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1、故障诊断预知维修 巡检点检、状态监测 法国01dB-Stell公司的向您提供更准确更实用的故障诊断技术 法国电力公司EDF 法国01dB-Stell公司 Beijing Gemconco Ltd. 中国总代理：北京江迈康克机电设备有限公司 地址：北京市永外大街鑫企旺写字楼318室 319室 邮编100075 电话：010- 67276317 传真：010- 67276319 电邮: www.01db- 目录 公司结构组成 总集团公司的控股公司 全方位的状态监测 管理分析软件包DIVADIAG 神经网络专家诊断系统 对机器结构的振动分析提高了诊断准确性 相对分析和绝对分析 2DG自动预报故障
2、系统的110dB大动态范围 期望频率区 趋势分析图 时域信号的处理 FFT频谱图 重要的诊断工具光标 滚动轴承的诊断 滑动轴承的诊断 齿轮传动的诊断 轴窜和轴振荡的诊断 电机故障的诊断 不平衡故障的诊断 不对中故障的诊断 振动故障的诊断方法 高级故障诊断软件包vib-Graph Expert 诊断成功率更高的链接频谱图 部分故障诊断实例 便携式数据采集器振动分析仪简介 1 2 3 4 6 7 7 8 8 9 9 10 11 12 13 15 17 18 18 20 20 21 22 26 28 36 公司结构组成 CEA Industries 法国工业原子能公司 FRAMATOME 法玛通公司
3、 EDF 法国电力公司 产品：管线泄漏检测 80年代未 建造 大亚湾核电站 总集团公司 北京江迈康克 从事：中国市场销售、业务管理、技术服务 产品：法国原装振动、噪声分析诊断仪器（在线、离线） 服务：现场诊断、调试安装、技术培训、售后服务 特别用户：在线和离线产品已应用于我国所有核电站 普通用户：中试所、电厂、钢铁、石油、化工、有色、水泥 研发：振动、声学 产品：故障诊断软件及硬件系统 服务：现场技术服务（作用类似中试所） 集团公司 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 1 法国总集团公司 Technicatome 的控股公司 AREVA 100% 100% Elec
4、tronic equipment and systems division 电子仪器设备公司 34% Maintenance, Operations and Training division PRINCIPIA 25% 18% 100% 14% IQS 100% Systems Engineering division 系统工程设备公司 100% 100% 86% Sound and Vibration division 100% 3.2 4.13.2 4.1 4.54.84.54.8 5.86.95.86.9 7.67.77.67.7 9.58.39.58.3 18.518.5 19.81
5、9.8 19951996199719981999200020011995199619971998199920002001 01dBStell Diagnostic01dB-Stell 7.3 9.3 12.7 15.3 17.8 M 18.5 19.8 （合15亿8千4百万人民币元） 01dB-Stell 公司2001年完成的销售 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 2 Internet 电话线-因特网 Telediagnosis 通过网络远程诊断 Controller -Multivib -Vibcard 数据采集器、点检 Local monitoring & R
6、emote diagnosis - Miniscan / Moviscan 使用Moviscan现场监测 远程分析 Protection monitoring Moviscan循环监测+分析+保护 监测点多达4千多个 E-mail 电子邮件 ON LINE在线 DIVALINE Oil analysis 油品分析 (Laboratory) 温度分析、二次模拟量 监测和趋势分析 Data collectors 数据采集器、点检 - Movipack - Movilog2 OFF LINE离线 Protection monitoring Movisys在线实时监测+分析+保护 同步的实时监测点数5
7、2个 扩展监测点数2048个点 E-mail 电子邮件 采集的数据 上传微机 管理分析软件，趋势分析，数据库管理 诊断结论，提出维修计划 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 预知维修示图 以管理软件 Divaline 为核心、在线+离线组合、实现状态监测、预知维修 全方位的状态监测 双通道同步分析 和数据并行采集单通道 3 预知维修 状态监测Predictive Maintenance DIVADIAG 管理软件包用于在线和离线 A UNIQUE SOFTWARE FOR 只需1个软件包，用于： - Off line/On line monitoring 离线、在线
8、（含机组保护、故障诊断和分析） - Vibrations 振动分析 - Oil analysis results 油品分析 - Process parameters 二次电压电流信号、缓变量信号分析、过程量分析 Three levels use from: DIVAIDAG 软件包分初中高三个等级： - Novice mode : 初级软件包 DivaScope，数据库管理、棒图、趋势分析 - Diagnostic mode: 精密诊断分析软件包 Divadiag，数据库、棒图、精密故障诊断、趋势分析 - Expert mode : 神经网络专家诊断系统 Neurodiag，自我完善的自动故障
9、诊断系统 - Remote monitoring : 远程诊断系统，通过局域网、广域网实现远距监测和诊断 EASY TO USE AND POWERFUL : 软件包 Divadiag 功能强、使用简单、方便 - Indicators for accurate monitoring 指示监测精度 - Management of machines with variable speed 在机器转速变化时进行监测 - Automatic Analysis of measurements 对监测的数据自动进行分析 - Reprocessing for monitoring improvement 监
10、测所有参数的故障发展趋势 - STORAGE CAPACITY UNLIMITED 数据存储不受限制 - RELATIVE THRESHOLDS 相对报警限、绝对报警限 诊断分析软件包 Vib-Graph，分为二个等级（配合管理软件包使用或单独使用）： - 精密诊断分析软件包 Vib-Graph，频谱、时域谱、链接频谱 - 多功能诊断分析软件包 Vib-Graph Expert，频谱、时域谱、链接频谱、轴心轨迹、轴心位置、 波特图、瀑布图、倒频谱（直接倒谱、间接倒谱）、极坐标图、转速图、椭圆簇谱图 DIVADIAG GRAPHIC Module谱图的显示 Units : EU, dB, Hz,
11、 RPM, Order 显示单位：欧美单位、国际标准公制单位、任意自定义单位 Lin/Log scale for X and Y axes 图谱可进行 线性对数 显示的转换 Scale limits : auto, fixed, zoom, scrolling 量程：自动设定、人工设定、真细化、滚屏显示 Comments stored with measurements 可以对测量数据加以注释说明（可用中文） Output to printer 打印输出谱图、报告、硬拷贝 Configuration : colours, lines, user preference,. 可定义图形、曲线的颜色
12、、线数、参照点 Multi-Window 屏幕显示可打开多个窗口 Display : single, superimposed 谱图显示单一谱、叠加谱 Spectrum concatenation 链接频谱图 4 types (single, double, harmonic, side band) 4种诊断用光标：单光标、双光标、谐波光标、边带光标、光标拷贝 - Automatic for mode harmonic cursor 定位谐波确定故障特征 - detection of coincidence with peak 峰值检测 - List of co-ordinates 光标配置座
13、标和文字说明 fast positioning 光标在整个频率范围内定位以确定故障类型 4 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Machine Status Screen Divadiag预知维修管理分析软件包 Parameters Status Screen 测点显示屏。点击上边窗口中机组的名称，即进入测点显示屏，同样 可以一目了然的看到每一个测点的当前、历史状态： Machine Status Screen 机组显示屏。屏幕中每个方块是一个机组，方块中有机组的名称，绿色表示 当前状态正常，黄色为预警、红色为危险报警： 自动故障预报精密诊断分析 软件的显示直观、易
14、掌握、可显示汉字 运用鼠标点击图标即进入各种谱图的分析 可设定监测所有可能存在的故障，如：通频振动、宽带振动、窄带振动、滚动轴承各元件的频率及故 障、齿轮箱的各啮合频率及故障、平衡、对中、轴承的磨损和润滑状况、叶片频率、联轴节故障、润滑 油品的特征值、二次信号的电压电流值 精密的谱图分析+对所有参数的趋势分析，达到精密监测机器状态和实现预知维修目的 Quickly check the health status of your machines ! 这是软件包显示的第一个窗口 从中可看到所有机组的状态 一目了然！ Quickly check the health status of your
15、machines ! 这是软件包显示的第一个窗口 从中可看到所有机组的状态 一目了然！ 3 types of measurements 3种测量类型 Vibration振动 Oil analysis 油品分析 P= Process 二次信号 3 types of measurements 3种测量类型 Vibration振动 Oil analysis 油品分析 P= Process 二次信号 各测点名称 各测点名称 幅值棒图 幅值棒图 Example : 113 monitored parameters 监测多达数百种类型的故障在屏幕左边排列 如：振动速度、加速度、位移、窄带宽带振 动值、转速
16、、温度、表示特征参数的电压电 流信号参量、油品分析参量、齿轮频率、动 平衡、对中、轴承状态、电机磁场故障 （用户还可以任意增加监测参量） Example : 113 monitored parameters 监测多达数百种类型的故障在屏幕左边排列 如：振动速度、加速度、位移、窄带宽带振 动值、转速、温度、表示特征参数的电压电 流信号参量、油品分析参量、齿轮频率、动 平衡、对中、轴承状态、电机磁场故障 （用户还可以任意增加监测参量） DIRECT ACCESS TO GRAPHIC DISPLAYS 点击快捷键进入对每个测点的分析： - SYNOPTIC 机器慨貌图 - TRENDS趋势分析图
17、- SPECTRA 频谱图 - TIME 时间波形图 - NARROW BAND 窄带宽带分析 - NEURODIAG专家诊断系统 DIRECT ACCESS TO GRAPHIC DISPLAYS 点击快捷键进入对每个测点的分析： - SYNOPTIC 机器慨貌图 - TRENDS趋势分析图 - SPECTRA 频谱图 - TIME 时间波形图 - NARROW BAND 窄带宽带分析 - NEURODIAG专家诊断系统 5 管理机组从这里入手 预知维修管理分析软件包Divadiag可以帮助我们管理掌握、分析诊断机器当前、历史的运行状态，达 到预知维修的目的。软件包给出各种精确分析和简便的操
18、作，使我们迅速掌握机器的所有运行信息： Absolute thresholds : 绝对值报警 Alarm and Danger limits 黄色报警为预警、红色报警为危险报警 Thresholds type : (Up, Down, In Window, Out Window) 报警设定方式有4种：上限上报警、下限下报警、上下限内报警、上下限 外报警，显示的颜色（红、黄、绿）是报警等级的表示 Relative thresholds : 相对报警设定 Thresholds depending on the value of another parameter (ex : process co
19、ndition) 报警限的极限值就应按参考值设定 Nota : this parameter has to be keyed in or measured by the data collector 注意：报警限由数据采集器测定 Danger (红色红色) Alarm (黄色黄色) Alarm (黄色黄色) OK (绿色绿色) Danger (红色红色) Machine diagram 机器慨貌图 Localization of the measurement points and the local statement according to color codes. 机 器慨貌图中，测点
20、的颜色将根据其当前状态分别以 红、黄、绿进行表示 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Alarms关于报警 Trend analysis 趋势分析 SINGLE OR MULTIPLE TREND ON SEVERAL PARAMETERS CORRESPONDING TO DIFFERENT POINTS / DIRECTIONS OF THE MACHINE 多参数相结合的综合趋势分析，以确定故障走向 NEURODIAG 直接进入神经网络专家系统进行诊断 TYPOLOGIC VECTOR SETUP 专家系统中的矢量类别设定 系统自我完善，给出唯一结论 TYPO
21、LOGIC VECTOR SETUP 专家系统中的矢量类别设定 系统自我完善，给出唯一结论 DIRECT ACCES TO NEURODIAG 点击图标 直接进入专家系统 进行自动诊断 DIRECT ACCES TO NEURODIAG 点击图标 直接进入专家系统 进行自动诊断 6 Take into account the structural effects onto the spectrum 对机器结构的振动分析提高了诊断准确性 The vibration is the result of the excitation through the structure. 振动是由机器结构传到机
22、器表面的，对机器结构进行分析，可以更准确的判断缺陷，提高诊断成功率 How to have an idea of the effects of the structure ? 下面是分析缺陷和分析结构的示图： Excitation 缺陷振动 Structure 结构振动响应 Vibration 振动表现 To apply the harmonic and the side band charts, the analysis on the spectrum have to be perform with a relative reading. 用谐波光标和边频光标对相对幅值进行定位，确定缺陷的故
23、障频谱特征，是分析中首先要做的 The relative reading is the part of the magnitude of a spectrums peak from the top to the beginning of the continuous curve of the spectrum. 频谱图中的相对部分是绝对幅值顶端至连续曲线之间的部分，缺陷的增长会使这部分变化明显。 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 相对幅值 相对幅值 链接频谱图，便于对结构进行分析常规频谱图，对结构的分析很难进行 绝对幅值 绝对幅值 结构振动 结构振动 绝对幅值 绝
24、对幅值 相对幅值 相对幅值 Continuous curve 连续曲线 Continuous curve 连续曲线 The relative and the absolute analysis on the spectrum 用频谱进行绝对分析和相对分析 7 AUTOMATIC ANALYSIS OF DEFECTS 采集数据后，整个分析工作只有二步 (via 2 DG indicators) First level Diagnosis DIRECT ACCESS TO THE GRAPHIC MODULE FOR INTERACTIVE DIAGNOSIS Second level Diag
25、nosis 2DG显示的优点： 第一步，根据设定的参数和谱图，软件自动分析故障状态： Narrow Band = f +/- delta f 频谱窄带分析 Large Band = from fmin to fmax 在选定的某个频率范围内分析 Log = 20 log (Peak / Carpet level) 谱图的对数谱分析 第二步，点击屏幕上相应快捷键直接进入谱图分析，特点是同时交叉式进入各种谱图 Definition 定义2DG : Defect 故障报警、 Detection 自动引导至故障点、 Grid 各种谱图故障分析 (set of programmable indicato
26、rs for automatic detection of defects) 软件对故障类型进行监测和数据处理，将在机器显示屏、测点显示屏、机器慨貌图中分别给出报警显示。 特点： Indicators for accurate monitoring 精确监测故障点的故障类型、并指示出具体的故障 Management of machines with variable speed 自动处理机器转速变化时的数据 Automatic Analysis of measurements 自动分析测点，自动给出相应图谱 Reprocessing for monitoring improvement 监测测
27、点故障发展状况 Report, Trend display 自动报告相关数据、趋势图中的分析 AUTOMATIC ANALYSIS OF DEFECTS (2DG) 自动预报故障 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 系统(硬件和软件)具有110dB的动态范围： 动态范围是振动分析中重要的技术指标，单位为dB。在频谱图中，动态范围是最大尖峰值和最小幅 值之间的比率，110dB的动态范围可对各种强度信号进行不失真的分析。见下图： 8 Expected frequencies 期望频率区 Location of 期望频率的作用： Rotation frequency (F
28、0) 指示转速频率（1个机组可以有多个转速频率） Narrow band parameters (peak) 窄带监测及分析区域（针对峰值） Broad band parameters 宽带监测及分析区域 Bearing frequencies : I, E, B, C. 指示滚动轴承内环外环滚子保持架的频率 (Up to 3 ref) Preferences : display, colour,. 设定不同的颜色作为参考和期望频率区域的区分 Adjustment F0 Peaks linked to F0 and Bearing frequencies 用户自定义工频，并自动调整转速频率和轴
29、承缺陷频率至自定义工频 Post-processing on trend 趋势分析图 Correlation of 2 parameters (Lissajou): 两条趋势曲线的相关（利萨诸图谱） Remark : data to be processed can be selected with double cursor 说明：可用双光标对曲线进行选择并自动进行相应数据处理 预知维修 状态监测Predictive Maintenance X-Y 相关频谱图 9 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Post- processing on time wave 时域
30、信号的处理 Filtering 对时间波形作任意频率范围的滤波 Remark : data to be processed can be selected with double cursor 注：可用双光标对曲线进行选择并自动进行相应数据处理 Orbit : unfiltered, H1-H2-H3, H4 未滤波的轴心轨迹和滤波后的谐波轨迹 Remark : data to be processed can be selected with double cursor. You can also select a number of cycles (preference). 说明：软件对数
31、据作处理后用单光标、双光标对时间波形曲 线、轴运动轨迹及其谐波进行故障特征定位。 时间波形谱图 由时域谱图作轴心轨迹图 轨迹 10 预知维修 状态监测Predictive Maintenance FFT : Remarks 说明: Usual setting up : bilateral, Hanning, linear 使用双边、汉宁、线性等加权处理 Take care to possible aliasing, all lines of the spectrum are displayed 捕获所有的故障信息，使其在频谱图中以明显的故障频谱特征显示出来 data to be process
32、ed can be selected with double cursor 用双光标对时间波形曲线作分析，可以直接定义故障类型 Post- processing on spectrum 频谱图的处理 Remarks 说明: Preference to inhibit the first lines of Cepstrum 倒频谱，抑制第一条谱线作出倒谱 data to be processed can be selected with double cursor 用双光标、单光标、边频光标频谱曲线作分析，确定故障类型特征 11 HARMONIC CURSORS 用谐波光标在图中标出故障频率特征
33、 Cursors 光标的作用是将故障特征进行频率定位，有5 种光标: - 5 types (single, double, harmonic, side band, copy/paste) 单光标、双光标、谐波光标、边带光标、光标粘贴和拷贝 - fast positioning 自动的快速光标定位 - 单光标：对单个频率进行定位 - 双光标：按故障特征频率间隔，确定相邻的2条谱峰的频率 - Automatic for mode harmonic cursor 谐波光标：按故障特征频率的谐波间隔，将所有谱峰联系起来，以确定故障类型 - detection of coincidence with
34、peak光标定位参照谱线峰值功能 - List of co-ordinates 对所有的光标给出频率值、幅值、间隔频率、幅值差 CURSORS 重要的诊断工具 光标 Noise of the roller bearing 预知维修 状态监测Predictive Maintenance 用光标工具对滚动轴承进行精密诊断 The second area (II) deals with few energetic defaults which have their own defect frequencies locate at: 链接频谱图将给出明显的轴承故障特征： ! The cage (usu
35、ally 0.4*F0) 保持架缺陷频率 ! The rolling element 滚动体缺陷频率 ! The inner ring 内环缺陷频率 ! The outer ring 外环缺陷频率 这里的第二张图显示了保持架的缺陷频率特征，约 为转速频率的0.4 倍频。 轴承噪音 故障区域 轴承噪音 故障区域 12 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Misalignment and coupling troubles 联轴节故障、冲击振动的诊断 半径方向不对中 角度不对中 The misalignment troubles can occur in three d
36、ifferent cases : ! Parallel misalignment (fig A) ! Axial misalignment (fig B) ! Parallel and axial misalignment 不对中故障的产生有三种情况： 1、旋转轴心线沿半径方向存在位移量的不对中 2、旋转轴心线角度不对中 3、同时存在位移和角度不对中 The 2*F0 and some time 3*F0 should be higher in magnitude than F0 for radial misalignment (fig A). For angular misalignment
37、 alternative motion in axial direction appears at the rotational frequency (fig B). 半径方向存在位移量不对中时，2倍频、3倍频的幅值往往高于基频的幅值（图A）。角度不对中时，两个联 轴节沿轴向方向的运动表现在基频有较大的幅值（图B）。 图A 图B Shock phenomena 冲击振动 The shock phenomena can be internal or external. 冲击振动分为内部冲击振动（由构件内部自身产生）、外部冲击振动（由外部因素引起）； The external shock phen
38、omena can be provided by: ! an attachment failure (the vertical direction for collecting data is suitable and will give more energy than other directions) ! a shock coming from another machine (alternative machine) ! electrical disturbance 外部冲击振动是由于： 1、联接故障，这时在垂直方向的振动要大于其它方向的振动；2、冲击振动源来自另一个机器（如：通过联
39、轴节联接的两个机器）；3、电磁故障。 The internal shock or pulse phenomena can be provided by : ! Two components can touch themselves (clearance, rolling element bearing, gear etc.) ! pressure effect 内部冲击振动或尖峰冲击振动是由于： 1、旋转构件之间存在接触、磨擦（间隙、滚动轴承、齿轮传动) 2、压力作用。 联轴节故障将引起冲击振动 13 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Belt default 皮
40、带传动故障诊断 The belt default can induce a shock phenomena. The magnitude of the shock phenomena is not usually important. In some specific case this trouble has to be fixed (eg: machining accuracy) D2,F2 D1,F1 L The frequency belt default is 带传动的频率计算公式: L D F L D FF 2. . 2 1. . 1 The mechanical slip of
41、this mean of power transfer do not exceed 5% to avoid an unusual wear. 传递动力时如果皮带与带轮之间的机械滑动不超过5%则不会产生非正常磨损。 The eccentricity of the pulleys can induce an unbalance phenomena. 皮带轮的偏心将产生机 器的动不平衡现象。 The stress on belt induce a load on the rolling element bearing. It can be a mean to fix the tension of t
42、he belt. 皮带的张力对滚动轴承来说增加了其动载荷，张力越大动载荷越大。 ! The belt misalignment is the most common causes premature belt failure. 皮带轮未对准时皮带会产生过早的皮带故障。 Resonance phenomena 结构共振故障 The vibration at a specific frequency can be due to the structural effect. A resonance can occur if : ! the spatial excitation fit with th
43、e structural resonance ! the resonance frequency matches with the excitation frequency 特殊频率的振动，其振动源可以是机器的结构。共振是由于： 1、某个时间的振动激励刚好是在某构件的共振频率上； 2、构件的共振频率恰好与振动激励频率相吻合。 14 预知维修 状态监测Predictive Maintenance The effect of a resonance is to amplify the excitation by a factor “” 共振效应等于振动激励源的振动乘以1个因子； 2 2 4 4 1
44、 1 1 1 2 2 4 4 1 1 2 2 ExcitationStructure Vibration * 振动激励乘以结构共振结构共振等于振动振动 The resonance is defined by a specific mode shape of a part of the structure as bending or torsion effect. 结构的共振由其结构局部的特定的模态形状所确定。共振使构件产生弯曲、扭转； The first critical rotational speed for soft shaft of turbo machine are a specif
45、ic resonance of the shaft, usually corresponding to bending motions. 柔性转子轴的汽轮发电机组的第一临界转速是一种特定的轴共振，通常产生的弯曲运动如下图A； The mode shape can be measured and calculated by Finite Element Methods. 其模态形状能被测出，并可用有限元法计算。 图A 15 预知维修 状态监测Predictive Maintenance Remember the noise effect and the vibration motion. 注意一
46、下音叉在振动中的运动；下面列出了音叉的几种频率振动中运动； Each motion arise at a specific frequency (eigen frequency or natural frequency), notice that each eigen frequency have a specific mode shape. 它在振动中的每一个运动都是在特定频率下进行的（特征频率、固有频率）。任何构件所具有的特征频 率中，每个特征频率都有一个特定的模态形状； Higher is the eigen frequency, more complicated is the mode
47、 shape (bending, torsion). 构件的特征频率比其固有频率要高一些。更为复杂的是模态形状（构件的弯曲、扭转）。 “ How many natural frequencies have a structure ? 问题：一个构件有多少个固有频率？ The vibration analysis is mostly dependant to the structural effects. The real excitation (internal loads are unknown). The vibratory measurements give only an image
48、of these internal loads. 在大多数情况下，振动分析要结合结构振动响应，分离出真正的缺陷振动激励源（内部载荷即构件缺陷 自身所加的作用力，不知时）。振动测量通过这样的分析，可以知道这个内部载荷。 # An accurate standard for dynamic troubles should deal directly with the known of dynamic loads to obtain the internal stresses for fatigue assessments. It is not possible because the measurements are only the effects of the internal loads. 对发展中的故障作精确诊断，正确的方法就是直接结合所得到的这个内部载荷作用力，确定引起构件疲 劳损伤的内部应力。仅仅只对缺陷的表现作分析，常常不能确定故障。 The mechanical design (ASME, BS etc.) for standards manage directly the load, so the recommendation are safe and accurate. 美国和英国的机械设计标准直接考虑进了这种结构响应，因而按这种标准作机器设计更为安