设备状态监测与故障诊断技术ppt课件

1、设备形状监测与缺点诊断技术基 础 知 识郑州恩普特设备诊断工程设备缺点诊断技术的含义在设备运转中或根本不装配全部设备的情况下，掌握设备的运转形状，断定产生缺点的部位和缘由，并预测预告未来形状的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要根据。运用设备缺点诊断技术的目的：采用设备缺点诊断技术，至少可以到达以下目的： 保证设备平安，防止突发事故； 保证设备精度，提高产质量量； 实施形状维修，节约维修费用； 防止设备事故呵斥的环境污染； 提高企业设备的现代化管理程度，给企业带来较大的经济效益和良好的社会效益。振动诊断的根本知识 振动是物体运动的一种方式，通常是指物体经过其平衡位置而往复变化的过程。

2、 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效力。 只需是运转的机器，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，普通可达60%-70%。按振动频率分类 机械振动低频振动：f 1000 Hz振动的普通分类振动三要素及其在振动诊断中的运用 构成一个确定性振动有3个根本要素，即振幅d、频率f 和相位。 当然，振幅不仅用位移，还可以用速度和加速度。要特别阐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丈量参数。目前许多振动规范都是采用 作为判别参数，由于它最可以反映振动的烈度。 振动三要素及其在振动诊断中的运用 幅值反映振动的

3、强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正比，振动诊断规范都是用振幅来表示的。 同样的振幅其频率越高，对机组损坏程度越大，因此不同转速的机组定义的振动规范值不同。 当频率和频率一定时，相位的大幅偏移就是缺点异常的征兆。振动信号处置所谓振动信号处置，就是对振动波形进展加工处置，抽取与设备运转形状有关的特征，以便对设备形状实施有效的判别。信号处置的根本方法有：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 - 就是对信号在幅值上进展各种分析； 频域分析 - 就是要确定信号的频率构造，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

4、析 - 就是进展相位值丈量及对相位随时间的变化进展分析。时域分析又包含有：波形图，自相关，相互关，轴心轨迹、轴心位置等。齿轮缺点波形图具有明显的冲击特征频域分析又包含有：幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。幅值谱分析是缺点诊断的根本工具倒谱上的谱线是幅值谱中的周期性谱线族相域分析包含有：相位谱等相位谱另外，还有三维功率谱，细化谱等等 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；横坐标为频率；竖坐标为振幅。三维功率谱是描画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

5、以了解机器经过临界转速的振动情况，用来确定监测对象的固有频率断定能否存在不平衡等缺点。 三维谱阵图是分析机组转子支撑系统动力学特性和非稳定区域监测的主要工具。所谓细化谱，就是把普通频谱图上的某部分频段沿频率轴进展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“部分放大图。普通的频谱图其某频段的细化谱现场测试诊断的实施步骤 诊断步骤概括为预备任务、诊断实施和决策验证等3个环节，详细分为6个步骤来引见。 一. 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：设备的构造组

6、成 1搞清楚设备的根本组成部分及其联接关系。一台完好的设备普通由三大部分组成，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、任务机也叫做主机和传动系统。要分别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的方式，画出构造简图。原动机电动机传动系统任务机引风机、电动机滚动轴承、引风机滚动轴承 2 必需查明各主要零部件特别是运动零件的型号、规格、构造参数及数量等，并在构造图上阐明或另予阐明。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. 机器的任务原理及运转特性 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

7、的运动特性：平稳运动还是冲击性运动； 3转子运转速度：低速(1000 Hz)，匀速还是变速等等。3. 机器的任务条件 1载荷性质：均载还是冲击载荷； 2任务介质：有无尘埃、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.设备根底型式及情况 搞清楚是刚性根底还是弹性根底等等。5.主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设备缺点记录档案等。 二. 确定诊断方案 在此根底上，接下来就要确定详细的诊断方案。诊断方案应包括以下几方面的内容。 1. 选择测点 测点就是机器上被丈量的部位，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求的真实

8、完好的设备形状信息，只需在对诊断对象充分了解的根底上才干根据诊断目的恰当地选择测点，详细要求如下： 1对振动反映敏感 所选测点在能够时要尽量接近振源，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适宜于诊断目的3符合平安操作要求 由于丈量时，设备在运转，因此需求留意平安问题。4适宜于安顿传感器 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，由于转子上的振动载荷直接作用在轴承上，并经过轴承把机器和根底联接成一个整体，因此轴承部位的振动信号还反映了根底的情况。所以，在无特殊要求的情况

9、下，轴承是首选测点。假设条件不允许，也应使测点尽量接近轴承，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、根底等，也是测振的常设测点。 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缺点信息。即程度方向H、垂直方向V和轴线方向A。 程度垂直轴向普通来说程度振动幅值大于垂直方向幅值，当轴承盖松动时就会出现垂直方向幅值大的景象，并伴随着高次频率成份。2. 预估频率和振幅 振动丈量前，对所测振动信号的频率范围和幅值要做根本的预估，防止漏检某些能够存在的缺点信号而呵斥误判或漏诊。通常可采取以下几种方法： 1根据阅历，估计各类常见多发缺点的振动特

10、征频率和振幅。 2根据构造特点、性能参数和任务原理计算出某些能够发生的缺点特征频率。 3 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的缺点特征频率和相应的振幅大小。 3. 确定丈量参数 阅历阐明，根据诊断对象振动信号的频率特征来选择参数。通常的振动丈量参数有加速度、速度和位移。普通按以下原那么选用： 低频振动1000Hz 采用位移。对大多数机器来说，最正确诊断参数是速度，由于它是反映振动强度的理想参数，国际上许多振动规范都采用速度有效值作为判别参数，而国内一些行业大多采用位移作为诊断参数。所以在选择丈量参数时，还须与所采用的判别规范运用的参数相一致，否那么判别形状时将无据可依。4. 选择诊断仪器 测振

11、仪器的选择除了注重质量和可靠性外，最主要的还要思索两条： 1仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信号内一切重要的频率成分，普通来说要在10-10000Hz或更宽一些。对于预示缺点来说，高频成分是一个重要信息，机械早期缺点首先在高频中出现，待到低频段出现异常时，缺点曾经发生了。所以仪器的频率范围要能覆盖高频低频各个频段。 2要思索仪器的动态范围。要求丈量仪器在一定的频率范围内能对一切能够出现的振动数值，从最高到最低均能保证一定的显示精度。这种可以保证一定精度的数值范围称为仪器的动态范围。对多数机械来说，其振动程度通常是随频率变化的。 5. 选择与安装传感器 用于丈量振动的传感器有三种类型，普通

12、都是根据所丈量的参数类型来选用：丈量位移采用涡流式位移传感器，丈量速度采用电动式速度传感器，丈量加速度采用压电式加速度传感器。在现场主要是运用压电式加速度传感器丈量轴承的绝对振动。6. 做好其它相关事项的预备丈量前的预备任务一定要仔细。为了防止丈量失误，最好在正式丈量前做一次模拟测试，以检验仪器能否正常，预备任务能否充分。比如检查仪器的电量能否充足，这看似小事，但也决不能忽略，在现场经常发生因仪器无电而使诊断任务不得不终止的情况。各种记录表格也要预备好，真正做到“万事俱备。 三. 进展振动丈量与信号分析 1. 丈量系统 目前，有两种根本的简易振动诊断系统可用于现场，它们分别代表了 简易诊断开展

13、的不同的开展阶段。一种是模拟式测振仪所构成的丈量系统，一种是以数据采集器为代表的数字式测振仪所构成的丈量系统。 2. 振动丈量信号分析 确定了诊断方案以后，根据诊断目的对设备进展各项相关参数丈量。普通来讲，假设现场条件允许，每个测点都是丈量三个方向的振动值。即程度、垂直和轴向。而且要定点、定时地进展丈量，以有利于进展比较。 3. 数据记录整理 丈量数据一定要作详细记录。记录数据要有公用的表格，做到规范化，完好而不脱漏。最好将数据分类整理，每个测点按方向整理，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。 四. 实施形状判别 根据丈量数据和信号分析所得到的特征信息，对设备的运转形状

14、做出判别。首先，判别机器能否处于正常形状，然后对存在异常的设备做进一步的分析，指出缺点的缘由，部位和程度。 五. 做出诊断决策 经过丈量分析、形状识别等几个程序，搞清楚了设备的实践形状，也就为处置决策发明了良好的条件。这时该当提出处置意见：或是继续运转，或是停机修缮。对需求修缮的设备，该当指出修缮的详细内容，如待处置的缺点部位、所需求改换的零部件等。 六.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，就是必需检查验证诊断结论及处置决策的结果。诊断人员该当向用户了解设备拆机检修的详细情况及处置后的效果，假设有条件的话最好亲临现场查看，检查诊断结论与实践情况能否相符，这是对

15、整个诊断过程最权威的总结。假设相符，既为企业处理了问题，同时又添加了测试诊断人员对以后任务的自信心，要及时地总结阅历，继续努力，争取在今后的任务中做得更好。否那么，也不要气馁，要竭力分析和找出其中的主要缘由，以免在今后的任务中再犯同样的错误，争取在下一次把任务做扎实。常见缺点特征分析 设备诊断本质上就是一种比较分类，在判别缺点时，我们是将缺点待检方式与缺点样板方式相比较，把一个详细的缺点待检方式归入到某种缺点类型样板方式中去，如以下图所示。任何一种机械缺点，都具有本人的特征，缺点特征是构成缺点样板方式的根本要素。所以，对每种缺点的表现方式要全面的了解和掌握，对一个缺点与其它缺点在表现方式上的一

16、样点和区别要有明晰的认识，由于掌握各种常见缺点的根本特征是判别设备缺点的根底先决条件。输以其它方法故 障样板方式对 象待检方式比较判别缺点规范设备或零部件类型部位程度缺点诊断的根本方法一. 旋转机械缺点诊断的特点 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机械，如电动机、离心式紧缩机、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。在对它们进展诊断时，必需留意它的以下几个特点。 1. 转子特性 转子组件是旋转机械的中心部分，它是由转轴及固装在其上的各类圆形盘状零部件所组成。旋转机械的缺点诊断主要是监测诊断转子的运转形状。从转子动力学的角度说，

17、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，旋转机械振动缺点的特征有一个共同点，就是其缺点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缺点的金钥匙。缺点特征频率与转频的三种关系 1 同步振动 同步振动转子振动频率等于转子转速或倍频。强迫振动多表现为同步振动。转子不平衡属典型的同步振动，联轴器不对中普通也表现为同步振动。

18、2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，叶轮叶片振动的经过频率即属此类。 留意：实践机组的振动往往是同时存在以上三种振动。获取旋转机械缺点信号的主要途径： 1 振动频率分析 旋转机械的每一种缺点都各自的特征频率，在现场对其振动信号做频率分析是诊断旋转机械缺点最有效的方法。 2分析振幅的方向特征 在有些情况下，旋转机械不同的缺点类型在振动表现上有比较明显的方向特征。所以只需条件允许，对其测点进展振动测量时，都应该丈量3个方向，

19、由于不同的方向表现出不同的缺点特征。 3 分析振幅随转速变化的关系 旋转机械有相当一部分缺点的振动幅值与转速变化有亲密的关系，所以现场丈量时，在必要的时候，要尽量发明条件，在改动转速的过程中丈量机器的振幅值。表1 旋转机械缺点的来源及主要缘由故障来源主 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旋转机械常见缺点产生的缘由及其频谱特征故障来源主 要 原 因安装、

20、维修机器安装不当，零部件错位，预负荷大轴系对中不良（对轴系热态对中考虑不够）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转子长期放置不当，破坏了动平衡精度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润滑或冷却不良旋转体局部损坏或结垢工艺参数（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故障来源主 要 原 因机器恶劣长期运行，转子挠度增大旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹零、

21、部件磨损、点蚀或腐蚀等配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度机器基础沉降不均匀，机器壳体变形表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于零12345678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

22、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表6 转子质量偏心的缺点缘由故障来源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，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超速、超负荷运行零件局部损坏脱落转子受腐蚀疲劳，应力集中表7 转子部件缺损的缺点缘由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

23、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机器开始升速运行时，在低速阶段振动幅值就较大刚性转子两端相位差180表9 转子弓形弯曲的敏感参数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 转子暂时性弯曲的振动特征表11 转子暂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

24、振动随压力变化其它识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，材质不均匀转子长期存放不当，发生永久弯曲变形轴承安装错位，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 转子弓形弯曲的缺点缘由故障来源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 转子暂时性弯曲的缺点缘由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

25、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转子轴向振动较大联轴器相邻轴承处振动较大随机器负荷增加，振动增大对环境温度变化敏感故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因对机器热膨胀量考虑不够，给定的安装对中技术要求不准安装精度未达到技术要求对热态时转子不对中变化量考虑不够超负荷运行机组保温不良，轴系各转子热变形不同机器基础或机座沉降不均匀 ，时不对中超差环境温度变化大，机器热变形不同表16 转子不对中的缺点

26、缘由表17 油膜轴承缺点的主要缘由 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 轴瓦磨损转子对中不良轴承安装缺陷，两半轴瓦错位，单边接触润滑不良，供油不足油膜振荡或转子失稳时，由于异常振动的大振幅造成严重磨损 疲劳损坏（疲劳裂纹）轴承过载，轴瓦局部应力集中润滑不良，承载区油膜破裂轴承间隙不适当轴承配合松动，过盈不足转子异常振动，在轴承上产生交变载荷 腐 蚀 润滑剂的化学作用 气 蚀转子涡动速度高，发生异常振动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

27、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较稳定径向稳定双环椭圆正进动改变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轴承间隙不当轴承壳体配合过盈不足轴瓦参数不当润滑油不良油温或油压不当轴承磨损，疲劳损坏，腐蚀及气蚀等表20 油膜涡动的缺点缘由表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

28、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工作角频率等于或高于 时突然发生振动强烈，有低沉吼叫声振荡发生前发生油膜涡动异常振动有非线性特征故障来源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轴承间隙不当轴承壳体配合过盈不足轴瓦参数不当润滑油不良油温或油压不当轴承磨损，疲劳损坏，腐蚀及气蚀等表23 油膜振荡的缺点缘由表24 旋转失速的振动

29、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表25 旋转失速的敏感参数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很明显不变很明显变化机器出口压力波动大机器入口气体压力及流量波动表26 旋转失速的缺点缘由故障来源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入口滤清器堵塞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

30、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

31、振动剧烈出口压力和进口流量波动大噪声大，低沉吼叫，声音异常表30 喘振的缺点缘由故障来源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入口滤清器堵塞叶轮流道或气流流道堵塞压缩机的实际运行流量小于喘振流量压缩机出口压力低于管网压力气源不足，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、过猛管道阻力增大管网阻力增加管路逆止阀失灵等表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不稳径向连续摩擦：反向

32、位移、跳动、突变局部摩擦：反向位移连续摩擦：扩散局部摩擦：紊乱连续摩擦：反进动局部摩擦：正进动突变表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 转子与静止件径向摩擦的缺点缘由故障来源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）的间隙不当转子与定子偏心转子对中不良转子动挠度大机器运行时热膨胀严重不均匀转子位移基础或壳体变形大表34 转子系统出现各次谐波的能够性振动频率（040）（4050）（50100）不规则出现的

33、可能性（）40401010 表35 转子过盈配合件过盈缺乏的振动特征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不稳径向杂乱不稳定正进动改变表36 转子过盈配合件过盈缺乏的敏感参数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表37 转子过盈配合件过盈缺乏的缺点缘由故障来源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）组装方法不当超

34、转速、超负荷运行配合件蠕变表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特征表40 转子支承系统联接松动的缺点缘由故障来源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

35、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表42 密封和间隙动力失稳的缺点缘由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表43 密封和间隙动力失稳的缺点缘由故障来源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

36、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生偏隙表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谐波有共振峰值表46 转轴具有横向裂纹的缺点缘由故 障来

37、 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转子不平衡产生的缘由及频率特征旋转机械常见缺点的振动诊断及实例转子不平衡不平衡类 型不平衡频 谱实例1： 某公司有一台电动机，额定转速3000r/min，运转中发现振动异常，测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如右以下图所示。以电动机转频50Hz最为突出，判别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5000g，远远超越规范允许值150g。经动平衡处置后，振动形状到达正常。 这个实例，缺点典型，过程完好。它的价值在于

38、印证了不平衡缺点的一个最重要特征，激振频率等于转频，又经过动平衡测试处置进一步验证了诊断结论的正确性。转子不平衡不平衡缺点的典型频谱特征是工频分量占主导位置实例2： 某卷烟厂的锅炉引风机，型号Y2805-4型，转速1480r/min，功率75kW，构造简图见图。、引风机轴承测点电机测点测点方位H20.01526Hz4.62.52.4V5.53.41.04.5A3.72.41.6锅炉引风机振动速度有效值mm/s rmsH、V、A分别代表程度、垂直和轴向测点程度方向频谱从频率构造看，测点程度方向的频率构造非常简单，几乎只存在风机的转速频率26Hz近似于转频。对比表4-1中测点、振值，可见测点的振值

39、比测点要小得多。测点最接近风机叶轮，其振动值最能反映风机叶轮的振动形状。据此判别风机叶轮存在不平衡缺点。转子不对中联轴器不对中轴承不对中带轮不对中平行不对中角度不对中实例： 某厂一台离心紧缩机，构造如下图。电动机转速1500r/min转频为25Hz。该机自改换减速机后振动增大，A点程度方向振动烈度值为6.36mm/s，位移D=150m，超出正常程度。 测点A程度方向振动信号的频谱构造图明显的2X特征重新对中后2X根本消逝地脚松动引起振动的方向特征及频率构造机械松动实例 某发电厂1发电机组，构造如图。 1-汽轮机 2-减速机3-发电机 4-励磁机后轴承 前轴承汽轮机前后轴承振动值 um PPum

40、 PPH8530V156A2828振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍频最突出。另外，察看其振动波形振幅变化很不规那么，含有高次谐波成分。根据所获得的信息，判别汽轮机后轴承存在松动。 停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗地脚螺栓没有上紧，缘由在于预留热膨胀间隙过大。后来按要求旋紧螺母，振幅那么从85m下降至27m，其他各点的振动值也有所下降，实现了平稳运转。 这个实例的振动过程完好，它给我们的启示在于，判别松动缺点，频率特征仍是最重要的信息。此例中由于轴承一侧的螺栓没有上紧，却表现出程度振动大的景象，这再一次证明，振动的方向特征是有条件的，只能作为判别时的参考，运用时必需小心

41、。 摩擦高次谐涉及其分数倍谐波是摩擦的主要频谱特征实例1： 某科研单位在双盘转子实验台上作振动实验。当转速升到12000r/min时，转子开场发生油膜振荡，振动值忽然升高。其时在6872Hz频率处出现高幅值，并可以看到转轴与维护架内孔因发生剧烈摩擦而发出剧烈火花。这时振动信号的主要频率成分及其位移幅值时域波形和频谱如下图，各频率所对应的幅值见表。 从波形图上可以看到，近似正弦波形在波峰处被“截断，呈典型的“截头状。在复杂的频率构造中，由于转子剧烈摩擦而激起的转子多阶自振频率和转速倍频占据着主导作用。这是一个感官察看目视摩擦火花与信号分析一致的典型的摩擦实例，对我们了解摩擦的本质特征很有参考价值

42、。12345678910频率3672108109145181217253289362幅值875112018224314533219213813196倍频关系1阶自振频率2阶自振频率转频3阶自振频率4阶自振频率2倍转频各特征频率幅值及其倍频关系实例2： 某厂一台3W1B1型高压水泵的电动机，转速1485r/min，泵轴转速225r/min，水泵的轴承为滑动轴承，设备运转中发现水泵轴承的垂直方向V振动剧烈。其振动信号的时域波形、频谱如下图。 水泵轴承垂直方向的振动波构成单边“截头状，频谱构造主要是转频及其高次谐波，都呈典型的摩擦特征。后经检查发现，该轴承由于光滑油路堵塞而构成干摩擦。如此可见，频率

43、分析结合波形察看，是诊断摩擦缺点的有效方法。波形出现“削顶丰富的高次谐波 实例 某化肥厂的二氧化碳紧缩机组，从1987年开场振动渐增，至9月4日高压缸振动忽然升到报警值而被迫停车。 机组运转过程中，在缺点发生的前后，均对高压缸转子的径向振动作了频谱分析，谱图如下图。缺点发生前，振动信号中只需转频fr成分，缺点发生时，谱图中除转频外，还有明显的半倍频成分。 油膜振荡缺点发生前缺点发生后留意0.5X的出现 实例 某冶炼厂一台用于余热发电的小型汽轮发电机组，汽轮机转速5550r/min转频92.5Hz，发电机转速1500r/min转频25Hz。减速器小齿轮自动齿轮齿数z1=27，大齿轮被动齿轮齿数z

44、2=100，齿轮啮合频率fm2497.5Hz，机组构造简图如下图。综合缺点 机组于1998年1月初检修后，在试运转过程中振动不断不正常，到1月23日汽轮机测点轴承温度继续上升，操作工告急。为查明缘由，对其进展了振动丈量分析。 汽轮机测点、轴承部位的振动值见表47。其中测点垂直方向V的振动最大，且呈上升趋势。采用振通904数据采集器对该点作振动信号分析，程度H垂直V和轴向A三个方向的频谱图如下图，其幅值参数为速度峰值。在三个方向的频谱图上都存在90Hz近似于转频92.5Hz振动和50Hz分频振动以及大量高次谐波，其中垂直方向振动最为剧烈。频谱构造显示测点轴承振动信号存在严重的非线性问题。根据这些

45、情况判别测点轴承轴瓦存在松动，并由松动而引起摩擦，处于松动与摩擦并存形状。 41.907.49程度方向轴向频谱垂直方向 1998年1月26日拆机检查，发现测点轴承下轴瓦外表巴氏合金部分龟裂零落，有摩擦烧伤痕迹所示。分析产生这种情况的缘由在于轴瓦没有正确定位，运转中与瓦座之间发生相对摩擦，引起轴承发热，致使巴氏合金在高温高压下碎裂，由此又进一步加大了摩擦，使振动日益增大。 在处置缺点时，改换了轴瓦，重新调整了轴承间隙，紧固了各结合部位，刮研了轴瓦接触外表使之坚持良好的接触。机组于2月18日投入运转，3月4日进展了复测，测点轴承的振动值垂直方向的速度有效值较处置前降低了3倍，位移峰峰值降低了近4倍

46、。其频谱构造如下图。 这时，转频分量90Hz大为减弱，低频分量50Hz曾经消逝，高次谐波成分减少，且幅值显著降低。程度方向垂直方向轴向 这是一个比较典型的实例，类似这样的情况在现场诊断中经常会碰到。机器上有些配合件的松动缺点往往与摩擦缺点联络在一同，它们之间存在着因果关系。由于配合件松动，机器在运转中常引起零件的相对挪动而产生摩擦，所以在频谱上常出现类似两种缺点频率的复杂情况。在这里松动是原发缺点，摩擦属引发缺点。掌握了其中的规律，对我们作现场缺点分析很有助益。1. 滚动轴承信号的频率构造 滚动轴承主要振动频率有：1经过频率 当滚动轴承元件出现部分损伤时如图中轴承的内外圈或滚动体出现疲劳剥落坑

47、，机器在运转中就会产生相应的振动频率，称为缺点特征频率，又叫轴承经过频率。 各元件的经过频率分别计算如下： 滚动轴承缺点的振动诊断及实例 1内圈经过频率( )，即内圈上的某一损伤点与滚动体接触过程中产生的频率： 44 2外圈经过频率( )，即外圈上的某一损伤点与滚动体接触过程中产生的频率： 453滚动体经过频率( )，即滚动体上某一损伤点与内圈或外圈接触过程中产生的频率： 46滚动轴承缺点的振动诊断及实例 4坚持架经过频率 ： 式中 滚动轴承内圈的回转频率Hz， n/60, n为内圈的转速； 滚动体直径mm； 轴承节径mm； 滚动体个数； 压力角又称接触角，有时用 表示。以上这些参数值，可以在

48、有关设计手册或轴承手册中查到。滚动轴承缺点的振动诊断及实例滚动轴承各构造参数所表示的意义参看图。 上述公式中的计算符号适用于轴承外圈固定内圈转动的情况。假设轴承内圈固定，外圈转动，那么计算公式中的加减符号要改动，即“变“，“变“。不过这种内圈固定的情况很少见。 滚动轴承缺点的振动诊断及实例2几种滚动轴承经过频率的简化近似计算 在现场，有时由于轴承参数掌握不全，不便作频率计算。或者为了节省时间，希望尽快得出分析结果，为此，我们这里引荐几个简化近似计算公式： 1) 内圈经过频率Hz简化计算式： 2) 外圈经过频率Hz简化计算式： 3) 坚持架经过频率Hz简化计算式： 采用简化计算所带来的误差很小，

49、约3，作普通分析还是能满足要求的。 滚动轴承缺点的振动诊断 实例1 一台单级并流式鼓风机，由30KW电动机减速后拖动，电动机转速1480r/min,风机转速900r/min。两个叶轮叶片均为60片，同样大小的两个叶轮分别装在两根轴上，中间用联轴器链接，每轴由两个滚动轴承支承，风机构造如下图。 该机组自1986年1月30日以后，测点的振动加速度从0.07g逐渐上升，至6月19日到达0.68g，几乎到达正常值的10倍。为查明缘由，对测点的振动信号进展频谱分析。 轴承的几何尺寸如下： 轴承型号：210； 滚动体直径：d12.7mm； 轴承节径：D70mm； 滚动体个数：z10； 压力角：00。轴承的

50、特征频率计算： 鼓风机转速频率： n/60=900/60=15(Hz)； 轴承内圈经过频率： 轴承外圈经过频率： 滚动体经过频率：测点的时域波形和高低两个频段的频谱。 高频低频波形 在图a所显示的高频段加速度的频谱图上，出现1kHz以上的频率成分0Hz和2450Hz，行成小段高频峰群，这是轴承元件的固有频率。图b是低频段的频谱，图中明晰地显示出转速频率15Hz，外圈经过频率61Hz，内圈经过频率88Hz及外圈经过频率的2次、3次谐波122Hz和183Hz，图c是加速度时域波形，图上显示出间隔为5.46ms的波峰，其频率亦为183Hz10005.46183Hz，即为外圈经过频率的三次谐波，与频谱

51、图显示的频率相印证见图438b，据两个频段分析所得到的频率信息，判别轴承外圈存在有缺点，如滚道剥落、裂纹或其它伤痕。同时估计内圈也有一些问题。 后来停机检查发现，轴承内、外圈都存在很长的轴向裂纹，与诊断结论一致。经查明，引起该轴承振动并导致产生裂纹的缘由是轴承座刚性缺乏以及皮带的拉力不适宜呵斥的。 本例的特征在于从高、低两个频段分析缺点轴承的频率特征，同时又从时域波形得到进一步印证，这种多方位的分析方法，叶可以在其它缺点诊断中加以运用。实例2 某单位有一台变频机组，主轴转速2996r/min(轴频50Hz)，设备构造如下图，经过计算，机器上端轴承各特征频率分别为：内圈 390Hz，外圈 260

52、Hz，滚动体 117Hz，坚持架 20Hz。1主轴 2轴承 3轴承座4冷却管 5密封 在一个月的时间内，变频机运转不正常。对A出的速度信号作频率分析。频谱图中20Hz的频率峰值最突出，呈坚持架的特征频率。此处还有转速频率及分数倍低次谐波，阐明有非线性问题存在，频谱构造如下图。 从时域波形图上可见，其振动波形上下不对称，下边呈“截头状，上边锋利突出，呈摩擦特征，见图441。拆机检查时见，轴承座孔有滑动摩擦痕迹，孔径呈不均匀磨损，坚持架破裂。经查明，引起缺点的缘由，主要是在于安装不良，对中性不好所致。 实例1 某厂一台轧机减速器，1994年4月大修，投入运转后振动很大，对其进展简易振动诊断。减速器

53、构造如图。电动机为可调速电动机，任务转速500r/min，功率970kw，小齿轮齿数50，大轮齿数148。 齿轮机构缺点的振动诊断 当电动机转速调至150r/min时，减速器振动值Vrms见表411。 从测值看，测点2、4低速轴轴承的振动值均大于高速轴。测点 VAVAVAVA6.57.814.4 12.69.58.313.311.8电动机转速为150r/min时减速器振动值单位：mm/s注：V为垂向；A为轴向 电动机转速为150r/min时，对测点2垂直方向V作频率分析，其时低速轴转速为51r/min，转频为0.85Hz，谱图如图456所示。 频谱图上没有出现啮合频率fm fm0.851481

54、25.8Hz，却出现了213Hz这个突出的峰值。然后对213Hz附近的频段作细化谱分析，谱图如下图。这时发现，213Hz的两旁的边频间隔为0.85Hz，恰好是低速轴转频。 测点垂直方向频谱测点垂直方向细化频谱 与此同时，在该转速下，对测点12垂直方向的振动信号作时域波形分析，其波形图分别如图a、b所示。 从时域波形图上可以看出，高速轴测点1振动波形属常规振动见图458a，低速轴测点2的时域波形有明显的冲击信号见图458b，其脉冲间隔为1176ms，相当频率值0.85Hz100011760.85Hz, 即为低速轴转频。 为了进一步查明缘由，把电动机转速调至500r/min，对测点2垂直方向作频谱

55、分析，其频谱图如图。其实，213Hz频率依然存在，它不随转速而变化。此时，该频率的边频谱线的间隔为2.5Hz，等于低速轴转频。 可以推测，213Hz这个不随转速而改动的频率是齿轮的固有频率。机器运转中，由于齿轮啮合的剧烈冲击见图458b激发了齿轮以固有频率振动。 根据所获得的信息，可以推断齿轮存在严重缺点如轮齿变形等，而且主要振源在大齿轮上。 在检修处置时拆开减速器检查，发现两个齿轮的轮齿外表的錾锉痕迹很显眼，凹凸不平，这样粗糙的齿面在轮齿啮合时必然产生严重冲击。另外，大齿轮有5个轮齿的齿顶边缘因长期挤撞而呈台阶突起，高达56mm，齿轮在运转时必然出现大齿轮的轮齿顶撞小齿轮的轮齿根部，齿轮在这

56、种恶劣的形状下运转，激起齿轮固有频率是理所当然的。强劲的固有频率分量湮没了齿轮啮合频率的分量，所以在谱图中没有出现啮合频率分量的谱线。 后来经过了解，该机在大修时，由于没有新齿轮备件改换，只得用一对运用过的旧齿轮稍加修缮后代用，所以呵斥这种被动的局面。 本例从振动幅值的变化，分析了缺点频率特征，并对时域波形进展察看，然后经过改动转速丈量，查明了缺点缘由，最后揭盖检查得到了验证，诊断过程完好，思绪明晰，是一个很典型的现场实例。 实例2 某厂一台小型汽轮发电机组，在汽轮机与发电机之间用减速箱减速。汽轮机转速5550r/min，发电机转速1500r/min，小齿轮齿数27，大齿轮齿数100。齿轮啮合

57、频率为2497.5Hz。 在一次年终检修前，采用便携式仪器对其进展了振动丈量，其中变速器小齿轮轴承测点程度方向的振动值见表，加速度峰值显得特别突出。参数名称 加速度峰值（Ap/(mm/s2) ） 速度有效值（Vrms/(mm/s) ） 位移峰峰值（Dp-p/m）测值217.62.8217.96汽轮发电机组减速器小齿轮轴承程度方向振值 为查明情况，在现场利用便携式仪器对其振动信号作频谱分析，其频谱如下图。 谱图上出现了三个特征频率2500Hz，5000Hz和7500Hz，分别为齿轮的啮合频率及其2次，3次谐波，其中以2次谐波的速度峰值较为突出，其他两个分量都很弱小。这阐明减速器齿轮存在早期缺点迹

58、象。后来在揭盖检查时，未发现明显的齿轮缺陷，由于齿轮形状这种细微的变化用肉眼是很难觉察的。 实例3 某有色金属加工厂的一台3W1B1型高压水泵，经过减速器把电动机与水泵的曲轴衔接起来。电动机转速1485r/min，减速器小齿轮齿数z1为24齿，大齿轮齿数z2为155齿，其构造简图如图。 该机在检修前进展了振动丈量分析，发现减速器小齿轮轴承测点、振动值较大，见表。 测点HVAHVAA7.06.621.510.713.721.5机组检修前加速度有效值m/s*s 对测点、程度方向的振动信号作频谱分析，频谱构造分别如图a和图b。检修前检修后 两测点振动信号的频率构造根本一致，主要频率有齿轮啮合频率fm

59、fz及其2倍频2fm=5942=1188Hz和3倍频3fm=5943=1782Hz，且2、2次谐波分量幅值较大，同时啮合频率及其倍频两旁还有较多的边频成分以及低次谐波。边频间距为24.4Hz，与小齿轮的转频24.75Hz根本一致，边频成分分布比较几种，呈分布缺点特征。据此，判别小齿轮存在较为严重的磨损缺点。在揭盖检查时，得到了验证，实践情况与分析结论根本一致。修缮时改换了小齿轮，振动值下降到正常程度。 检修后的频谱图分别如图b。其时啮合频率的谐波分量大为减弱或消逝，边频已不复存在，阐明齿轮的运转情况有所改善。 本例的特点在于，齿轮缺点的频率特征很明显，随着缺点的排除，

60、缺点特征频率发生了很大的变化，有的消逝，有的减弱。这再一次证明利用频率分析诊断齿轮缺点是很有效果的。本例的另一个特点是将缺点处置前后的振动值及其频率特征作对比分析，这是缺点诊断中该当坚持的根本原那么，值得自创。 实例1 某钢铁厂化铁炉除尘风机，型号D28，电动机功率800Kw，转速750 rpm ，构造简图如下。 简易振动缺点类型识别方法主频率识别法 机组1992年8月中修后运转了一段时间振动逐渐增大，到1993年1月，测点程度方向同振动值到达15.15mm/s。当时在现场作了频谱分析，谱图如下图。 测点最大峰值频率为12.65Hz，与转频根本一致。此外还有弱小的2倍频分量及少量微弱的高次谐波