不良。物理学牛顿第三定律指出：“一个物体施加一个力在第二个物体上，第二个物体也会在第一个物体上产生大小相等，方向相反的作用力。”换句话说，“每个作用力都有大小相等方向相反的反作用力。”联轴器不对中，在驱动和被驱动部件之间的联轴器上产生一个力。结果，驱动设备和被驱动设备受到的反作用力基本相等，产生的振幅也就基本相同。驱动设备和被驱动设备振幅有略微差别的唯一原因，是这两个部件的质量和刚度有差别。但是，大部分联轴器不对中的情况，驱动设备和被驱动设备的振动基本一样。

4.根据振动方向判别故障原因

   比较水平方向和垂直方向数据时，必须清楚设备是如何安装固定的，同时也要知道，轴承是如何安装固定在设备上的。振动分析人员应该对水平方向和垂直方向的相对刚度有个感性认识，设备安装在坚固的或刚性的支承上，与安装在高架结构或弹性隔振体上，如橡皮垫或弹簧体，它们之间的振动评价标准是有区别的。

   假设风机固定在实心刚性混凝土基础上，基础固定在地平面坚固地基上，这表明设备是刚性安装，正常情况下，设备垂直刚度大于水平刚度。这时，对于如质量不平衡这样的普通故障，水平方向振幅大于垂直方向振幅。如果刚性安装的设备，垂直方向振动大于水平方向振动，就表明不正常了，可能是由于松动或强度低造成的。另一方面，如果同样的设备安装在弹簧体或橡皮垫上，出现垂直方向振幅大是正常的，不会认为结构存在问题。

  另一个需要考虑的因素是水平和垂直方向振幅的比例。按道理讲，一般刚性安装的设备水平方向振幅相对垂直方向振动较大是正常的。然而，还应该分析水平和垂直方向振幅的比例是否正常，以判断是否预示着有其它故障。对于一个正常的质量不平衡响应，水平振幅和垂直振幅的比例为1:1, 2:1, 3:1 或 4:1都有可能，这取决于设备特定的安装固定方式。换句话说，对于刚性安装固定的风机、电动机或泵，由于质量不平衡引起1倍频振动，水平振幅是垂直振幅的4倍属于正常。如果比值超过4倍就可能不正常，一般预示着异常，如结构松动或共振。

  一般惯例，任何时候轴向振幅超过了径向（水平或垂直）最大振幅的50%，就要考虑是否发生了不对中或轴弯曲。当然，如果轴向振幅相当大，也可能是由于共振或外伸端转子不平衡引起的。

5.振动频率及波形分析

   每一种引发异常振动的故障源都产生一定频率成分的振动，可能是单一频率，也可能是一组频率或某个频带。根据振动信号的频率组成，可以很快排除一批不可能出现的故障，将注意力集中在几个可能的故障原因上。

  波形分析具有简捷直观的特点，对振动的稳定性、刚度的对称性、是否存在冲击、有无干扰信号、是否存在调制现象等非常直观有效，一般可与频谱分析同时使用。

6.频率成分的相位分析

        振动相位是故障分析的主要工具之一，与频谱分析相辅相成，是区别同频故障的主要手段。例如转频故障是现场设备最常见故障，但与其对应的故障类型有几十种，单从频谱上是难以区分的。例如不平衡、偏心、转子弯曲、联轴器不对中、机械松动等故障，都可以通过相位分析有效甄别。

     另外转子的振型也是通过相位确定的：对刚性转子，两端轴承振动相位同相为圆柱形振动，反相为圆锥形振动；对挠性转子，两端轴承振动相位同相为一阶振型、三阶振型、…，反相为二阶振型、四阶振型、…。