CSI振动测量和故障分析的初级培训

CSI振动测量和故障分析的初级培训

2010年12月21日

摘要(summary)：

主要讲述了振动的基本原理。机械振动的原因。振 动的三要素。通常分析的频谱图。频谱分析的一些术语。机械故障频率特征。实施振动诊断的步骤。振动诊断三部曲。CSI2130机械状态分析仪的应用。用PEAKVUE技术检测应力波。SST技术的应用。故障诊断实例分析。

关键词(Key Words)：

PEAKVUE技术、SST技术、振动诊断。

第一讲 振动分析的基本原理

 振动的基本原理

惯性力 阻尼力 弹性力 干扰力

1、 基本概念

1）振动的概念：

振动是一种特殊的力学运动形式，它是指质点或机械动力系统在某一稳定平衡位置随时间变化所做的一种往复式运动。

振动的分类，

四种振动形式：

简谐振动：运动量随时间按谐和函数的形式变化 周期振动：运动量变化经过一个固定的时间间隔不断重复 非周期振动：振动量变化随时间不呈现重复性 随机振动：任一给定时刻的运动量不能预先确定

2）简谐振动与复合振动

旋转机械最基本的振动形式是简谐振动

两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动，反过来，任何周期振动又都可以分解成若干个简谐振动。付里叶变换是进行这种分解的有效工具。 3）振动位移、速度和加速度振幅的量度

简谐振动位移的大小，用振幅 Ap 表示，即最大位移到平衡位置之间的距离，也称作单峰值；振动的波峰与波谷之间的垂直距离称作为峰峰值，表示为 Ap-p；

4）振动速度测量：

ISO标准规定，振动速度的均方根值，即有效值为“振动烈度”，作为衡量振动强度的一个标准，我们平时测振动速度就是测这个值

5）旋转机械相位的物理意义和测量

2 机械振动的原因

 设计制造缺陷  安装或维护不当  操作流程有误

 设备存在故障

3 振动的基础知识 1）振动的三要素

 幅值  频率  相位 2）通常分析的频谱图

 频谱分析  时域波形分析  瀑布图分析  瞬态分析

3）频谱分析的一些术语

 转送1倍频  转送2倍频  转送3倍频  谐波

 叶轮通过频率  齿轮啮合频率  轴承故障频率  皮带故障频率  同步频率与非同步频率  次同步频率

4、 测量单位及检测类型

位移（Pk-Pk）： 适合于低频范围 速度（Rms, Pk）： 适合于中频段 加 速 度（ Pk ）：适合于高频段

5 机械故障频率特征

如不平衡频率特征，不对中频率特征，磨擦频率特征，松动频率特征，共振频率特征，油膜激振频率特征等等。 6 实施振动诊断的步骤。  了解诊断对象  确定诊断方案

 建立数据库及路径文件

 把路径文件上传到振动分析仪中并开始采集数据  分析振动数据，提出诊断建议  检查验证。

7 振动诊断三部曲。采集，分析，验证。

第二讲 用PEAKVUE技术检测应力波

 Peakvue是CSI发展的高级专利数据技术.  数字高频采样,不受到采样定律的限制.

 针对性的测试应力波信号.例如疲劳裂缝、齿轮裂缝、磨擦、磨损或故障的早期冲击,运用PEAKVUE技术可测量频率并同时获得准确得幅值.  不仅故障得到预先警告,而切故障严重程度也可以进行趋势测量.对于低速机械以及复杂的齿轮箱,这点尤其重要

 .Peakvue提供早期准确的检测,更加有利于维修和更换的计划性.降低成

本,避免停机,减少备件.

第三讲 CSI2130机械状态分析仪的应用.

 1专业分析相关

1、调用路径：主页（HOME键）——分析；主页（HOME键）——路径——运行分析（F12）——手动分析、专业分析、更多专业分析；两者差异在于在路径下调用分析模块，仪器会询问采集设置是否匹配路径测点。 2、时域波形

Fmax、采样率、样本数、采样时间。

需要设置：Fmax——决定采样率：2.56* Fmax； 样本数——决定采样时间：样本数/采样率 可以设置最直观的两个参数：Fmax与采样时间。 3、频谱设置

设置频谱参数：Fmax、Fmin、lines——保证频谱分辨率（LOR：lines of revolution）。

设置信号平均：平均方式（普通平均）、平均次数（推荐值4——10次） 设置窗函数：汉宁窗

注意：平顶窗适用于瞬态场合，汉宁窗通常用于路径的数据采集。 设置积分方式：

模拟：数据在时间域内积分，然后进行FTF运算。 数字：数据先进行FTF运算，然后在频域内积分。 实际操作过程中，基本上没有什么差别。 4、振动总量

设定振动总量模式：频段、宽带（选择宽带时，输入设置中积分方式为模拟），当设定振动总量模式选择的是频段时，需要设置频谱参数。

设置时间增量、设置测量点数、设定时间范围：只有当采集方式为不连续时，这三项设置才有用。

设定采集模式：连续、不连续 5、真实细化

CSI2130默认LOR为800。

设置细化参数：中心频率（最小为100Hz）、分辨率、带宽 仪器要求只需要输入中心频率即可。 6、瀑布图

设置频谱参数；设置瀑布图参数：频谱数、采样类型（连续采样） 7、峰值相位：适用于及其的启动、停机过程。需要转速参考。

设置平均模式：用于峰值、相位变化比较大的场合，在启、停机过程中不激活。

RPM范围：范围内激活数据保存。设置为0不激活。

DELTA RPM：转速变化时，保存数据；设置为0：转速变化1%时，保存数据。

DELTA 时间：时间变化时，保存数据。 8、轴心轨迹：带通模式需要转速触发。

9、交叉通道相位：设置模式：单一模式时，设置频率才有效。交叉通道相位数据无法保存。

10、高频分析：Fmax设为5KHz或在原先路径测点Fmax的2倍。 11、高分辨率分析：分辨率设为6400LINES或在原先路径测点基础上增加4倍的分辨率。

12、轴承/齿轮分析：分析频宽和滤波的设置考虑在PEAKVUE上可以检测到轴承故障频率。

13、低速分析：Fmax设为100Hz或低于5倍转频。 14、转速检测：需要用户提供一个估计转速。

15、锤击测试（停机）：怀疑存在共振且该设备没有运转时候用

Fmax设备为400Hz，普通平均，平均次数6次，矩形窗，水平触发（0.5g） 16、锤击测试（运转）：该测试分2步。负平均模式。 17、停机过程 峰值保持：峰值保持模式，汉宁窗。

18、峰值相位、阶数跟踪、同步分析、轴心轨迹：需要转速触发。

 2采集定义的设置

Database Setup→tree structure→设备层→ADD BRANCH。

测量类型：加速度→速度（默认采用），加速度→位移，速度→位移，位移→位移。设置监测间隔。参与统计的数据量：监测初期用于确立Bs值，推荐值为6。类似于确定基准值。设置分析参数与报警参数。 传感器类型：轴承座振动选择CASING，轴振选择shaft。 Signal group number：信号组合。

Signal channel number：1：首先进入仪器的信号；2：随后进入仪器的信号。 HFD：对CSI2130不适用。

LOWEST/highest：可以指示设备故障或者采集错误。 关于报警相关的一些设置： 比较关注的时C、D两个级别的报警 3、analysis parameters设置

可以在Database中对分析参数进行增加、修改、删除等。 低频截止频率：对CSI2130不适用。 FFT：0-70.5orders。

设置LOR：保证频谱足够的分辨率。Fmax/LOR。

平均次数：10次平均（推荐平均次数为4——10次） 平均模式：普通平均。 窗函数：汉宁窗、平顶窗。

设置ISO2954分析项目，对10——1000Hz内的幅值进行评价。

设置PEAKVUE的滤波器：

时域波形：一般时域波形需要采集10——15个REVOLUTION.

故障频率相关设置：

在input type中选择BRG（轴承），然后在右侧工具栏中选择ID Search进行轴承故障频率的设置。

 3频率计算相关

可以计算的种类：轴承频率、普通齿轮频率、行星齿轮频率、皮带频率、电机相关频率、转子条段条数估计、调制频率计算、单位转化、PEAKVUE助手。

轴承频率：输入转速、轴承型号或者轴承的物理参数（滚动体数目、直径、节径、接触角）

普通齿轮频率：转速、齿轮型号

 4数据库TOOLS相关功能 注意：操作前必须对数据库进行备份。

第三讲SST技术的应用

低速检测技术.有效去除低频滑雪波效应.

第四讲故障诊断实例分析

某纸机滚动轴承外环故障Timken566轴承故障频率计算结果：N=2.0417Hz时FTF=0.89Hz BSF=7.58Hz BPFO=17.77Hz BPFI=23.06Hz振动幅值N2NBPFO 17.5Hz2BPFO 35Hz3BPFO频率•某纸厂#2 皮带辊子滚动轴承振动频谱中除了辊子转速频率及其谐波频率外，出现振动幅值超过转速频率基频幅值的轴承外环故障频率(BPFO)17.5赫兹及其二倍频(2XBPFO)35赫兹高峰和其它谐波•诊断结果：1.轴承外环损坏；2.轴承在轴承座中松动。•检查结果：滚动轴承外环损坏，轴承在轴承座中松动。