高速旋转机械故障诊断设计（最终版）㊣精品文档值得下载

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对此，有的称为共振涡动，也有的称分数频率涡动。

三传感器选择及安装测振动传感器选择布置及测量目的振动信号中含有相当丰富的频率成分，以高频成分为例，它可以较早的反映机械故障征兆，在机壳机座处布置振动信号测点可以有效的监测采集旋转机械故障征兆信息。

而电涡流位移传感器其测点布置在转子的垂直和水平两个方向，或互成垂直方向上。

常用的工程振动测量仪器中有专门的压电式测振系统，它主要由压电加速度传感器电荷放大器和记录装置组成。

其中压电加速度传感器输出阻抗很高，导线对阻抗的影响较大，可测频响效应较大，适于高频测量。

由于电涡流传感器在金属体上产生的电涡流的渗透深度与传感器的励磁电流的频率有关，所以涡流传感器主要可分为高频反射式和低频透射式两类。

涡流的大小与金属的电阻率磁导率厚度以及线圈与金属体的距离，线圈励磁电源的角频率等参数有关。

固定其中若干数，就能按涡流大小测量出另外些参数。

涡流传感器的最大特点是可以对些参数进行非接触的连续测量，动态响应好，灵敏度高，测量线性范围大∼，抗干扰能力强，所以在工业中应用越来越广。

利用电涡流位移传感器能很好的检测引起亚异步振动的故障，如半速涡动油膜振荡以及旋转失速喘振等。

压电加速度传感器的选用灵敏度与频率范围灵敏度越高，固有频率越低，即可使用的频率范围越窄，般来说，对于较精确的测量要保证足够宽的有效频率范围。

几何尺寸与质量尺寸越大对于测量的精确度会造成很大的影响，应尽量减小尺寸。

横向灵敏度加速度传感器感受铅直于主轴方向的振动灵敏度就是横向灵敏度，个较好的压电加速度传感器其横向灵敏度应小于主轴灵敏度的。

根据测试要求，选择的压电加速度传感器型号为，其主要技术指标如下灵敏度重量频响式可知，其灵敏度和时间常数都与压电晶体本身的电容和连接电缆电容无关，因而其接长电缆也不至于造成灵敏度的降低和频响特性的变化。

由测试机器的频响要求可选择电荷放大器，其技术指标如下最大适调量灵敏度适调开关下限频率上限频率电压电流噪声失真准确度及线性度各档增益误差电源由于压电式传声器也是高阻抗，故也能用该种前置放大器。

四滤波器选择由于该种机械频响范围处于以上，属于高频测量，故可以采用高通滤波器。

其电路原理图如下五测量放大电路由于电涡流位移传感器不需要前置放大器，但其信号微弱，需要接测量放大电路进行信号的放大，易于判断，其电路图如下六记录器选择根据测试要求现场条件和工作频率范围来选择记录器。

由于磁带记录器可以很好的满足工作要求，则可以选用它。

其是利用电磁感应原理，通过变化的电信号磁化铁磁材料而进行记录的仪器，其工作频带宽可以记录的信号，可以多点记录，并且可以对记录信号进行长期保存，还能多次重放，便于输给专用分析仪或经过模数转换后进行数字计算。

可以用记录速度和重放速度不同的方式进行频率变换，有利于信号的分析处理。

选用型的模拟磁带记录仪，有个通道。

七主要参考文献沈庆根，郑水英设备故障诊断，化学工业出版社张洪润，傅瑾新传感器技术大全，北航出版社张国忠，赵家贵检测技术，中国计量出版社周泽存，刘馨媛，检测技术，机械工业出版社美多贝林普测量系统应用与设计，科学出版社徐国富，刘瑞复，田大超非电量电测工程手册，机械工业出版社李士军机械维护修理与安装，化学工业出版社王锡良，机械量测试技术，东北工学院出版社八课程设计心得体会本次课程设计就要结束了，通过两周的努力，终于设计出套比较完善的高速旋转机械故障诊断系统。

达到了预期的目的。

因此，本次课程设计比较成功。

课程设计使我们对以前学过的课程内所学知识有了更深的理解，让我们认识到了理论知识对工作实践的重要的知道意义，学会理论联系实际。

课程设计要求我们完全依靠自己的能力去学习和设计，而不是像以往课程那样切由教材和教师安排。

因此，课程设计给了我们更大的发挥空间。

让我们发挥主观能动性独立的查资料，找数据，设计实验方案，并将理论知识应用到实践中去。

通过这次课程设计提高了我们的认识温度范围气密封，电缆连接，用于测量高频电路，单轴向敏感。

电涡流位移传感器的选用型号为，其主要技术指标如下线性范围线圈外径分辨率线性误差使用温度压电式加速度传感器的安装使用压电加速度传感器要求使用固定的接线电缆，并使接线尽可能牢固的胶结或绑扎在振动体上，从振动最小点离开振动体，可使电缆的动态电容变化对测量影响最小，其安装状态直接影响测量频率范围。

用胶结等方式其频率应当小，所以用螺钉固定方法较好，尤其对冲击及测高频振动多用此方法，但用时需要注意不得让螺栓顶部压在加速度传感器第座步上，以免影响加速度传感器的灵敏度。

般在加速度传感器与被测物之间涂层硅胶，这样可以改善冲击状态，有利于高频响应。

二测噪声传感器选择噪声监测可以和工程图纸起判断主要的故障部位。

噪声声学信号经传感器转换为电信号，至信号调节器把电信号进行放大或衰减，馈入到信号处理器进行处理，然后进行显示。

选用压电式传声器，其原理是传声器的振膜在声压作用下使压电晶体由于压电效应作用，产生输出信号。

其结构简单可靠，频率响应平直，动态量程的范围大，缺点是灵敏度较低，受温度的影响比较大。

噪声测量的要求测点的选择测点距机械位置机器分类最大尺寸测点距机器位置小特大或更远测点要均匀分布，若机器属于小型但噪声大，则测点应选择在相距米处。

对于空气动力设备的进排气噪声，进气噪声测点应选在进气口轴向位置，与管口平面距离等于管口直径处。

排气噪声测点应选在排气轴线度方向上，与管口平面上外壳表面距离等于管口直径。

传声器布置方向主要根据传声器校准时的频响来确定，若是掠入角有良好的频率响应，则传声器布置方向以掠入射为宜。

三选择放大器由于加速度传感器是高阻抗，则后接的仪表其输入阻抗必须是高阻抗，这样才能把压电式加速度传感器由于振动而产生的电荷量测量出来，因此必须在压电式加速度传感器与般的测量仪器之间加入前置放大器，其作用是把加速度传感器的高阻抗输出转换成低阻抗输出，以便与般的测量仪器相匹配，同时还能把加速度传感器的输出信号进行放大。

再加上在工业现场，对其电缆长度比较长，则应选用电荷放大器。

其电路原理图如右图当，时有由上力，轴颈的涡动将是稳定的如果涡动力超过阻尼力，则轴心轨迹继续扩大，这时轴心是不稳定的。

图轴颈的受力分析半速涡动与油膜振荡涡动是转子轴颈在作高速旋转的同时，还环绕轴颈平衡中心作公转运动。

按照激励因素不同，涡动可以是正向的与轴旋转方向相同，也可以是反向的与轴旋转方向相反涡动角速度与转速可以是同步的，也可以是异步的。

如果转子轴颈主要是由于油膜力的激励作用而引起涡动，则轴颈的涡动角速度将接近转速的半，故有时也称之为半速涡动。

其运动的机理如下。

轴颈在轴承中作偏心旋转时，形成个进口断面大于出口断面的油楔，如果进口处的油液流速并不马上下降例如，对于高速轻载转子，轴颈表面线速度很高而载荷又很小，油楔力大于轴颈载荷，此时油楔压力的升高不足以把收敛形油楔中的流油速度降得较低，则轴颈从油楔间隙大的地方带入的油量大于从间隙小的地方带出的油量，由于液体的不可压缩性，多余的油就要把轴颈推向前进，形成了与转子旋转方向相同的涡动运动，涡动速度就是油楔本身的前进速度。

轴颈涡动速度可以定量分析如下当转子旋转角速度为时，因润滑油具有黏性，所以轴颈表面的油流速度与轴颈线速度相同，均为，而在轴瓦表面处的润滑油流速为零。

为分析方便，假定间隙中的油流速呈直线分布，如图所示。

在油楔力的推动下转子发生涡动运动，涡动角速度为，假定时间内轴颈中心从点涡动到点，轴颈上直径扫过的面积为图轴颈半速涡动分析此面积等于轴颈掠过面积图中有阴影线部分的月牙形面积，这部分面积也就是油流在断面间隙与断面间隙中的流量差。

假如轴承宽度为，轴承两端的泄油量为，根据流体连续性条件，则可得到解得当轴承两端泄漏量时，可得实际上，由于以下原因的影响，涡动频率通常略低于转速频率的在收敛区入口的油流速度由于受到不断增大的油压作用而逐渐减慢，而在收敛区出口的油流速度在油楔压力作用下会有所增大。

这两者的作用与轴颈旋转时引起的直线速度分布相叠加，就使得图中断面上的速度分布线向内凹进，断面上的速度分布线向外凸出，这种速度分布上的差别使轴颈的涡动速度下降。

注入轴承中的压力油不仅被轴颈带着作圆周运动，还有部分润滑油从轴承两侧泄漏，此时，因而，这是造成涡动速度低于转速之半的另个原因，式变为实际上，半速涡动的频率约为。

涡动频率在转子阶自振频率以下时，强烈振动。

而油膜振荡则对负荷或压力不敏感，只对转速敏感，当工作转速达到阈值般为工作转速大于阶临界转速的倍在状态监测与故障诊断实际工作中，除了对各种故障的机理进行学习，根据每种故障的症兆进行故障诊断外，对国内外同行遇到的大量实际故障进行分类统计，按照症兆对应的故障发生频率来进行故障的初步识别，也不失为种实用的故障诊断方法。

五喘振的机理与故障特征喘振喘振是离心式和轴流式压缩机运行中的常见故障之，是旋转失速的进步发展。

如图所示，离心式压缩机具有这样的特性，对于个确定的转速，总对应个流量值，压缩机效率达到最高点。

当流量大于或小于此值时，效率都将下降。

般常以此流量的工况点为设计工况点。

压缩机的性能曲线左边受到喘振工况的限制，右边受到堵塞工况的限制，在这二者之间的区域，称为压缩机的稳定工况区域。

稳定工况区域的大小，是衡量压缩机性能的重要指标。

图压缩机性能曲线当压缩机在运行过程中，若因外部原因使流量不断减小达到值时，就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离，若气量进步减小时，压缩机叶轮的整个流道被气流旋涡区所占据，这时压缩机的出口压力将突然下降。

但是，压缩机出口所连接的较大容量的管网系统中压力并不马上下降，此时会出现管网中气体向压缩机倒流的现象。

当管网中压力下降到低于压缩机出口排气压力时，气体倒流会停止，压缩机又恢复向管网排气。

然而，因为进气量的不足，压缩机在出口管网恢复到原来的压力以后，又会在流道内出现旋涡区。

如此周而复始，机组和管道内的流量会发生周期性变化，机器进出口压力会大幅度脉动。

由于气体在压缩机进出口处吞吐倒流，会伴随有巨大周期性的气流吼声和剧烈的机器振动，这些波动在仪表操作盘的压力流量振动信号显示记录中可以清楚地反映出来，在操作现场也可以立即觉察得到。