典型故障频谱

1、2022-3-6华阳检测仪器有限公司1设备状态监测和诊断培训教材设备状态监测和诊断培训教材(简本）简本）上海华阳检测仪器有限公司上海华阳检测仪器有限公司200200年月年月2022-3-6华阳检测仪器有限公司2 常见故障及典型频谱常见故障及典型频谱 机械设备振动标准机械设备振动标准 报告和文件使用报告和文件使用2022-3-6华阳检测仪器有限公司3质量不平衡质量不平衡力不平衡力不平衡力偶不平衡力偶不平衡动不平衡动不平衡悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡2022-3-6华阳检测仪器有限公司4 悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡力不平衡力不平衡力偶不平衡力偶不平衡动不平衡动不平衡2022-3-6华阳检测仪器有

2、限公司5转子不平衡故障的诊断转子不平衡故障的诊断 波形为简谐波，少毛刺。波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。轴心轨迹为圆或椭圆。1X1X频率为主。频率为主。轴向振动不大。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱2022-3-6华阳检测仪器有限公司6不对中不对中 资料表明，资料表明，30305050的设备存在不对中问题的设备存在不对中问题. . 不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动；既会造成临近联轴节处支承的振动，也会造成远；既会造成临近联轴节处支承的振动，也会造成远离

3、联轴节的自由端的振动。不对中易产生离联轴节的自由端的振动。不对中易产生2X2X振动，振动，严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动严重的不对中有时会产生类似松动的高次谐波振动. . 相位是判断不对中的重要判据之一。相位是判断不对中的重要判据之一。角度不对中角度不对中平行度不对中平行度不对中转轴弯曲转轴弯曲转子不对中转子不对中2022-3-6华阳检测仪器有限公司7转子不对中的类型转子不对中的类型正确对中正确对中 e e = 0, = 0, = = 0 0平行不对中平行不对中 e e 0, 0, = 0= 0角度不对中角度不对中 e e = 0, = 0, 0 0综合不对中综合不对中 e e

4、0, 0, 0 02022-3-6华阳检测仪器有限公司8角度不对中角度不对中平行度不对中平行度不对中转轴弯曲转轴弯曲转子不对中转子不对中2022-3-6华阳检测仪器有限公司9转子不对中故障的诊断转子不对中故障的诊断 出现出现2X2X频率成分。频率成分。轴心轨迹成香蕉形或轴心轨迹成香蕉形或8 8字形。字形。振动有方向性。振动有方向性。轴向振动一般较大。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率本例中，出现叶片通过频率。电机电机水泵水泵POPIMOMI2022-3-6华阳检测仪器有限公司10机械松动机械松动 松动本身并不是纯粹的故障，不会直接产生振动。松动本身并不是纯粹的故障，不会直接产生振动。如

5、不对中或是不平衡如不对中或是不平衡( (如果松动存在如果松动存在) )就会引起振动。松就会引起振动。松动会使这种状况更加恶化。动会使这种状况更加恶化。 机械松动的类型有：机械松动的类型有：结构框架或底座松动结构框架或底座松动轴承座松动轴承座松动轴承等部件配合松动轴承等部件配合松动2022-3-6华阳检测仪器有限公司11A:A:结构框架或结构框架或 底座松动底座松动B:B:轴承座松动轴承座松动C:C:轴承等部件轴承等部件 配合松动配合松动2022-3-6华阳检测仪器有限公司12转子系统松动故障的诊断转子系统松动故障的诊断 波形出现许多毛刺。波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。谱图中噪声水平高。出

6、现精确出现精确2X2X，3X3X等等成分，最高可达成分，最高可达16X16X。松动结合面两边，振松动结合面两边，振幅有明显差别。幅有明显差别。电机电机水泵水泵POPOPIPI2022-3-6华阳检测仪器有限公司13轴承部件松动时的頻谱轴承部件松动时的頻谱未松动时的频未松动时的频谱谱松动时的频谱松动时的频谱 出现出现0.5X0.5X，1.5X1.5X，2.5X2.5X，3.5X.3.5X.等等频率成分频率成分2022-3-6华阳检测仪器有限公司14磨擦、不稳定磨擦、不稳定转子磨损转子磨损止推轴承磨损止推轴承磨损/ /间隙间隙油膜涡动油膜涡动2022-3-6华阳检测仪器有限公司15 止推轴承磨损止

7、推轴承磨损 / /间隙间隙转子磨损转子磨损油膜涡动油膜涡动2022-3-6华阳检测仪器有限公司16轴承缺陷、滚动体、轴颈轴承缺陷、滚动体、轴颈 滚动轴承的四个失效阶段：滚动轴承的四个失效阶段： 阶段一：阶段一： 最早预测轴承问题表现在超声波范围最早预测轴承问题表现在超声波范围(25kHz(25kHz- -35kHz)35kHz)。 阶段二：阶段二： 轻型轴承缺陷开始于环状轴承部件固有频率，这主要轻型轴承缺陷开始于环状轴承部件固有频率，这主要发生发生0.5kHz0.5kHz- -2kHz2kHz范围。范围。 阶段三：阶段三： 轴承缺陷频率和谐波的出现。当磨损增加时，更多的轴承缺陷频率和谐波的出现

8、。当磨损增加时，更多的缺陷频率谐波出现，边带数目也增加，都在谐波和轴承固有缺陷频率谐波出现，边带数目也增加，都在谐波和轴承固有 频率周围。频率周围。 阶段四：阶段四： 对于后阶段，对于后阶段，1 1倍倍RPMRPM的振幅产生，它增长时，一般引的振幅产生，它增长时，一般引 起许多转速谐波也增长。起许多转速谐波也增长。2022-3-6华阳检测仪器有限公司172022-3-6华阳检测仪器有限公司18D D 节圆直径节圆直径d d 滚珠直径滚珠直径 接触角接触角z z 滚珠数滚珠数n n 轴的转速轴的转速滚动轴承故障的特征频率滚动轴承故障的特征频率 外环故障频率外环故障频率内环故障频率内环故障频率滚珠

9、故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰外环保持架碰内环保持架碰内环6012nDdzf)cos( 6012nDdzf)cos( 60122nDddDf cos)(60121nDdf)cos( 60121nDdf)cos( dD2022-3-6华阳检测仪器有限公司19D D 节圆直径节圆直径d d 滚珠直径滚珠直径 接触角接触角z z 滚珠数滚珠数n n 轴的转速轴的转速滚动轴承故障的特征频率滚动轴承故障的特征频率 dD外环故障频率外环故障频率 f=0.4f=0.4Z Z n/60n/60内环故障频率内环故障频率 f=0.6f=0.6Z Z n/60n/60滚珠故障频率滚珠故障频率 f=0.18

10、f=0.18Z Z n/60 (Z n/60 (Z 10)10) f=0.23 f=0.23Z Z n/60 (Z n/60 (Z 10) 10)保持架碰外环保持架碰外环 f=0.6 f=0.6 n/60n/60保持架碰内环保持架碰内环 f=0.4 f=0.4 n/60n/602022-3-6华阳检测仪器有限公司20滚动轴承故障的诊断滚动轴承故障的诊断 轴承每一种零件有其特殊的轴承每一种零件有其特殊的故障频率。故障频率。随着故障发展，它的幅值增随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产加，并有谐波；谐波两边产生边频。生边频。还可用非频率域的诊断方法还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。，

11、如共振解调。电机离心泵PIPO2022-3-6华阳检测仪器有限公司21滑动轴承机械的频谱特点滑动轴承机械的频谱特点2022-3-6华阳检测仪器有限公司22滚动轴承机械的频谱特点滚动轴承机械的频谱特点 2022-3-6华阳检测仪器有限公司23齿轮故障的诊断 齿轮啮合频率齿轮啮合频率GMFGMF等于齿等于齿数乘以齿轮转速频率。数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，齿轮啮合频率两边有边频，间距为间距为1X1X。随着齿轮故障发展，边频随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱齿轮箱上辊上辊下辊下辊输入轴输入

12、轴啮合频率GMF上边频下边频2X2022-3-6华阳检测仪器有限公司24齿轮单齿有无故障的时域曲线齿轮单齿有无故障的时域曲线单齿无故障的时域曲线单齿无故障的时域曲线单齿有故障的时域曲线单齿有故障的时域曲线有幅值调制现象 齿轮磨损试验齿轮磨损试验2022-3-6华阳检测仪器有限公司25齿轮磨损的频谱分析齿轮磨损的频谱分析磨损前的功率谱磨损前的功率谱磨损后的功率谱磨损后的功率谱磨损后的功率谱随着啮合频率谐波次数磨损后的功率谱随着啮合频率谐波次数n n的增加，其幅值也相的增加，其幅值也相应的增加应的增加 ，即图示红线斜率增加，即图示红线斜率增加。 2022-3-6华阳检测仪器有限公司26齿轮正常、异

13、常的时、频域曲线齿轮正常、异常的时、频域曲线返回返回2022-3-6华阳检测仪器有限公司27机械设备振动标准机械设备振动标准ISOISO振动判定标准振动判定标准绝对评价标准的范围绝对评价标准的范围( (适用中适用中/ /高速滚动轴承高速滚动轴承) )风机类振动标准风机类振动标准压缩机振动标准压缩机振动标准电动机振动标准电动机振动标准(15kw(15kw以下、以下、 15kw 15kw以上、以上、90kw90kw以上的电动机以上的电动机) )2022-3-6华阳检测仪器有限公司28ISOISO振动判定标准振动判定标准2022-3-6华阳检测仪器有限公司29绝对评价标准的范围绝对评价标准的范围(

14、(适用中适用中/ /高速滚动轴承高速滚动轴承)2022-3-6华阳检测仪器有限公司30风机类振动标准风机类振动标准2022-3-6华阳检测仪器有限公司31压缩机振动标准压缩机振动标准压缩机类振动标准设备名称测点位置功率(kW)转速(r/min)振动标准制氧原料空压机轴(P-P)氧气压缩机低压段轴3300956040m(P-P)氧气压缩机高压段轴33001341035m(P-P)氮气压缩机轴(P-P)初轧压缩机本体轴承55m(P-P)初轧压缩机增速机轴承27m(P-P)2022-3-6华阳检测仪器有限公司32电动机振动标准电动机振动标准 15kw15kw以下电动机的振动标准以下电动机的振动标准2022-3-6华阳检测仪器有限公司33 15kw15kw以上电动机的振动标准以上电动机的振动标准2022-3-