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1、设备状态监监测与故障障诊断培训教材上海容知测测控技术有有限公司目 录一、设备备状态监测测与故障诊诊断技术概概述41.1设备备状态监测测和故障诊诊断技术的的产生和作作用41.2设备备状态监测测和故障诊诊断的含义义51.3设备备维修管理理与设备监监测诊断的的关系81.4振动动监测诊断断技术10二、设备备状态监测测的实施112.1设备备基本资料料112.2设备备监测点的的选择与标标注122.3设备备监测周期期的确定132.4设备备监测信息息采集14三、设备备振动监测测和诊断的的理论基础础153.1机械械振动的分分类153.2简谐谐振动及振振动三要素素173.3实际际振动及振振动的时域域指标183.4
2、振动动的频谱20四、数据据采集234.1传感感器知识244.2采样样284.3信号号处理29五、设备故故障基本分分析方法305.1时域域分析305.2频谱谱分析305.3趋势势分析、多多趋势分析析、频率趋趋势分析325.4瀑布布图345.5多时时域、多频频谱355.6倒谱谱分析365.7包络络解调375.8长时时域波形385.9交叉叉相位395.10轴轴心轨迹395.11波波德图40六、设备状状态的评价价416.1绝对对判断标准准416.2相对对判断标准准456.3类比比判断标准准456.4波峰峰因素评价价法466.5频谱谱图报警法法46七、机械设设备常见故故障振动监监测诊断方方法467.1不
3、平平衡477.2不对对中507.3机械械松动527.4滚动动轴承故障53一、 设备状态监监测与故障障诊断技术术概述1.1设备备状态监测测和故障诊诊断技术的的产生和作作用有三个方面面的因素成成为设备状状态监测和和故障诊断断技术产生生、发展并并广泛应用用的驱动力力，即：流流程工业生生产的现实实需要、测测试诊断技技术和仪器器的发展完完善和国家家有关的政政策。首先，设备备状态监测测和故障诊诊断技术的的产生和发发展是企业业实际需要要的结果，主主要是设备备的安全性性、维修成成本的压力力。20 世纪60 年代以来来，随着电电子技术和和计算机技技术的快速速发展，工工业生产越越来越现代代化。设备备和生产朝朝着大
4、型化化、高速化化、自动化化、连续化化、智能化化、环保化化等方向发发展。一方方面设备更更加精密复复杂，许多多故障很难难靠人的感感官发现，而而且有些设设备精密复复杂，不允允许随便解解体检查；另一方面面设备突发发性事故造造成的损失失越来越大大；三是设设备的维修修成本占总总的生产成成本越来越越大。所以以追求设备备的高可靠靠性和最合合理的维修修方式是企企业设备工工程管理的的必然选择择。从技术术背景方面面看，200 世纪60 年代是计计算机技术术、电子测测量技术和和信号处理理技术飞速速发展的年年代，FFFT 算法法语言的出出现，把信信号处理分分析技术从从硬件到软软件，推向向了全新的的高度。此此外可靠性性工
5、程、零零部件失效效机理的研研究等，都都为设备状状态监测和和故障诊断断技术的产产生和发展展创造了有有利条件。20 世纪70 年代以后，设备状态监测和故障诊断技术在发达国家得到了快速推广和发展，特别是美国、英国、日本、德国等国家。中国从800 年代初初期开始引引进并应用用设备诊断断技术，220 年来来,此项技术术在中国各各个行业得得到了快速速应用和发发展，也受受到中国政政府的重视视。李鹏总总理在19986 年年7 月2 日“第二次全全国设备管管理、维修修工作座谈谈会”上指出，“应该从单单纯的以时时间周期为为基础的检检修制度，逐逐步发展到到以设备的的实际技术术状态为基基础的检修修制度。 这就要求求我
6、们采用用一系列先先进的仪器器来诊断设设备状况，通通过检查诊诊断来确定定检修的项项目”。显然，设设备的状态态监测与故故障诊断是是现代化管管理的技术术基础。当当前我国的的设备维修修体制，已已开始从早早期的事后后维修和长长期的按计计划维修体体制，过度度到现代的的、具有预预知性的视视情维修（或或称状态维维修）阶段段。在企业推广广设备状态态监测和故故障诊断技技术，可以以达到以下下目的/作用：（1） 保保障设备安安全运行，防防止突发事事故；（2） 保保证设备工工作精度，提提高产品质质量；（3） 实实施预防维维修/按状态维维修，节约约维修费用用；（4） 避避免因设备备事故造成成的环境损损坏和其他他危害；（5
7、） 给给企业带来来较大的间间接经济效效益。1.2设备备状态监测测和故障诊诊断的含义义设备状态监监测和故障障诊断是设设备诊断中中的两个过过程，两者者既有密切切联系又有有区别。1.2.11 设备状状态监测的的含义不断获取设设备在运行行中或相对对于静态条条件下的状状态信息，通通过对这些些信息的分分析和处理理，并结合设备备的历史状状况，来定定量地掌握握设备的技技术状态,预测设备备寿命，为为设备运行行和按状态态维修提供供技术基础础。设备状态信信息的获得得有很多种种方法，其其中振动监监测和诊断断技术是目目前较普遍遍采用的方方法之一。机器器内部发生生异常时，一一般都会伴伴随着出现现异常振动动、声音和和设备性
8、能能的变化。通通过对机械械振动信息息的测量和和分析，往往往可以不不停机或不不解体设备备就可以对对设备劣化化的部位和和故障的性性质做出判判断。由于于振动测试试的技术和和仪器都比比较成熟，在在企业中得得到了广泛泛的应用，产产生了大量量的经济效效益和社会会效益。1.2.22 设备故故障故障是个非非常广义的的概念。简简单地说，设设备故障就就是设备系系统或其中中的元件/部件丧失失了规定的的功能。与与故障意义义相近的还还有一个叫叫“失效”的概念。失失效通常指指的是不可可修复的对对象；故障障指的是可可以修复的的对象。为为了对设备备故障以更更清楚地了了解，参考考图1-1， 图1-1 设备故障障的含义Ts：为设
9、设备缺陷开开始出现时时间点；TTd：为设设备缺陷可可以被检出出时间点；Tf：为设设备故障发发生时间点点； Tb：故障障停机时间间点。设备缺陷刚刚开始出现现时，由于于检测技术术水平和仪仪器仪表等等因素限制制往往难以以发现；TTd 实际的位置则则取决于是是否对设备备进行了监监测、监测测的技术手手段和方法法、监测人人员的素质质和能力等等等。实际际上设备监监测的主要要任务就是是尽早检测测出缺陷，并并作好从TTd 到Tf 之间间的监测工工作。由图图1-1可知知，如果设设备因性能能下降到表表现为产量量减少或者者产品质量量下降时，就就认为设备备故障已经经发生，见见图中性能能临界点。设设备故障出出现后，如如果
10、不采取取一定措施施，设备性性能往往将将迅速下降降，直到故故障停机或或发生设备备事故。1.2.33 设备故障障的分类设备故障的的分类方法法很多，从从设备寿命命周期看设设备故障，可可以分为两两类：先天性故故障是由于于设计、制制造不当造造成的设备备固有缺陷陷引起的故故障。对于于此类故障障必须通过过技术改造造来改进设设备性能。常常见的先天天性故障有有动态性不不良，运行行时发生迫迫振、自振振或工作转转速落入临临界转速区区；存在应应力集中；运行点接接近或落入入非稳定区区；零部件件加工制造造不良，精精度不够；零部件材材质不良，强强度不够；转子动平平衡精度不不合乎技术术要求等等等。使用性故故障是由于于安装维修
11、修、运行操操作、设备备自然劣化化等因素引引发的故障障。安装维维修方面的的主要原因因有安装不不当；零部部件错位；轴系对中中不良（热热膨胀考虑虑不够）；机器几何何参数（如如配合间隙隙、过盈量量及相对位位置）调整整不当等等等。运行操操作方面的的原因主要要有机器在在非设计状状态下运行行；转子局局部损坏或或结垢、焊焊缝开裂、部部件脱落；工艺参数数不当（介介质的温度度、压力、流流量、负荷荷），机器器运行失稳稳；润滑或或冷却不良良；启动、停停机或升速速过程操作作不当，暖暖机不够，热热膨胀不均均匀，或在在临界区域域停留过长长等。设备备劣化方面面的主要原原因有机器器长期运行行，零部件件磨损、点点蚀或腐蚀蚀；配合
12、面面受力劣化化、产生过过盈不足或或松动；转转子挠度增增大；机器器基础沉降降不均匀、机机壳变形等等；机器基基础受损，基基础的基础础软化等。对对于此类故故障，要研研究现有管管理规程、操操作规程、润润滑规定是是否合理，要要改进不合合理的规程程、还要研研究优化生生产工艺和和设备运行行方式。严格来讲，设设备的先天天性故障是是人为因素素故障，它它除了与设设计制造者者的水平、责责任心有关关外，还受受科学技术术发展的阶阶段性制约约。设备投投入运行后后，精心操操作和日常常管理成为为最主要的的人为因素素。1.2.44 设备故障障模式从可靠性的的观点看设设备故障模模式有六种种，如图11-2。模模式A 是典型型的浴盆
13、曲曲线。模式式B 和模式式F 是“半”浴盆曲线线，模式BB 设备投投入使用后后故障率固固定或是略略增趋势而而后进入磨磨耗期；模模式F 具有高高的早期的的故障率，而而后降到一一个固定水水平或是略略增趋势。模模式C 设备显显示出故障障率随时间间缓慢增长长而没有具具体的耗损损期。模式式D 表示开开始时故障障率低而后后快速增长长到一个固固定水平。模模式E 则表示示故障率不不随时间变变化。民用航空业业的研究表表明，仅44%的产品品符合模式式A，2%的符合合B，5%的符合合C，7%的符合合D，14%的符符合E，并且不不少于688%的符合合模式F(其它的工工业部门不不一定与飞飞机的故障障分布相同同，但随着着
14、设备的日日趋复杂，越越来越多的的产品符合合模式E 和F)。图1-2 设备故障障模式这些研究数数据证明了了下列的观观点是错误误的，即：“设备的可可靠性与其其运行时间间之间总是是存在着某某种联系，因因此，翻修修越频繁，设设备越少出出故障”。实践也也证明了上上述观点是是不正确的的。除非与与设备运行行时间有关关的故障模模式占主导导地位，否否则，定期期翻修或更更换无助于于改善复杂杂产品的可可靠性。由设备各种种故障模式式可知，设设备能否可可靠地工作作与设备工工龄之间没没有必然的的联系。设设备在服役役期中，较较少的时间间内处于故故障高发期期（早期故故障和磨耗耗期故障），更更多的时间间是处于偶偶发故障期期。在
15、不同的故故障期，设设备管理和和检测诊断断工作的重重点有所不不同。对早早期故障，可可以通过运运转试验、变变更设计、改改善安装来来减少、消消除。偶发发故障率高高是不正常常现象应深入研研究各种症症状、追究究剖析设备备故障原因因，制定相相应对策和和措施。在在设备磨耗耗期，应避避免意外突突发故障。要要加强全员员设备管理理（TPMM），广泛泛应用各种种设备监测测和诊断技技术手段，了了解掌握设设备运行趋趋势，进行行劣化倾向向管理和故故障诊断。1.2.55 设备故障障诊断含义义简单的说，设设备故障诊诊断就是给给设备看病病。指在设设备运行中中或者在基基本不解体体设备的情情况下，对对设备故障障的性质、原原因、部位
16、位、程度等等进行识别别诊断，并并提供维修修维护措施施。在技术手段段和仪器远远远不如现现在丰富和和方便的情情况下，人人们将设备备故障诊断断分为简易易诊断和精精密诊断两两个层次。简易诊断断：即设备备的“健康检查查”。具体实实施时，往往往监测设设备的某一一个或某几几个特征量量，根据量量值的范围围判断设备备是正常还还是异常。如如果对设备备进行定期期或连续监监测，便可可以得到一一些有规律律的东西，即即特征量的的变化趋势势，并借此此进行预测测/预报。简简易诊断的的作用是监监测和保护护，目的是是对设备的的状态作出出迅速而有有效的概括括和评价。对对于振动监监测来说，主主要是通过过一些简易易的测振仪仪测取振动动
17、信号的一一些时域指指标，通过过这些指标标的变化来来初步地判判断设备的的状态，做做一些简单单的分析、判判断。精密诊断断：是在简简易诊断基基础上更深深层次的诊诊断，通常常需要更多多的信息。目目的是判断断故障的性性质（渐进进性/突发性）、原因因（不平衡衡/不对中）、部位位（电动机机/风机、轴承/齿轮）、程程度（一般般故障/严重故障障）等，并并为设备检检修提供决决策依据。往往往需要很很专业的人人员使用很很昂贵的仪仪器来进行行这项工作作。设备简易诊诊断和精密密诊断的区区别和关系系可以用图图1-3 表示。图1-3 设备简易易诊断和精精密诊断随着电子技技术、计算算机技术、网网络与通讯讯技术及数数据库技术术的
18、飞快发发展，信息息化在企业业的逐步实实施，这种种方式显然然已经不能能满足企业业经营管理理的需要，因因此目前国国内的企业业纷纷进行行设备状态态网络化系系统的实施施和应用。这这种设备状状态网络化化系统通过过对设备状状态信息的的积累和共共享，使得得设备状态态的监测和和诊断更容容易，在降降低企业维维修费用的的同时，也也为企业积积累了可贵贵的设备状状态信息资资源。1.3设备备维修管理理与设备监监测诊断的的关系设备维修经经历了由事事后维修、定定期维修、预预防维修到到按状态维维修的演变变过程。企企业设备点点检和状态态监测的实实施，对维维修方式的的进化起到到了巨大的的促进作用用。如今随着企企业的信息息化改造和
19、和信息技术术的发展，设设备点检监监测和诊断断工作已经经/正在融入入设备维修修管理系统统、设备管管理信息系系统、企业业资产管理理系统（EEAM）等等，成为设设备管理中中最重要的的信息设备状态态信息。目前很多企企业都在实实行的定期期维修仅适适合于损耗耗性故障。按按经验确定定的定期维维修，往往往造成过维维修或欠维维修。定期期大修至少少有3 种不良良后果：1） 定期维修增增加设备的的总体故障障率。有许许多事例，本本来很稳定定的设备，经经过维修反反而出现许许多故障。因因为对于稳稳定的系统统而言，维维修就是一一种干扰。特特别是对于于精密设备备定期维修修只能增加加故障率。2） 定期大修浪浪费大量人人力、物力
20、力。根据统统计，大修修中有40050%的费用被被浪费了。因因为有许多多被维修设设备完全处处于良好状状态。3） 定期大修使使设备的寿寿命减少。对对于精密设设备，零部部件很多，各各种零部件件的连接特特别牢固，每每次拆、组组、装都要要损伤一些些零部件，使使零部件受受到冲击，使使设备整体体寿命下降降。近年来，基基于设备状状态监测和和故障诊断断技术发展展起来的设设备按状态态维修是维维修方式的的革命。这这种维修的的特点是：不规定设设备的修理理周期，而而是实时掌掌握、不断断积累设备备的状态信信息，预测测设备的劣劣化趋势和和剩余寿命命，根据具具体情况制制定不同的的维修措施施。这种维维修方式的的目标致力力于：1
21、） 通过早期探探测故障征征兆，及时时消除隐患患，从而减减少非计划划检修；2） 根据机器状状态确定检检修内容，提提前作好准准备，从而而缩短停机机检修时间间；3） 根据机器异异常的原因因和部位，指指导检修，从从而防止过过剩维修；4） 通过改善机机器性能，提提高可靠性性，从而延延长设备使使用寿命；5） 通过发现异异常工艺参参数，及时时处理调整整，从而优优化运行操操作等等。设备维修策策略主要有有：预防维维修（也称称为定期维维修）、按按状态维修修（也称预预测维修）、主主动维修（也也称为改善善性维修，或或基于故障障根源的维维修）。以以以上三种种维修策略略为主，构构成了可靠靠性维修（RCM 或称之为RBM）
22、的基本框架见表1-1。表1-1 设备可靠靠性维修基基本框架有效的常规规检查及对对于零部件件磨损的监监控是十分分必要的。某某些情况下下，配置备备用机组也也是必须的的。对于流流程生产关关键生产设设备来说，事事后维修是是绝对不可可取的。1.4振动动监测诊断断技术1.4.11 振动动监测诊断断技术概述述振动监测与与诊断技术术是普遍采采用的基本本方法，因因为振动的的理论、测测量方法和和测试仪器器都比较成成熟，且简简单易行。另另外，据统统计70%的机械故故障可以从从振动测量量中检测出出来。一台设计和和安装都很很好的机器器，运行时时应该是很很平稳的。但但当机器磨磨损、基础础下沉、部部件变形时时，机器的的动态
23、性能能开始出现现各种细微微的变化：轴变得不不对中，部部件开始磨磨损，转子子变得不平平衡，间隙隙增大。所所有这些因因素都在振振动能量的的增加上反反映出来。因因此，振动动加剧常常常是机器要要出毛病的的一种标志志，而振动动是可以从从机器的外外表面测到到的。过去，设备备工程师根根据经验靠靠手摸、耳耳听来判断断机器是否否正常或其其故障是否否在发展。但但如今机器器越来越精精密复杂，许许多警告性性的振动出出现在高频频段，只有有用仪器才才能检测出出来。例如如，对旋转转机械（旋旋转机械广广泛应用于于石化、电电力、冶金金、煤炭、核核能等行业业，旋转机机械种类繁繁多，有汽汽轮机、燃燃气轮机、离离心式压缩缩机、发电电
24、机、水泵泵、水轮机机、通风机机以及电动动机等。这这类设备的的主要部件件有转子、轴轴承系统、定定子和机组组壳体、联联轴器等组组成，转速速从每分钟钟几转到几几万转）的的故障诊断断，是在获获取机器的的稳态数据据、瞬态数数据以及过过程参数和和运行状态态等信息的的基础上，通通过信号分分析和数据据处理提取取机器特有有的故障症症兆及故障障敏感参数数等，经过过综合分析析判断，确确定故障原原因，做出出符合实际际的诊断结结论，并提提出治理措措施。日常监测中中记录的一一般是机器器正常时的的波形和频频谱及其它它工艺量等等，而当机机器的故障障在发展的的时候，机机器的动态态过程以及及机器零件件上的一些些作用力也也随着变化
25、化，从而影影响机器的的振动波形形和频谱的的图形。通通过对振动动信号和其其它相关信信号的测量量和分析，我我们可以判判断设备的的状态、预预测趋势、进进行精确的的诊断，从从而为备品品备件和维维修计划的的制定提供供科学依据据。根据监测方方式的不同同，一般将将振动测量量仪器分为为离线监测测仪器和在在线监测系系统两大类类。采用离离线监测仪仪器进行设设备监测，需需要点检人人员按照确确定的设备备、测点、参参数以及周周期进行连连续的数据据采集，为为后续的分分析提供详详实的设备备振动信息息。在线监测分分析系统会会自动、连连续的采集集设备相关关信息（包包括振动和和其它过程程量信息），我我们只需进进行后续的的数据分析
26、析。是否采采用在线监监测的方式式取决于如如下一些因因素：1）机组运运行的关键键性；2）机组突突然停机造造成的损失失；3）灾难性性破坏的损损失费用；4）监测系系统的费用用。下一章节讲讲的是设备备状态监测测的具体实实施。即确确定合适的的监测方案案。二、 设备状态监监测的实施施设备状态监监测的完整整流程包括括：1）确确定监测设设备；2）收收集设备的的基本资料料；3）确确定设备的的监测方案案（确定测测点、确定定测量定义义即采集参参数、确定定监测周期期、确定点点检路线）；4）根据据确定的方方案建立点点检计划；5）向仪仪器下达计计划；6）现现场采集数数据；7）回回传数据至至计算机软软件中进行行分析。根据多
27、种因因素一般将将设备分为为A、B、CC三类。l A 类设备备：即关键键设备1）关键性性、无备用用的设备，这这些设备的的意外停机机或故障，将将快速影响响生产和经经营秩序并并造成重大大生产损失失和其他损损失；2）一旦发发生故障，将将危及人身身、安全和和环境的生生产设备；3）维修或或修复费用用高、周期期长的设备备；4）大型、精精密生产设设备。l B 类设备备：指主要要设备1）有备用用机组的关关键性生产产设备；2）局部生生产具有较较大影响的的设备。l C 类设备备：一般设设备1）发生突突发性故障障对生产影影响不大的的设备；2）结构简简单，维修修方便，发发生故障可可以很快恢恢复生产的的设备。A、B 类类
28、设备需要要专职设备备监测人员员和生产车车间共同作作好监测及及诊断工作作，并逐步步实现按状状态维修；C 类设备备可以采用用事后维修修方式，但但也要作好好点检工作作。确定好受控控设备后很很重要的是是收集设备备的基本资资料以及确确定设备的的监测方案案，然后按按照确定的的方案采集集数据、进进行分析。2.1设备备基本资料料设备基本资资料主要包包括设备基基本信息、设设备图片（传传动简图）、部部件信息、设设备图纸等等技术档案案及设备故故障记录、检检修记录、备备件更换记记录等其他他设备信息息。具体为为：1） 设备备基本信息息：设备名名称、类型型、设备编编号、重要要等级、转转速、功率率、监测方方式等。2） 设备
29、备图片：为为了确定振振动监测点点、以及后后续数据分分析的方便便，必须拍拍摄设备图图片或建立立设备主要要部分的传传动结构图图。3） 部件件信息：有有了完整清清楚的部件件信息，包包括轴承型型号、齿轮轮齿数、叶叶片数、带带轮直径等等，系统可可以自动计计算出故障障特征频率率，利于快快速判断设设备故障原原因及部位位。4） 主要要技术档案案资料：包包括设备的的图纸、主主要设计参参数、质量量检验标准准和性能指指标、厂家家提供的有有关设备常常见故障分分析处理的的资料（一一般以表格格形式列出出）都可以以以文档的的方式挂入入相应的设设备下面。5） 设备备故障记录录。掌握设设备曾经出出现过的故故障情况，对对于研究该
30、该设备的故故障机理、分分析掌握其其运行状态态及建立专专家诊断系系统都有重重要意义。对对于主要设设备故障要要及时、详详尽记录，并并于设备监监控数据对对照分析。6） 设备检修修记录和备备件更换记记录。掌握握设备检修修情况、检检修精度以以及备件更更换情况等等，对于判判断设备状状态、分析析设备故障障至关重要要。2.2设备备监测点的的选择与标标注1）监测点点选择测点最好选选在振动能能量向弹性性基础或系系统其他部部分进行传传递的地方方。对包括括回转质量量的设备来来说，建议议把测点选选在轴承处处或机器的的安装点处处。也可以以选择其他他的测点，但但要能够反反映设备的的运行状态态。在轴承承处测量时时，一般建建议
31、测量三三个方向的的振动。铅铅垂方向标标注为V，水平方方向标注为为H，轴线方方向标注为为A，见图22-1。图2-1 监测点选选择2） 振动动监测点的的标注（1）卧式式机器这个数字序序列从驱动动器非驱动动侧的轴承承座赋予数数字0011 开始，朝朝着被驱动动设备，按按数字次序序排列，直直到第一根根轴线的最最后一个轴轴承。在多多根轴线的的(齿轮传动动)机器上，轴轴承座的次次序从驱动动器开始，按按数字次序序继续沿着着第二根轴轴线到被驱驱动器往下下排列，接接着再沿着着第三根轴轴线往下排排列，直到到机组的末末端为止。常常见的几种种标注方法法见图2-22-4。图2-2 振动监测测点的标注注图2-3 振动监测测
32、点的标注注图2-4 振动监测测点的标注注（2）立式式机器 遵循与卧卧式机器同同样的约定定。3）现场机机器测点标标注方法机壳振动测测点的标注注可以用油油漆标注，也可以在在机壳上粘粘贴钢盘来来标注振动动测点，最最好采用后后一种方法法标注。采采用钢盘时时，机壳要要得到很好好的处理。钢盘规格为厚度5mm，直径30mm，用强度较好的粘接剂粘接，以保证良好的振动传递特性。2.3设备备监测周期期的确定振动监测周周期设置过过长，容易易捕捉不到到设备开始始劣化信息息，周期设设置过短，又又增加了监监测的工作作量和成本本。因此应应根据设备备的结构特特点、传动动方式、转转速、功率率以及故障障模式等因因素，合理理选定振
33、动动监测周期期。当设备备处于稳定定运行期时时，监测周周期可以长长一些；当当设备出现现缺陷和故故障时，应应缩短监测测周期。在确定设设备监测周周期时，应应遵守以下下原则；1） 新装装设备或大大规模维修修后的设备备运行初期期，周期要要短（如每每天监测一一次），待待设备进入入稳定运行行期后，监监测周期可可以适当延延长。2） 监测测周期应尽尽量固定。3） 对点点检站专职职设备监测测，多数设设备监测周周期一般可可定为每周周1-3次次；刚开始始进行设备备监测时，监监测次数可可以多一些些，以积累累设备的初初始数据，以以后可以适适当延长。4） 实测测振动值接接近或超过过该设备报报警标准值值时，要缩缩短监测周周期
34、。如果果实测振动动值接近或或超过该设设备停机值值，应及时时停机安排排检修。如如果因生产产原因不能能停机时，要要加强监测测，监测周周期可缩短短为1天或更短短。2.4设备备监测信息息采集2.4.11 振动监监测参数的的选择描述振动与与描述运动动一样，有有位移、速速度和加速速度三个参参数。其中中，位移参参数对低频频振动敏感感，加速度度参数对高高频信号敏敏感，而速速度参数居居其中。这这就决定了了我们在进进行低频类类故障及低低速设备的的监测和诊诊断时，应应选取位移移参数。在在进行高频频类故障（如如轴承、齿齿轮箱故障障）及高速速设备的监监测和诊断断时，应选选取加速度度参数，而而在进行通通频监测时时，往往选
35、选取速度参参数。国际际振动烈度度标准就是是以速度有有效值为依依据。容知的软件件和仪器支支持同一测测点下多个个采集参数数（S、VV、D）的的设定以及及频段的自自由设置，这这为后续分分析提供了了尽可能全全面地数据据。2.4.22 振动监监测中的几几个“同”为保证测量量结果的可可比性，在在振动监测测中要注意意做到以下下几个“同”：1）测量仪仪器同；22）测量仪仪器设置同同；3）测点位位置、方向向同；4）设备工工况同；55）背景振振动同。并并尽量由同同一个人测测量。2.4.33 振动数据据采集应严格按监监测路径和和监测周期期对设备进进行定期监监测。采集集设备振动动数据时，还还需要同时时记录设备备的其他
36、过过程参数：如温度、压压力和流量量等，还包包括人的五五感观察到到的设备状状况，以便便于比较、趋趋势分析以以及综合的的来判断设设备的状态态。设备监监测人员要要及时回传传数据；对对存在疑义义的数据记记录，要及及时核准，删删除错误数数据；及时时分析处理理测量数据据。 三、 设备振动监监测和诊断断的理论基基础3.1机械械振动的分分类机械振动，从从物理意义义上来说，是是指物体在在平衡位置置附近来回回往复的运运动。机械振动表表示的机械械系统运动动的位移、速速度、加速速度量值的的大小随时时间在其平平均值上下下交替变化化的过程。从从不同角度度来考察振振动问题，对对振动进行行分类：1 按振动规律律 简谐振动动
37、周期振振动 复杂杂周期振动动 确确定性（规规则）振动动 准周期振振动 非周期期振动机械振动 瞬态振振动 窄频频带随机振振动 随随机振动 平稳稳随机振动动 宽频带带随机振动动bvg 非平平稳随机振振动这种分类，主主要是根据据振动在时时间历程内内的变化特特征来划分分的。大多多数机械设设备的振动动类型是周周期振动、准准周期振动动、窄频带带随机振动动和宽频带带随机振动动以及几种种不同类型型振动的组组合。其中中，周期振振动和准周周期振动属属确定性振振动范围，由由简谐振动动和简谐振振动的叠加加构成。设备在实际际运行中，其其表现的周周期信号往往往淹没在在随机振动动信号中。若若设备故障障程度加剧剧，则随机机振
38、动中的的周期成分分加强，从从而整台设设备振动增增大。因此此，设备振振动诊断的的过程，就就是从随机机信号中提提取周期成成分的过程程。几种振动信信号的时域域波形如下下图所示， 其中1) 简谐振动-可用用确定的时时间函数来来表达，可可确定任何何瞬时的振振动值，是是最简单的的周期振动动。2) 复杂周期振振动-实际中最最常见的振振动形式，可可看成是由由一系列简简谐振动的的合成。3) 瞬态振动-一般般将持续时时间短，有有明显的开开端和结束束的信号称称为瞬态信信号。如碰碰撞形成的的激振力信信号。4) 随机振动-无法法用确定的的时间函数数来表达，不不能预测它它未来任何何瞬时值，只只能用概率率统计方法法进行分析
39、析。2 按产生振动动的原因机器产生振振动的根本本原因，在在于存在一一个或几个个力的激励励，不同性性质的力激激起不同的的振动类型型。1) 自由振动：即系统只只受初始激激励产生的的主振动。2) 受迫振动：在持续不不断的周期期力激励下下系统的振振动，当设设备存在不不平衡、不不对中、不不同心、摩摩擦、过大大间隙等故故障时，常常造成这种种振动。3) 自激振动：在没有外外力作用下下，只是由由于系统自自身的原因因所产生的的激励而引引起的振动动，如油膜膜振荡、喘喘振等。这这是因为系系统在受到到初始激励励后，将持持续作用的的能源转换换成周期作作用的能源源，从而维维持或发展展系统的振振动。例如如钟摆、电电铃铃锤振
40、振动、乐器器、呼吸、心心跳以及油油膜涡动、喘喘振、机翼翼颤振密封封产生的气气动力引起起的振动等等等。4）参变振振动：由于于系统的物物理参数（刚刚度为主）发发生变化引引起的振动动。例如主主刚度不相相等的弹性性轴转动时时，转子挠挠度将周期期变化。还还有齿轮齿齿接触刚度度的变化、滚滚动轴承滚滚珠与滚道道的接触刚刚度的变化化引起的振振动等。因机械故障障而产生的的振动，多多属于受迫迫振动和自自激振动。3 按振动频率率机械振动频频率是设备备振动诊断断中一个十十分重要的的概念。我我们常常要要分析频率率与故障的的关系，要要分析不同同频段振动动的特点。按按频率的高高低，通常常将振动分分为三种类类型，如下下表所示
41、：振动类型频率范围实例低频振动f10000Hzz齿轮、轴承承振动3.2简谐谐振动及振振动三要素素简谐振动是是机械振动动中最基本本、最简单单的振动形形式。 对对施加的激激励力连续续响应 在恒恒速运动的的记录纸上上记录质量量块的运动动如图所示的的弹簧-质质量块系统统，在外力力作用下，质质量块将做做上下的运运动。如果果将一只铅铅笔固定在在这个作往往复运动的的质量块上，然然后将记录录带靠近它它，这时质质量块的振振动响应就就会被记录录下来，记记录的波形形即为位移移随时间的的变化规律律。质量块块的运动即即为人们常常说的简谐谐运动。从数学的角角度来阐述述，简谐运运动的形成成如下图所所示：匀速圆周运运动的投影
42、影即为简谐谐运动，其其位移D与与时间t的的关系可以以用正弦曲曲线表示为为：D（t）=Asinn(2/T)tt+公式中：A 最最大振幅，偏偏离平衡位位置的最大大值，又称称峰值，22A称为峰峰-峰值，单单位为mmm或m；T 振振动的周期期，即再现现相同振动动状态的最最小时间间间隔（或完完成一次振振动所花的的时间），单单位为s； 振动动的初相位位，描述振振动在起始始瞬间的状状态，单位位为radd；振动周期的的倒数称为为振动频率率f，描述述振动的快快慢，即ff=1/TT，每秒钟钟的振动次次数，单位位为Hz。如如T=0.1s，则则f=1/T=100（Hz），即即每秒钟振振动十次。所所以周期TT越短，频频
43、率f越高高，振动得得越快。以上的振幅幅、频率和相位即为简简谐运动的的三要素，可可以唯一地地描述振动动。振动幅值表表征机械振振动的强度度和能量，是是评价机器器状态的主主要参数。对对振幅值有有不同的描描述方法，通通常以峰值值、峰峰值值和有效值值来表征。频率是振动动的重要特特征之一。不不同的结构构、不同的的零部件、不不同的故障障源，会产产生不同频频率的机械械振动，所所以频率的的分析将成成为进一步步了解设备备状态的重重要工具（后后面的振动动频谱分析析会作更详详细的讲述述）。而相位是机机器某一部部分的振动动与另一部部位振动的的相互关系系，与频率率一样，都都是用来表表征振动特特征的重要要信息。一一般用来做
44、做辅助诊断断。用双通通道数据采采集器采集集数据是最最方便的测测试相位的的方法。实实际中关注注的往往是是两个同频频率的信号号的相位差差。3.3实际际振动及振振动的时域域指标 实实际振动信信号比较复复杂，往往往是多个信信号叠加的的结果。如如下图所示示：实际振动信信号在实际的振振动分析中中，工程师师们一直在在致力于寻寻找一些简简单的参数数用来判别别设备状态态，例如：振动位移移、速度或或加速度的的峰-峰值值、峰值、均均方根值（即即有效值XXrms）等等。这些简简单的参数数可用于识识别设备状状态、报警警以及进行行设备的劣劣化倾向分分析、进行行状态预测测等。实际际监测中用用得最广泛泛的参数为为：位移峰峰-
45、峰值，速速度有效值值、加速度度有效值，容容知软件的的数据列表表区中测量量值即分别别为以上三三个参数，直直接对应趋趋势分析中中的总值指指标。这些些常规的幅幅值域参数数通常称为为有量纲参参数，具体体的有量纲纲参数及其其计算公式式如下：3.3.11 有量纲纲参数均值 ； 平均幅值值 方根幅值 ； 均方根值值 亦即“有效值” 有有量纲参数数中的均方方根值即有有效值Xrrms表征征了振动的的破坏能力力，是衡量量振动能量量大小的量量。一般的的振动测试试都是用有有效值来描描述。国际际“振动烈度度”标准ISOO23722、ISO33945等等皆采用振振动速度有有效值来度度量。实际际使用标准准时要注意意，不同的
46、的标准选用用的参量（ss、v、aa）和指标标都不尽相相同。 对于简谐振振动来说，其其各个参数数的计算如如下： 以以上有量纲纲参数虽然然会随着故故障的发展展而上升，但但也会因工工作条件（负负载、转速速）的变化化而改变，因因此，有量量纲参数有有其使用的的局限性，即即要尽量保保证在相同同的条件下下测试数据据。改善的的办法是引引入无量纲纲参数，即即所谓的归归一化处理理。归一化化之后的参参数与机器器工作条件件的关系不不大，而对对故障足够够敏感。3.3.22 无量纲纲时域指标标另有裕度指指标：，其其中的Xmmax等同同于Xp（峰峰值），XX r为方方根幅值。平均绝对值值Xav即即为平均幅幅值。峭度指标、裕裕度指标、脉脉冲指标对对脉冲