设备故障诊断技术

1、设备故障诊断技术基础设备故障诊断技术基础n设备故障诊断技术的含义设备故障诊断技术的含义在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。n应用设备故障诊断技术的目的：应用设备故障诊断技术的目的： 采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的： 保证设备安全，防止突发事故； 保证设备精度，提高产品质量； 实施状态维修，节约维修费用； 避免设备事故造成的环境污染； 提高企业设备的现代化管理水平，给企业带来较大的经 济效益和良好的社会效益。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州

2、恩普特设备诊断工程有限公司培训资料设备诊断技术的工作原理设备诊断技术的工作原理分类比较继续监测预测预报设备信号状态待检设备故障特征信号发展趋势故障情况状态确认图1-1 设备诊断技术的基本原理及工作程序图状态信息库建档技术故障档案库 （基准模式）状态识别特征提取信号检测(初始模式)(待检模式)(状态模式)正常异常Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料一些必要的概念和解释一些必要的概念和解释 信号检测 按照不同诊断目的和对象，选择最便于诊断的状态信号，使用传感器、数据采集器等技术手段，加以监测与采集。由此建立起来的是状态信号的数据库，属于初始模式。

3、 特征提取 将初始模式的状态信号通过信号处理，进行放大或压缩、形式变换、去除噪声干扰，以提取故障特征，形成待检模式。 状态识别 根据理论分析结合故障案例，并采用数据库技术所建立起来的故障档案库为基准模式。把待检模式与基准模式进行比较和分类，即可区别设备的正常与异常。 预报决策 经过判别，对属于正常状态的可继续监视，重复以上程序；对属于异常状态的，则要查明故障情况，做出趋势分析，估计今后发展和可继续运行的时间，以及根据问题所在提出控制措施和维修决策。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料诊断技术的分类诊断技术的分类点检简易诊断技术（CST）点检技

4、术（CCT）监视技术（CMT）精密诊断技术（PDT）判定技术（CIT）预测技术（CPT）诊断整修图1-2 设备诊断技术的基本构成CST ：Condition Survey TechCCT：Condition Checking Tech CMT：Condition Monitoring Tech PDT： Precise Diagnosis TechCIT： Condition Identification TechCPT：Condition Prognosis TechExpert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识n

5、 振动是物体运动的一种形式，通常是指物体经过其平衡位置而往复变化的过程。n 振动有时对人类是有害的，但有时人们可以利用振动来为我们服务。n 只要是运转的机器，都或多或少地发生振动，因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最大，一般可达60%-70%。n按振动频率分类 Expert机械振动低频振动：f 1000 Hz郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料振动的一般分类振动的一般分类Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料振动三要素及其振动三要素及其在振动诊断中的应用在振动诊断中的应用n构成一个确定性振动有3个基

6、本要素，即振幅 ,频率 和相位 。n振幅 式中D 最大振幅，2D即所谓峰峰值、双峰值 或简称双幅。t 时间; T 周期； 处相位。 当然，振幅不仅用位移，还可以用速度和加速度。要特别说明 一个与振动有关的量就是速度有效值 ，也常被称为速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。目前许多振动标准都是采用 作为判别参数，因为它最能够反映振动的烈度。dfdtTDd2sinrmsVrmsVExpert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料振动三要素及其振动三要素及其在振动诊断中的应用（续）在振动诊断中的应用（续） 对于简谐振动来讲，速度的最大值 （峰值）与速度有

7、效值 、速度平均值 之间的关系如图2-4所示。可见速度有效值介于幅值和平均值之间的一个参数值。可表示为 幅值反映振动的强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正比，振动诊断标准都是用振幅来表示的。n频率 n相位pVrmsVavVpparrmsVVVV707. 02222fExpert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料振动信号处理n 所谓振动信号处理，就是对振动波形进行加工处理，抽取与设备运行状态有关的特征，以便对设备状态实施有效的判别。n 信号处理的基本方法有：时域分析，幅域分析，频域分析和相域分析。时域分析 - 就是对信号在时间域内的分析或变换；幅域分析

8、 - 就是对信号在幅值上进行各种分析；频域分析 - 就是要确定信号的频率结构，即弄清楚信号中都 包含有哪些频率成分及各频率成分的幅值大小；相域分析 - 就是进行相位值测量及对相位随时间的变化进行 分析。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n时域分析又包含有：波形图，自相关，互相关，轴心轨迹等。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n幅域分析又包含有：概率密度，均值，均方根值，方差等。概率密度函数的表达式为Expert TTxxxxtxxpxpxTxxlim1limlim00郑州恩普特设备诊断工

9、程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n频域分析又包含有：幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。Expert幅值谱幅值谱郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n相域分析包含有：相位谱等Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n另外，还有三维功率谱，细化谱等等 三维功率谱三维功率谱又叫三维谱阵、转速谱图、功率谱场、瀑布图等。是机器在起动或停车过程中，不同转速下功率谱图的迭加。纵坐标为纵坐标为机器的转速，自零升到额定转速（起动）、或从额定转速降到零（停车）；横坐标为横坐标为频率；竖坐标竖坐标为为振幅。三

10、维功率谱是描述机器瞬态过程的有利工具。对机器振动做三维功率谱分析，可以了解机器通过临界转速的振动情况，用来确定监测对象的固有频率判定是否存在不平衡等故障。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n所谓细化谱所谓细化谱，就是把一般频谱图上的某部分频段沿频率轴进行放大后所得到的频谱。采用细化谱分析的目的是为了提高图象的分辨率。从功能上看，细化谱的作用类似于机械制图中的“局部放大图”。Expert一般的频谱图一般的频谱图其某频段的其某频段的郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料现场测试诊断的实施步骤现场测试诊断的实

11、施步骤 诊断步骤概括为准备工作、诊断实施诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验证等和决策验证等3个环节，具体分为个环节，具体分为6个步骤个步骤来介绍。来介绍。 一一. 了解被诊断的对象了解被诊断的对象了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。概括起来，对一台被列为诊断对象的设备要着重掌握4个方面的内容：设备的结构组成设备的结构组成 1）搞清楚设备的基本组成部分及其联接关系。一台完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（也叫做辅机，大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮机、水轮机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。要分别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的形式，画出结构简图。Expert郑州恩普

12、特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 2） 必须查明各主要另部件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上表明或另予说明。这些零件包括：轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。 2. 机器的工作原理及运行特性机器的工作原理及运行特性 主要了解以下内容： 1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动； 2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动； 3）转子运行速度：低速(1000 Hz1000 Hz)匀速还是变速等等。 3. 机器的工作条件机器的工作条件 1）载荷性质：均载还是冲击载荷； 2）工作介质：有无

13、尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体（液体）； 3）周围环境：有无严重的干扰（或污染）源存在，如振源，粉尘、热源等。 4.设备基础型式及状况设备基础型式及状况 搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。 5.主要资料档案资料主要资料档案资料Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 二二. 确定诊断方案确定诊断方案 在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。诊断方案应包括以下几方面的内容。 1. 选择测点选择测点 测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。诊断方案正确与否关系到能否所需要的真实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解的基础上才能根据诊

14、断目的恰当地选择测点，具体要求如下： 1）对振动反映敏感 所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播途的能量损失。 2） 适合于诊断目的 上图中如要诊断电动机的故障，就选择和为测点。 3） 符合安全操作要求 因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问题。 4） 适合于安置传感器 有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够的刚度等。 通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子上的振动载荷直接作用在轴承上，并通过轴承把机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要求

15、的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许，也应使测点尽量靠近轴承，以减小测点和轴承之间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 有些设备的振动特征有明显的方向性，不同方向的振动信号也往往包含着不同的故障信息。即水平方向（H）、垂直方向（V）和轴线方向（A）。 2. 预估频率和振幅预估频率和振幅 振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值要做基本的预估，防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误判或漏诊。通常可采取以下几种方法： 1）根据经验，估计各类常见多发故障的

16、振动特征频率和振幅。 2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可能发生的 故障特征频率。 3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征频率和相 应的振幅大小。 3. 确定测量参数确定测量参数 经验表明，根据诊断对象振动信号的频率特征来选择参数。通常的振动测量参数有加速度、速度和位移。一般按下列原则选用： 低频振动（1000Hz） 采用位移。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 对大多数机器来说，最佳诊断参数是速度，因为它是反映振动强度的理想参数，国际上许多振动标准都采用速度有效值作为判断参数，而国内一些行业大多采用位移作为诊断参数

17、。所以在选择测量参数时，还须与所采用的判断标准使用的参数相一致，否则判断状态时将无据可依。 4. 选择诊断仪器选择诊断仪器 测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，最主要的还要考虑两条： 1） 仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信号内所有重要的频率成分，一般 来说要在10-10000Hz或更宽一些。对于预示故障来说，高频成分是一个重要信息 ，机械早期故障首先在高频中出现，待到低频段出现异常时，故障已经发生了。所以 仪器的频率范围要能覆盖高频低频各个频段。 2） 要考虑仪器的动态范围。要求测量仪器在一定的频率范围内能对所有可能出现 的振动数值，从最高到最低均能保证一定的显示精度。这种能够保证一

18、定精度的数 值范围称为仪器的动态范围仪器的动态范围。对多数机械来说，其振动水平通常是随频率变化的。 5. 选择与安装传感器选择与安装传感器 用于测量振动的传感器有三种类型，一般都是根据所测量的参数类型来选用：测量位移采用涡流式位移传感器，测量速度采用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式加速度传感器。在现场主要是使用压电式加速度传感器压电式加速度传感器测量轴承的绝对振动。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 由于压电式加速度传感器的频响范围比较宽，所以现场测量时在没有特殊要求的情况下，常用它同时测量位移、速度和加速度三个参数，基本上能满足要求

19、。 压电式加速度传感器的安装形式有多种多样，安装形式不同，其适用的场合也一样。其中以采用钢制螺栓安装最为理想。在现场测量时，尤其是大范围的普查测试时，以采用永久磁性座安装最简便。 另外还要说明的是，在测量转子振动时，有两种不同的测量方式，即测量绝对振动和相对振动。由转子交变力激起的轴承的振动称为绝对振动；在激振力作用下，转子相对于轴承的振动称为相对振动。压电式加速度传感器是用于测量绝对振动的，而测量转子相对振动必须使用涡流式位移传感器，其安装形式与压电式加速度传感器是不一样的。在现场主要是使用压电式加速度传感器压电式加速度传感器测量轴承的绝对振动。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训

20、资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料压电式加速度传感器的几种安装形式Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n压电式加速度传感器的安装压电式加速度传感器的安装 采用压电式加速度传感器进行振动测量，要选择合适的安装位置。其基本原则是传感器所在部位刚性要好，且在振动信号直接传递的通道上尽量靠近振源的地方，如右图所示。 转子部位1产生的振动通过轴承3传给轴承座2。显然A、B、D都不是测量的理想位置。A处因受轴承盖界面的影响而削减了振动；B点不但有轴承盖界面对振动的削减，而且振动传递距离增加，轴承盖的弹性也会产生附加振动而降低了信噪比；D位不但增加

21、了信号传递通道上的界面，而且传递距离最长，信号能量损耗大，影响测量的准确性。唯有C点距轴承最短，轴承振动信号传递到此只有一个界面，所以C点点是最合适的测点。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料n6. 做好其它相关事项的准备做好其它相关事项的准备 测量前的准备工作一定要仔细。为了防止测量失误，最好在正式测量前做一次模拟测试，以检验仪器是否正常，准备工作是否充分。比如检查仪器的电量是否充足，这看似小事，但也决不能疏忽，在现场常常发生因仪器无电而使诊断工作不得不终止的情况。各种记录表格也要准备好，真正做到“完事俱备”。 三三. 进行振动测量与信号分

22、析进行振动测量与信号分析 1. 测量系统测量系统 目前，有两种基本的简易振动诊断系统可用于现场，它们分别代表了 简易诊断发展的不同的发展阶段。一种是模拟式测振仪所构成的测量系统，一种是以数据采集器为代表的数字式测振仪所构成的测量系统。 2. 振动测量信号分析振动测量信号分析 确定了诊断方案以后，根据诊断目的对设备进行各项相关参数测量。一般来讲，如果现场条件允许，每个测点都是测量三个方向的振动值。即水平、垂直和轴向。而且要定点、定时地进行测量，以有利于进行比较。 3. 数据记录整理数据记录整理 测量数据一定要作详细记录。记录数据要有专用的表格，做到规范化，完整而不遗漏。最好将数据分类整理，每个测

23、点按方向整理，用图形或表格表示，这样做有利于抓住特征，也便于发现一些问题。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 四四. 实施状态判断实施状态判断 根据测量数据和信号分析所得到的特征信息，对设备的运行状态做出判断。首先，判断机器是否处于正常状态，然后对存在异常的设备做进一步的分析，指出故障的原因，部位和程度。 五五. 做出诊断决策做出诊断决策 通过测量分析、状态识别等几个程序，搞清楚了设备的实际状态，也就为处理决策创造了良好的条件。这时应当提出处理意见，或是继续运行，或是停机修理。对需要修理的设备，应当指出修理的具体内容，如待处理的故障部位、所

24、需要更换的零部件等。 六六.检查验证检查验证 设备诊断的全过程并不是做出结论就算完了，最后还有重要的一步，就是必须检查验证诊断结论及处理决策的结果。诊断人员应当向用户了解设备拆机检修的详细情况及处理后的效果，如果有条件的话最好亲临现场查看，检查诊断结论与实际情况是否相符，这是对整个诊断过程最权威的总结。如果相符，既为企业解决了问题，同时又增加了测试诊断人员对以后工作的信心，要及时地总结经验，继续努力，争取在今后的工作中做得更好。否则，也不要气馁，要竭力分析和找出其中的主要原因，以免在今后的工作中再犯同样的错误，争取在下一次把工作做扎实。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普

25、特设备诊断工程有限公司培训资料常见故障特征分析及其在诊断中的应用常见故障特征分析及其在诊断中的应用 设备诊断实质上就是一种比较分类，在判断故障时，我们是将故障待检模式与故障样板模式相比较，把一个具体的故障（待检模式）归入到某种故障类型（样板模式）中去，如下图所示。任何一种机械故障，都具有自己的特征，故障特征是构成故障样板模式的基本要素。所以，对每种故障的表现形式要全面的了解和掌握，对一个故障与其它故障在表现形式上的相同点和区别要有清晰的认识，因为掌握各种常见故障的基本特征是判断设备故障的基础（先决条件）。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料一

26、一. 旋转机械故障诊断的特点旋转机械故障诊断的特点 旋转机械 指那些功能是由旋转运动完成的机械。尤其指那些旋转速度较高的械，如电动机、离心式压缩机、汽轮发电机、以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵等，都属于旋转机械的范围。在对它们进行诊断时，必须注意它的以下几个特点： 1. 转子特性转子特性 转子组件是旋转机械的核心部分，它是由转轴及固装在其上的各类圆形盘状零部件所组成。旋转机械的故障诊断主要是监测诊断转子的运行状态。从转子动力学的角度说，转子系统分为刚性转子和柔性转子。 刚性转子 转子的转速低于其本身第一阶临界转速的转子。 柔性转子 转子的转速高于其本身第一阶临界转速的转子。 2. 旋转机械

27、振动的频率特征旋转机械振动的频率特征 旋转机械的振动信号大多数是一些周期信号、准周期信号或平稳随机信号，旋转机械振动故障的特征有一个共同点，就是其故障特征频率都与转子的转速有关，等于转子的回转频率（简称转频，又称工 频）及其倍频或分频。 分析振动信号的频率与转频的关系是诊断旋转机械故障的金钥匙分析振动信号的频率与转频的关系是诊断旋转机械故障的金钥匙。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料故障特征频率与转频的关系通常有三种情况故障特征频率与转频的关系通常有三种情况： 1） 同步振动同步振动 同步振动转子振动频率等于转子转速或倍频。强迫振动多表现为

28、同步振动。转子不平衡属典型的同步振动，联轴器不对中一般也表现为同步振动。 2）亚同步振动）亚同步振动 亚异步振动其主要振动成分的频率低于转频，为转频的分数倍谐波。这多属自激振动，如滑动轴承的油膜振荡，涡轮机械的喘振等等。 3）超异步振动）超异步振动 超异步振动其主要振动成分的频率高于转频。如齿轮损坏时的啮合频率，叶轮叶片振动的通过频率即属此类。 注意：实际机组的振动往往是同时存在以上三种振动。注意：实际机组的振动往往是同时存在以上三种振动。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料获取旋转机械故障信号的主要途径获取旋转机械故障信号的主要途径： 1）

29、 振动频率分析振动频率分析 旋转机械的每一种故障都各自的特征频率，在现场对其振动信号做频率分析是诊断旋转机械故障最有效的方法。 2）分析振幅的方向特征）分析振幅的方向特征 在有些情况下，旋转机械不同的故障类型在振动表现上有比较明显的方向特征。所以只要条件允许，对其测点进行振动测量时，都应该测量3个方向，因为不同的方向表现出不同的故障特征。 3） 分析振幅随转速变化的关系分析振幅随转速变化的关系 旋转机械有相当一部分故障的振动幅值与转速变化有密切的关系，所以现场测量时，在必要的时候，要尽量创造条件，在改变转速的过程中测量机器的振幅值。旋转机械常见故障产生的原因及其频谱特征旋转机械常见故障产生的原

30、因及其频谱特征Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表1 旋转机械故障的来源及主要原因故障来源主 要 原 因设计、制造1. 设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫 振动或自激振动2. 结构不合理，有应力集中3. 工作转速接近或落入临界转速区4. 运行点接近或落入运行非稳定区5. 零部件加工制造不良，精度不够6. 零件材质不良，强度不够，有制造缺陷7. 转子动平衡不符合技术要求Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料故障来源主 要 原 因安装、维修1.机器安装不当，零部件错位，预负荷大2.轴系对中不

31、良（对轴系热态对中考虑不够）3.机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整位置不当4.管道压力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度5.转子长期放置不当，破坏了动平衡精度6.安装或维修工程破坏了机器原有的配合性质和精度运行操作1.机器在非设计状态下运行（如超转速、超负荷或低负荷运行），改变了机器工作特性2.润滑或冷却不良3.旋转体局部损坏或结垢4.工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）不当，机器运行失稳5.启动、停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间长Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料故障来源主

32、 要 原 因机器恶劣1.长期运行，转子挠度增大2.旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹3.零、部件磨损、点蚀或腐蚀等4.配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度5.机器基础沉降不均匀，机器壳体变形Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表2 转子质量偏心的振动特征12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征轴心轨迹 进动方向矢量区域1稳定径向稳定椭圆正进动不变表3 转子质量偏心的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显不明显不变不变不变低速时振幅趋

33、于零Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征轴心轨迹 进动方向矢量区域1突发性增大后稳定径向突变后稳定椭圆正进动突变后稳定表4 转子部件缺损的振动特征表5 转子部件缺损的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显不明显不变不变不变振幅突然增加Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表6 转子质量偏心的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因结

34、构不合理，制造误差大，材质不均匀，动平衡精度低转子上零件安装错位转子回转体结垢（例如压缩机流道内结垢）转子上零件配合松动故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因结构不合理，制造误差大，材质不均匀转子有较大预负荷1.超速、超负荷运行2.零件局部损坏脱落转子受腐蚀疲劳，应力集中表7 转子部件缺损的故障原因Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域12稳定径向、轴向稳定椭圆正进动矢量起始点大，随运行继续增大表8 转子弓形弯曲的振动特征123456

35、振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显不明显不变不变不变1.机器开始升速运行时，在低速阶段振动幅值就较大2.刚性转子两端相位差180表9 转子弓形弯曲的敏感参数Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域1稳定径向、轴向稳定椭圆 正进动升速时矢量逐渐增大，稳定运行后矢量减小表10 转子临时性弯曲的振动特征表11 转子临时性弯曲的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识

36、别方法明显不明显不变不变不变升速过程振幅大，往往不能正常启动Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因结构不合理，制造误差大，材质不均匀1.转子长期存放不当，发生永久弯曲变形2.轴承安装错位，转子有较大预负荷高速、高温机器，停车后未及时盘车转子热稳定性差，长期运行后自然弯曲表12 转子弓形弯曲的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因结构不合理，制造误差大，材质不均匀转子有较大预负荷升速过快，加载太大转子稳定性差表13 转子临时性弯曲的故障原因Expert郑

37、州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征轴心轨迹 进动方向矢量区域21、3稳定径向、轴向较稳定双环椭圆正进动不变表14 转子不对中的振动特征表15 转子不对中的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显明显有影响有影响有影响1.转子轴向振动较大2.联轴器相邻轴承处振动较大3.随机器负荷增加，振动增大4.对环境温度变化敏感Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料故障来源1234设计、制造

38、安装、维修运行、操作机器劣化主要原因对机器热膨胀量考虑不够，给定的安装对中技术要求不准1.安装精度未达到技术要求2.对热态时转子不对中变化量考虑不够1.超负荷运行2.机组保温不良，轴系各转子热变形不同1.机器基础或机座沉降不均匀 ，时不对中超差2.环境温度变化大，机器热变形不同表16 转子不对中的故障原因Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表17 油膜轴承故障的主要原因 轴承故障 主 要 原 因巴氏合金松脱 轴瓦表面巴氏合金与基体金属结合不牢 轴瓦磨损1.转子对中不良2.轴承安装缺陷，两半轴瓦错位，单边接触3.润滑不良，供油不足4.油膜振荡或

39、转子失稳时，由于异常振动的大振幅造成严重磨损 疲劳损坏（疲劳裂纹）1.轴承过载，轴瓦局部应力集中2.润滑不良，承载区油膜破裂3.轴承间隙不适当4.轴承配合松动，过盈不足5.转子异常振动，在轴承上产生交变载荷Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 腐 蚀 润滑剂的化学作用 气 蚀1.转子涡动速度高，发生异常振动2.润滑油粘度下降或油中混有客气和水分等，使轴承内的油液在低压区产生微小汽泡，在高压区被挤破而形成压力冲击波冲击轴承表面，产生疲劳裂纹或金属剥落表18 油膜涡动的振动特征12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征轴心

40、轨迹进动方向 矢量区域 1较稳定径向稳定双环椭圆正进动改变Expert21郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显不明显明显不变不变涡动频率随工作角频率升降，保持表19 油膜涡动的敏感参数故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因轴承设计或制造不符合技术要求1.轴承间隙不当2.轴承壳体配合过盈不足3.轴瓦参数不当1.润滑油不良2.油温或油压不当轴承磨损，疲劳损坏，腐蚀及气蚀等表20 油膜涡动的故障原因Expert21郑州恩普特设备诊断工程有限

41、公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表21 油膜振荡的振动特征12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向矢量区域 （0.430.48)组合频率不稳定径向 不稳定（突变）扩散不规则正进动改变表22 油膜振荡的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法振动发生后，升高转速，振动不变不明显明显不变不变1.工作角频率等于或高于 时突然发生2.振动强烈，有低沉吼叫声3.振荡发生前发生油膜涡动4.异常振动有非线性特征n2Expert21郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊

42、断工程有限公司培训资料故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因轴承设计或制造不符合技术要求1.轴承间隙不当2.轴承壳体配合过盈不足3.轴瓦参数不当1.润滑油不良2.油温或油压不当轴承磨损，疲劳损坏，腐蚀及气蚀等表23 油膜振荡的故障原因Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表24 旋转失速的振动特征12345678特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征轴心轨迹进动方向 矢量区域 及 的成对次谐波组合频率振幅大幅度波动径向、轴向不稳定杂乱正进动突变s）（s表25 旋转失速的敏感参数123456振动随转速变化振动随

43、负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法明显很明显不变很明显变化1.机器出口压力波动大2.机器入口气体压力及流量波动Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表26 旋转失速的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因机器的各级流道设计不匹配1.入口滤清器堵塞2.叶轮流道或气流流道堵塞机器的工作介质流量调整不当，工艺参数不匹配机器气体入口或流道有异物堵塞表27 区别旋转失速与油膜振荡的主要方法区别内容 旋转失速 油膜振荡振动特征频率与工作转速的关系振动特征频率随转子工作转速而变油膜振荡发生后，振荡特

44、征频率不随工作转速变化振动特征频率与机器进口流量的关系振动强烈程度随流量改变而变化振动强烈程度不随流量变化压力脉动频率的特点压力脉动频率与工作流速频率相等压力脉动频率与转子固有频率接近Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表28 喘振的振动特征12345678特征频率 常伴频率振动稳定性 振动方向 相位特征轴心轨迹进动方向 矢量区域超低频（0.520Hz）1不稳定径向不稳定紊乱正进动突变表29 喘振的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法改变改变改变明显改变 明显改变1.振动剧烈2

45、.出口压力和进口流量波动大3.噪声大，低沉吼叫，声音异常Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表30 喘振的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因设计制造不当，实际流量小于喘振流量，压缩机工作点离防喘线太近1.入口滤清器堵塞2.叶轮流道或气流流道堵塞1.压缩机的实际运行流量小于喘振流量2.压缩机出口压力低于管网压力3.气源不足，进气压力太低，进气温度或气体相对分子质量变化大，转速变化太快及升压速度过快、过猛1.管道阻力增大2.管网阻力增加3.管路逆止阀失灵等Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩

46、普特设备诊断工程有限公司培训资料表31 转子与静止件径向摩擦的振动特征12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域高次谐波、低次谐波及其组合频率1 不稳 径向1.连续摩擦：反向位移、跳动、突变2.局部摩擦：反向位移1.连续摩擦：扩散2.局部摩擦：紊乱1.连续摩擦：反进动2.局部摩擦：正进动突变Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表32 转子与静止件径向摩擦的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法不明显不明显不变不变 不变时域波形严重削波表33

47、 转子与静止件径向摩擦的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因转子与静止件（如为轴承、密封、隔板等）的间隙不当1.转子与定子偏心2.转子对中不良3.转子动挠度大1.机器运行时热膨胀严重不均匀2.转子位移基础或壳体变形大Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表34 转子系统出现各次谐波的可能性振动频率（040）（4050）（50100）不规则出现的可能性（）40401010 表35 转子过盈配合件过盈不足的振动特征12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域 1（次谐波）1不稳

48、径向杂乱不稳定正进动改变Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表36 转子过盈配合件过盈不足的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法有变化有变化不变不变不变1）转子失稳涡动频率2）振动大小与转子不平衡量成正比Expertnt郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表37 转子过盈配合件过盈不足的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机械劣化主要原因转轴与旋转体配合面过盈不足1）转子多次拆卸，破坏了转轴与旋转体原有的配合性质2）组装

49、方法不当超转速、超负荷运行配合件蠕变Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表38 转子支承系统联接松动的振动特征12345678特征频率 常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域基频及分数谐波2，3不稳定。工作转速达到某阈值时，振幅突然增大或减小松动方向振动大不稳定紊乱正进动变动Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表39 转子支承系统联接松动的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法很敏感敏感不变不变不变非线性振动

50、特征表40 转子支承系统联接松动的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机械劣化主要原因配合尺寸加工误差大，改变了设计所要求的配合性质支承系统配合间隙过大或紧固不良、防松动措施不当超负荷运行支承系统配合性质改变，机壳或基础变形，螺栓松动Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表41 密封和间隙动力失稳的振动特征12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域小于（1/2）的次谐波1、（1/n)及n不稳定强烈振动径向不稳定紊乱并扩散正进动突变Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普

51、特设备诊断工程有限公司培训资料表42 密封和间隙动力失稳的故障原因123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法在某阈值矢稳很敏感明显改变不变有影响1）分数谐波及组合频率2）工作转速达到某阈值时突然振动剧烈Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表43 密封和间隙动力失稳的故障原因故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机械劣化主要原因制造误差造成密封或叶轮在内腔的间隙不均匀转子或密封安装不当，造成密封或叶轮在内腔的间隙不均匀操作不当，转子升降速过快，升降压过猛，超负荷运行转轴弯曲或轴承磨损产

52、生偏隙Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表44 转轴具有横向裂纹的振动特征 1 2 3 4 5 6 7 8特征频率 常伴频率振动稳定性振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域半临界点的22、3等高频谱波不稳定径向、轴向不规则变化双椭圆或不规则正进动改变Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表45 转轴具有横向裂纹的敏感参数123456振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其它识别方法 变化不规则变化不变不变不变非线性振动。过半临界点2谐波有共振峰值Ex

53、pert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料表46 转轴具有横向裂纹的故障原因故 障来 源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化 主 要 原 因材质不良、应力集中检修时未能发现潜在裂纹及其频繁启动，升速、升压过猛，转子长期受交变力轴产生疲劳裂纹Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料转子不平衡产生的原因及频率特征转子不平衡产生的原因及频率特征Expert旋转机械常见故障的振动诊断及实例旋转机械常见故障的振动诊断及实例-转子不平衡转子不平衡郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有

54、限公司培训资料实例实例1： 某公司有一台电动机，额定转速某公司有一台电动机，额定转速3000r/min，运行中发现振动异常，运行中发现振动异常，测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如右下图所示。以电动机转频测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如右下图所示。以电动机转频（50Hz）最为突出，判断电动机转子存在不平衡。在作动平衡测试时，转）最为突出，判断电动机转子存在不平衡。在作动平衡测试时，转子不平衡量达子不平衡量达5000g.cm，远远超过标准允许值，远远超过标准允许值。经动平衡处。经动平衡处理后，振动状态达到正常。理后，振动状态达到正常。 这个实例，故障典这个实例，故障典 型，过程完

55、整。它的型，过程完整。它的 价值在于印证了不平价值在于印证了不平 衡故障的一个最重要衡故障的一个最重要 特征，激振频率等于特征，激振频率等于 转频，又通过动平衡转频，又通过动平衡 测试处理进一步验证测试处理进一步验证 了诊断结论的正确性。了诊断结论的正确性。Expert旋转机械常见故障的振动诊断及实例旋转机械常见故障的振动诊断及实例-转子不平衡转子不平衡郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料实例实例2： 某卷烟厂的锅炉引风机，型号某卷烟厂的锅炉引风机，型号Y2805-4型，转速型，转速1480r/min，功，功率率75kW，结构简图见图，结构简图见图4-8

56、。1992年年5月月12日在设备巡检中对其进行振日在设备巡检中对其进行振动测量，机器各测点的速度有效值见表动测量，机器各测点的速度有效值见表4-1，测量结果表明，测点，测量结果表明，测点的水平的水平方向振值严重超差（标准允差为方向振值严重超差（标准允差为1.1m/s）。为了查明原因，利用）。为了查明原因，利用DZ2振动测量仪，配接振动测量仪，配接PF1简易频率分析仪对测点简易频率分析仪对测点、进行了简易频率分析，进行了简易频率分析，（见图（见图3-4）。其主要频率的速度有效值见表）。其主要频率的速度有效值见表4-2。测点。测点水平方向振动信水平方向振动信号的频谱结构如图号的频谱结构如图4-9所

57、示。所示。 从频率结构看，测点从频率结构看，测点水平方向的频率结构非常简单，几乎只存在水平方向的频率结构非常简单，几乎只存在风机的转速频率（风机的转速频率（26Hz近似于转频）。对比表近似于转频）。对比表4-1中测点中测点、振值，可振值，可见测点见测点的振值比测点的振值比测点要小得多。测点要小得多。测点最靠近风机叶轮，其振动值最能最靠近风机叶轮，其振动值最能反映风机叶轮的振动状态。据此判断风机叶轮存在不平衡故障。反映风机叶轮的振动状态。据此判断风机叶轮存在不平衡故障。 为了进一步验证判断结论，又在机器停车和起动过程中进行了振动为了进一步验证判断结论，又在机器停车和起动过程中进行了振动测试，观察

58、振仪指针的摆动情况。在风机停车过程中，测点测试，观察振仪指针的摆动情况。在风机停车过程中，测点水平方向的振水平方向的振值呈连续平缓下降直至零的势态，而在风机起动过程中，振动值则由零连续值呈连续平缓下降直至零的势态，而在风机起动过程中，振动值则由零连续上升至最大值。说明其振动形态呈不平衡特征。用户根据诊断结论进行了对上升至最大值。说明其振动形态呈不平衡特征。用户根据诊断结论进行了对症处理。症处理。Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料Expert郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料转子不对中的基本形式及频率

59、特征转子不对中的基本形式及频率特征Expert旋转机械常见故障的振动诊断及实例旋转机械常见故障的振动诊断及实例-转子不对中转子不对中郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料实例：实例： 某厂一台离心压缩机，结构如图某厂一台离心压缩机，结构如图4-14所示。电动机转速所示。电动机转速1500r/min（转频为（转频为25Hz）。该机自更换减速机后振动增大，）。该机自更换减速机后振动增大，A点水平点水平方向振动值为方向振动值为Vrms6.36mm/s，位移，位移D=150m，超出正常水平。，超出正常水平。 为了查明故障原因，首先对为了查明故障原因，首先对A点水平

60、方向的振动信号作频谱分析，点水平方向的振动信号作频谱分析，谱图为图谱图为图415a所示。所示。 从频谱图上看出，从频谱图上看出，A点水平方向点水平方向1倍转频（倍转频（25Hz），），2倍转频倍转频（50Hz）都很突出；此外还有）都很突出；此外还有3倍频（倍频（75Hz）和）和5倍频（倍频（129Hz）也有）也有表现。呈现出典型的不对中频率特征，见图表现。呈现出典型的不对中频率特征，见图415a。考虑到。考虑到A点靠近联轴点靠近联轴器，所以判断电动机与减速器轴线不对中。器，所以判断电动机与减速器轴线不对中。 在停机检查时，发现联轴器对中性严重超差，在垂直方向，两轴心在停机检查时，发现联轴器对中