大型旋转机械的状态检测与故障诊断第四期全国设备状态监测与故障诊断实用技术培训班讲义

大型旋转机械的状态检测与故障诊断第四期全国设备状态监测与故障诊断实用技术培训班讲义内容摘要：

.............................................................................. 94 4. 自适应消噪技术 ..................................................................................................... 95 附件二 滚动轴承的故障诊断 ........................................................................................ 95 一、滚动轴承的常见故障 ............................................................................................... 95 1. 疲劳剥落（点蚀） .................................................................................................. 95 2. 磨损 ....................................................................................................................... 95 3. 胶合 ....................................................................................................................... 96 4. 断裂 ....................................................................................................................... 96 5. 锈蚀 ....................................................................................................................... 96 6. 电蚀 ....................................................................................................................... 96 7. 塑性变形（凹坑及压痕） ....................................................................................... 96 8. 保持架损坏 ............................................................................................................ 96 二、引起滚动轴承振动的原因及其特征频率 ................................................................... 97 1. 由于结构特点引起的振动 ——滚动体通过载荷方向时产生的通过频率 ..................... 97 2. 由于轴承刚度非线性引起 的振动 ............................................................................. 97 3. 由于制造及装配等原因引起的振动 ......................................................................... 97 1) 由于表面加工波纹引起的振动 ............................................................................ 97 2) 由于滚动体大小不均匀引起 的振动 ..................................................................... 98 3) 由于轴承偏心引起的振动 ................................................................................... 98 4) 由于轴承装歪或轴弯曲引起的振动 ..................................................................... 98 5) 由于轴承装配过紧或过松引起的 振动 .................................................................. 98 4. 由于润滑不良引起的振动 ....................................................................................... 98 5. 由于轴承工作表面上的缺陷引起的振动 .................................................................. 98 三、滚动轴承振动的固有频率和缺陷 间隔频率 .............................................................. 100 1. 滚动轴承的固有频率 ............................................................................................ 100 5 1) 滚动轴承内、外圈固有频率的计算公式 ............................................................ 101 2) 钢球固有频率的计算公 式 ................................................................................. 101 2. 滚动轴承的缺陷间隔频率 ..................................................................................... 102 四、滚动轴承故障振动的诊断方法 ............................................................................... 103 1. 合理选择分析频段的范围 ..................................................................................... 103 1) 低频段（ 0 ~ 1 kHz） ......................................................................................... 103 2) 中频段（ 1 ~ 20 kHz） ....................................................................................... 103 3) 高频段（ 20 ~ 80 kHz） ..................................................................................... 104 2. 传感器位置的选择 ................................................................................................ 104 3. 滚动轴承故障波形的评定指标及因数判断法 ......................................................... 105 1) 有效值 Xrms ....................................................................................................... 105 2) 峰值 Xp ............................................................................................................. 105 3) 波峰因数 Cf ...................................................................................................... 106 4) 峭度 β与峭度系数 K ......................................................................................... 106 4. 滚动轴承的诊断方法 ............................................................................................ 107 1) 低频信号接收法 ............................................................................................... 107 2) 冲击脉冲法 (SPM) ............................................................................................. 108 3) 共振解调法 (IFD) .............................................................................................. 109 5. 轴承失效的四个阶段及各阶段内的主要特征频率成分 ............................................ 111 6 第一节 状态监测与故障诊断的基本知识 一、 状态监测与故障诊断的意义 及发展现状 1. 状态监测与故障诊断的定义 通俗地说 ，状态监测与故障诊断就是给机器看病。 人不可能不生病，机器在运行过程中出现故障也是不可避免的。 人生了病需要求医就诊，机器出了故障也要找“医生”诊断病因。 医生对病人的诊断是基于体征检查（先看体温，再进行验血、 X 光、心电图、 B 超、„、甚至 CT 等）基础上的分析判断，对机器故障的诊断同样也是基于状态监测（先看总振动值，再求助于频谱、波形、轴心轨迹、趋势图、波德图、全息谱图等）基础上的综合性分析判断。 状态监测 是指通过一定的途径了解和掌握设备的运行状态，包括利用监测与分析仪器（在线的或离线的），采用各种检测、监视、分析 和判别方法，对设备当前的运行状态做出评估（属于正常、还是异常），对异常状态及时做出报警，并为进一步进行的故障分析、性能评估等提供信息和数据。 故障 是指机械设备丧失了原来所规定的性能或状态。 通常把设备在运行中所发生的状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障，有时也把事故直接归为故障。 而 故障诊断 则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数、历史状况，对可能发生的故障进行分析、预报，对已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势，对维护设备 的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。 2. 状态监测与故障诊断的意义 状态监测与故障诊断技术的由来及发展，与十分可观的故障损失以及设备维修费密切相关，而 状态监测与故障诊断的意义 则是 有效地遏制了故障损失和设备维修费用。 具体可归纳如下几个方面： ① 及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免、减缓、减少重大事故的发生； ② 一旦发生故障，能自动纪录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，避免再次发生同类事故； ③ 通过对设备异常运行状态的分析，揭示故障的原因、程度、部位，为设备的在线调理、停机 检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用； ④ 可充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。 7 自上世纪七十年代以来，国内外石化、化工、电力、钢铁等行业为了极大限度地提高经济效益，生产规模不断扩大，生产装置向着大型化、高速化、自动化、连续化、单系列化发展，装置中的关键设备均无备机，一旦出现故障停机，将导致整个装置停产，所造成的经济损失是十分巨大的。 例如，一个年加工原油 500万吨的炼油厂，停产一天的经济损失达二千多万元；。