机械设备故障诊断实用技术课件

旋转机械

状态监测与故障诊断技术man目录一、机械设备故障诊断技术简介二、振动分析技术三、油液分析技术四、红外诊断技术

第一章机械设备故障诊断技术概述开展状态监测和故障诊断

是现代设备管理的要求我国设备管理的三类主要模式1、以全寿命周期管理为原则的综合管理模式2、以点检定修为基础的管理模式（关键在于点检工作的有效性）3、以TPM管理为主导，结合点检定修和综合管理形成的管理模式（关键在于TPM执行的有效性）维修模式：故障维修、预防性维修和预知性维修、改善维修。人的体检与设备故障诊断医生望问切闻点检员看查摸听油液检测振动图谱温度检测无损探伤体液检验心（脑）电图体温测试CT检查设备管理与中医治未病节选自《韩非子·喻老》."喻老",意思是用比喻来说明老子的观点.作者叙述扁鹊见蔡桓公的故事,本意是说明老子"图难于其易""为大于其细"(即计划克服困难,要着手于它还容易的时候,做大事业,要着手于它细微的时候)这一观点的。关于设备维护的两则小故事扁鹊见蔡桓公魏文侯问扁鹊魏文侯问扁鹊魏文侯问扁鹊:“子昆弟三人其孰最善为医?”扁鹊曰:“长兄最善,中兄次之,扁鹊最为下。”魏文侯曰:“可得闻邪?”扁鹊曰:“长兄於病视神,未有形而除之,故名不出於家。中兄治病,其在毫毛,故名不出於闾。若扁鹊者,鑱血脉,投毒药,副肌肤,闲而名出闻於诸侯。”从扁鹊三兄弟的故事谈设备管理一是要像扁鹊大哥那样，治病于未发之时，注重设备的本质安全，防患于未然。二是要像扁鹊二哥那样，治病于初起之时，注重设备的隐患治理，防止故障进一步裂化。三是要像扁鹊自己那样，治病于严重之时，注重设备故障处理，做好设备的问题处理。开展状态监测与故障诊断工作的意义：①及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免、减缓、减少重大事故的发生；②一旦发生故障，能自动纪录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，避免再次发生同类事故；③通过对设备异常运行状态的分析，揭示故障的原因、程度、部位，为设备的在线调理、停机检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用；④可充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。2、机械故障诊断的一般过程机械状态信息的测量机器状态或失效信息的提取（结果往往表现为提取得到的状态特征参数）状态识别（实质上是一个比较、分类过程。）诊断结论（通过将当前状态特征与标准状态或故障特征的比较，得出当前机械状态或故障类别）3、机械故障诊断的特点3.1机械故障诊断过程是典型的逆命题。它遵循了运行信息--机器行为--机器性能--动态模型的求解方向，从整体的状态信号逐步分析，确定零件的故障或失效。3.2机械故障诊断是多学科融合技术。3.3机械故障诊断技术是一项系统工程，机械故障的发展以及故障信息的传播具有系统集成和层式结构的特点。4、机械运行信息的利用机械零件失效的识别是机械零件实效信息提取的主要目的之一。机器零件的失效往往会直接或间接地引起机器整体功能或信息的变化。通过对机器零部件信息的分析，确定失效的零部件，从而才能有目的地对失效零件进行更换、修复或调整。机械零件信息的提取的另外一个重要用途就是分析机器或某一零部件在设计、制造上存在的问题和缺陷。机器某个零部件或子系统在设计、制造上存在的某个问题和缺陷往往会引起机器整体功能的下降。通过对某个零部件或子系统失效信息的提取，有助于发现存在有缺陷的零件，为进一步改进设计，提高制造精度提供了依据。5、设备信息的收集5.1设备基本信息的收集a、设备位号（基本功用）、型号、功率、转速等。b、转子基本结构及支承形式、轴承型号、传动机构特点、联轴器形式、密封结构等c、设备辅机配置情况等。d、设备在役状态，如是否有备机，运行时间，连续运行状况等。常见设备状态的受控部位

6、设备故障诊断分析6.1反向推理诊断分析

反向推理也称目标直接推理，它是依据故障特征反推出故障原因，因此称它反向推理。在推理过程中只与单一的目标有关，当故障表象与故障特征符合时，即可做出诊断。所以反向推理诊断故障容易掌握，不需要了解全部故障范围，而只要对有关的故障特征有所了解，即可进行诊断，所以目前已获得广泛应用，在判断简单故障时是非常快捷有效的，但应对高参数、结构复杂的设备在实际诊断振动故障时往往也有弊端。（从原因可能引起的结果对应发生的故障特征。比如头痛、流鼻涕、打喷嚏时我们很容易想到感冒了）7、设备技术检测机械检测------振动、噪声、声发射.电气检测----绝缘、电压、电流、介质损耗.油质检测----常规理化、原子光谱、颗粒计数、铁谱技术、红外光谱.温度检测----点温（接触式测量和非接触测量）、热图像在线仪表和DCS系统专用离线和在线故障分析系统8、设备故障机理设备故障机理是指诱发零部件、设备系统发生故障的物理与化学过程、电学与机械学过程，也可以说是形成故障源的原因。故障机理还可以表述为设备的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过程及因果关系。弄清发生故障的机理和原因，对判断故障，防止故障的发生，有着重要的意义。故障的发生受空间、时间、设备（故障零件）的内部和外界多方面的因素的影响，有的是某一种因素起主导作用，有的是几种因素共同作用的结果。所以，研究故障发生的机理时，应首先考虑各种直接或间接影响故障产生的因素极其所起的作用。实际上，即使故障模式相同，其故障机理也不一定相同。同一故障机理，可能出现不同的故障模式。因此即使全面掌握了故障的现象，并不等于完全具备搞清故障发生原因和机理的条件。然而，搞清故障现象却总是分析故障发生机理和原因的必要前提。设备劣化的倾向性管理为了把握对象设备的劣化倾向程度和减损量的变化趋势，必须对其故障参数进行观察，实行定期的劣化量测定，对设备劣化的定量数据进行管理，并对劣化的原因、部位进行分析，以控制对象设备的劣化倾向，从而预知其使用寿命，最经济地进行维修。

设备劣化倾向性管理的步骤确定项目——即选定倾向管理的对象设备和管理项目；制定计划——设计编制倾向管理图表；实施与记录——对测得的数据进行记录，并画出倾向管理曲线图表；分析与对策——进行统计分析，找出劣化规律，预测更换和修理周期，提出改善对策。

面对大型旋转机械所发生的各种故障，是立即停机抢修、防止事态扩大，还是维持运行、待机修理，或者是采取措施加以消除或减轻，诊断及处理的失误会给企业带来相当大的经济损失。正确的诊断及处理，不可能来自于盲目的主观臆断，而应该建立在获取与故障有关信息的基础上，依据机器的工作原理及具体结构，运用科学的分析方法，按照合理的步骤进行综合分析，去伪存真、舍次取主，排除故障的受害者，找出故障的肇事者，这才是提高故障诊断准确性的关键之所在。9、故障诊断小结9.2、根据现场提供的机器故障表象（异常声音、振动异常），完整收集现场信息。

凡是可能引起故障的信息都要收集，例如工艺系统、运行、检修方面的各种信息，甚至设备的原理、结构、型号等。然后对所收集的信息进行筛选，删除本身正确、正常、未发生变化的信息。最后，对剩下的疑点信息采用排除法，逐一去伪存真，特别要注意排除因发生故障所连带产生的异常现象，从而找出导致故障发生的真正原因。例如，当喘振与轴位移波动同时发生时，若诊断为轴位移故障肯定不对，说轴位移波动与喘振为故障的并列原因也不对，应明确诊断为喘振故障，轴位移波动是被连带的，或者形象地说喘振是肇事者，轴位移波动是受害者。因此，对故障类型的诊断，要找主要矛盾，要找肇事者、排除受害者，在确保准确的前提下，尽可能只明确一条主要故障，即造成故障的真正原因。实在吃不准时也可以多列几条，但应附加说明其中的主次关系和可能发生的概率。图谱现场工艺历史维修现场感受9.3根据仪器提供的数据，通过各种图谱进行分析

通过仪器提供的准确数据，查看各种谱图，进行对比分析，发现异常。特别是要利用灵敏监测技术发现异常的图谱。

及时和现场沟通人员沟通把相关信息进行补充。通过查仪器采集的数据，感觉一些相关信息不足，有时无法判断故障的原因，就要及时和现场相关技术人员沟通，把需要的机器信息补充完整。9.4结合现场提供的相关信息，给出一般性结论（分清主次）；

9.4.1故障程度的评估

判断时应根据故障前后有关的运行及监测参数的数值进行慎重的比较，然后参照有关规范、规定及设备的历史状况加以综合判断。既要考虑原有数值的大小，更要考虑其变化量的大小，最重要的还是看其当前数值的大小。9.4.2故障部位的诊断

判断故障所发生的具体部位，对停车后的抢修工作有着很重要的指导作用，判断具体、准确时，可以大大缩短抢修时间，降低检修费用，为工厂创造较好的经济效益。判断时，一定要紧密结合设备的具体结构特点并参考各方面的信息加以综合考虑。9.4.3故障趋势的预测

判断故障的发展趋势，除了对确定是否需要停车有决定性作用外，还对如何维持运行有着具体的指导作用。应着重所发生故障的自身特点及故障发生后短时间内所呈现的特征来进行判断。9.5根据故障现象，通过结论给出故障机理。从原理上解释故障现象的振动机理9.6、给出故障处理的方法

结合现场情况，相关现场决策者给出处理意见：

面对故障，只要分析透彻、判断准确，正确的处理意见就会在分析、判断的过程中自然形成。基于判断要提出可靠、稳妥、切实可行的处理意见，通常需要依次明确以下问题：①是立即停车检修，还是维持运行待机修理；②是降低负荷维持运行，还是满负荷运行；③是否需要采取哪些应急措施来维持运行；④维持运行中需要监视、调整哪些主要的运行参数，具体为何值⑤哪些运行参数变化为何值时需立即停车；⑥停车后的抢修项目；⑦抢修中的重点检查内容及主要控制指标。9.7、反馈对诊断事件进行跟踪。工艺处理后的情况检修时的情况已经检修后的结果。现场照片或者检验报告。第二章、旋转机械振动监测与故障诊断技术

振动分析法是对设备所产生的机械振动（对大机组来说，主要是是转子相对于轴承的振动）进行信号采集、数据处理后，根据振幅、频率、相位及相关图谱所进行的故障分析。

振动分析法是大机组状态监测与故障诊断所使用的主要方法。

一方面，由于在大机组的所有故障中，发生振动故障的概率最高；

另一方面，振动信号所函括的设备状态的信息量最大，它既包含了转子、轴承、联轴器、齿轮、壳体、基础、管线等机械零部件自身运行状态的信息，又包含了诸如转速、流量、压力、温度、介质组分、润滑油（主要是油温）等工艺及运行参数影响机组运行状态的信息，因为机械零部件或运行参数的非正常变化，都会引起振动值增大，振动信息量如此之丰富，是其它任何信息所无法比拟的；

第三，振动信号易于拾取，便于在不影响机组运行的情况下实行在线监测和诊断。因此，振动分析法是转动设备故障诊断中运用最广泛、最有效的方法。

1.

振动的基本概念

周期振动与简谐振动振动位移、速度和加速度

振动波形的峰值、峰－峰值、有效值和平均值峰值：

Xpeak=Xm

峰－峰值：Xp-p＝2Xm

平均值―算术平均值：有效值（均方根值）：正弦波形的有效值：2.传感器

位移传感器――涡流式传感器主要测量相对振动，非接触式测量。Power-24VOutput输出Com接地探头延伸电缆前置放大器原理：当通过交流电的传感器线圈接近被测导体表面时，穿过导体的磁通量随时间变化，于是在导体表面感应出电涡流，电涡流也产生一个交变磁场，方向与线圈原磁场方向相反，两个磁场相互叠加改变了线圈的阻抗。静态特性动态特性

电压VGAP间隙GAP间隙振动X线性

速度传感器――磁电式传感器组成：线圈、磁铁、磁电路和弹簧原理：运动导体在固定磁场内切割磁力线，感应出感生电动势E与线圈相对于磁场的运动速度dx/dt成正比。测量被测物体的绝对振动速度，接触式测量。

加速度传感器――压电式加速度传感器原理：利用压电效应来进行测试，某些晶体材料、石英晶体、人工极化陶瓷，在承受外力压迫时，在表面会产生电荷，外力消除后又恢复不带电。由牛顿第二定律F＝ma，可得出被测体的振动加速度，测量被测物体的绝对振动加速度，接触式测量。

复合式传感器

由一个电涡流传感器与一个绝对式速度传感器组成，能测量轴的绝对振动信号。Power电源Output输出Com接地探头电荷放大器导线3.信号的采集和处理

取样与量化传感器测得的是模拟信号，经A/D采样后转换成数字信号。A/D转换位数b，则量化数为m=2b若b＝10则m＝1024量化单位：E0＝U/mU＝0～5V取样是对连续信号在时间上进行离散化，而量化是在取值上进行离散化。

采样定理采样的基本问题是如何确定合理的采样间隔Δt和采样长度T，以保证采样所得到的数字信号能真实地代表原来的连续信号而不发生频混。采样定理：fs≥2fmax如果满足上述采样定理，则不会发生频率混淆现象。解决频混的方法：(1).fs＝（2.56～4）fmax(2).滤波

泄漏与窗函数

时间序列分析的数字化工具是傅里叶变换，它研究的是整个时间域之间的关系，持续时间无限长，而实际测得的数据记录仅是一段，对x（t）采一段样，相当于用一矩形窗去截取信号，在矩形窗内是原信号，窗外的信号值都假设为零，然后作离散傅里叶变换。

当截取时间长度不等于整周期时，就歪曲了原信号出现原频率外的许多频率成分，即出现频率泄漏现象。由于采用窗函数，造成数据泄漏，带来的影响是频谱的变化，整周期采样就无泄漏现象。取函数4.

信号分析方法

时域分析

波形分析:

一般得到的原始数据都是时域波形的形式，时域波形直观，易于理解，对某些故障信号波形有明显的特征，就可以利用时间波形先作初步分析判断。A.不平衡B.不对中C.拍

相关分析：是将信号在时延域上进行描述的一种方法，又称时差域分析，在系统的振源识别和故障诊断中有着广泛的应用，它包括自相关分析和互相关分析。自相关函数：是随机数据起点相隔τ的两段波形的相似程度的度量。主要目的是提取周期函数，消除噪声干扰，提高信号的信噪比。正常自相关异常自相关正常自相关

R(τ)R(τ)互相关函数：两组数据X(t)、Y(t)的相关性。轨迹分析:

转轴运动轨迹形状是有关机械运转状态的一个很重要的信息，两个互成90度的垂直信号输入示波器后形成的轨迹，运转中的机械很少呈现出园环形的轨迹，很多正常的机器所产生的轨迹都是略呈椭圆形的，主要原因是由于油膜支承刚度X、Y方向不对称缘故，从一些轨迹中可判断各种类别的机械故障。油膜涡动：

摩擦：

不平衡或弯曲：

不对中

频域分析频域分析是机械故障诊断中使用得最广泛的信号处理方法之一，大多数旋转机械一般都产生带有周期的振动信号，并不是都只含有单一频率成分的简谐运动，而是包含有多种的频率成分，这些频率成分往往直接与机器中各零部件的机械物理特性联系在一起。频域分析的基础是频率分析方法，利用傅里叶变换，将复杂的信号分解为简单信号的叠加。傅里叶变换：0.5x1x2x3x4x5x

全息谱分析

通过改进FFT算法，得出转子同一支承面内垂直与水平两个方向振动信号各倍频及其次谐波准确的辐值、频率和相位，然后进行迭加处理，将垂直与水平两个方向振动信息显示在一张图谱上。全息谱分析包含二维全息谱、三维全息谱及全息瀑布图。

倒频谱分析

利用FFT进行时-频转换的概念，将频谱信号再次进行FFT处理形成新的分析图谱—倒频谱图，倒频谱能进一步发现频谱中的周期分量。5.设备的振动监测

振动状态监测方法：

测量对象传感器数据采集分析评价针对性措施调整消除轴承座的振动（绝对振动）测量轴承座振动的测点应该在各轴承的垂直中分线和水平中分面上，以测量轴承座垂直、水平、轴向三个方向的振动，用振动位移和速度有效值来衡量转子振动状况。轴振动测量：直接反映转子的振动状态，对故障灵敏度高A.

相对轴振动:必须在每一轴承附近安装两个轴振动传感器，二者之间相差90度正负5度，在轴中心两侧45度处。探头应安装在轴承上沿轴向3英寸（76mm）以内的地方,轴表面的电和机械误差不大于6μm。

B.

绝对轴振动:采用涡流＋惯性式传感器，若轴承支架与轴振动值相差小于20％，可以认为相对轴振动就是绝对轴振动。

轴位移的监测

在某些非正常的工况下，旋转机械的转子会因轴向力过大而产生较大的轴向位移，严重时会引起推力轴承磨损，进而发生转子端面与隔板或缸体摩擦碰撞；汽轮机在启动和停车过程中，会因转子与缸体受热和冷却不均而产生差胀，严重时会发生轴向动静摩擦。尽管转子轴位移故障的概率不是很高，但也常有发生，一旦发生往往是灾难性的。对轴位移进行在线监测和故障诊断很有必要。此外，轴位移监测技术还被用于往复式机械，通过监测活塞杆的横向位移，来诊断活塞支承环或活塞环的磨损量，从而避免发生拉缸故障以及打气量不足。

轴位移监测主要是防止轴向碰擦和止推轴承异常磨损。止推轴承磨损既有可能为自身原因或润滑不良所至，很大程度上仍可能为轴向力过大而引起。止推轴承合金层磨损时间极快，并伴有不大明显的瓦块温度或回油温度升高的异常现象，遇到此情况时，必须立即停车。

造成转子轴向力过大的具体原因，对汽轮机来说，有进汽压力过低、进汽温度过低、排汽压力过高、通流部分结垢、蒸汽带水以及流量过大等。对压缩机来说，则有进出口压差过大、质量流量过大、分子量过大、气体带液、轴封漏气严重、转速过低等。

A.振动烈度的评定（ISO3945/1985）

评定指标（振动标准）―属推荐性标准，非强制性标准

振动烈度（用振动速度有效值来表征）和振动能量成正比，从能量观点反映振动件的动强度，在规定的机器支承和运行条件下，所测的最大带宽值。在多个测量方向和位置测量得到的一组振动值，最大一个值就表征了该机器的振动状态。测量位置：应该在轴承、轴承支座或其它对动力有明显响应并能表示机器整体振动特性的结构部件上进行测量。为确定每一测量位置上的振动特性，有必要在三个相互垂直的方向进行测量。仪器：a.有均方根检测电路并显示均方根值的仪器

b.既有均方根又有平均值的检测电路，假定之间以正弦关系为基础。准则一：绝对振动量的规定限值区域A：振动良好，可长期运行；区域B：振动合格，可长期运行；区域C：振动报警，可短期运行，必须采取措施；区域D：停机极限、危险，立即停机；准则二：动幅值的变化：虽然振动值是合格的，但变化量超过报警值的25％，不论是变大或变小都要报警。振动变化大意味着机组可能有故障。两个评定准则用于机器的振动烈度，通常给出限制性严格的的一个适用范围：转速为600~12000rpm的旋转机械振动频率为10~1000Hz的机械振动

振动强度范围机械设备分类分级范围振动速度有效值Vrms（mm/s）

dBI类II类III类IV类0.11

81A

A

A

A0.18

850.28

890.45

930.71

971.12

101B1.8

105B2.8

109CB4.5

113CB7.1

117DC11.2

121

DC18

125

D28

129

D45

13271

1370.110.180.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845I类：发动机和机器的单独部件。它们完整地联接到正常运行状况的整机上（15kw以下的生产电机是这一类机器的典型例子）。II类：无专门基座的中型机器（具有15~75kw输出功率的典型电机），在专门基座上刚性安装的发动机或机器（300kw以下）III类：具有旋转质量安装在刚性和重基座上的大型原动机和其他大型机器，基座在振动测量方向上相对是刚性的。IV类：具有旋转质量安装在刚性和重基座上的大型原动机和其他大型机器，基座在振动测量方向上相对是柔性的（例如具有大于10MW输出功率的汽轮发电机组和燃气轮机）。B.在非旋转部件上测量和评价机器的振动(ISO10816)ISO10816-1总则1.应用范围：仅与机器本身产生的振动有关，与外部传递给它的振动无关；不考虑扭振。2.引用标准：ISO7919-13.测量方法：4.使用仪器：5.评价准则、准则一：稳态运行工况下额定转速时的振动值

区域A：振动良好，可长期运行，新交付使用的机器验收区域区域B：振动合格，可长期运行。区域C：振动报警，可短期运行，必须采取措施。区域D：停机极限、危险，立即停机。准则二：振动值的变化量超过区域B限值的25％，不论增大或减小都应查明变化原因。振动幅值变化量报警设定值为：基线值＋区域B上限值的25％。

ISO10816－2功率大于50Mw陆地安装的大型汽轮发电机组根据轴承箱/底座的振动速度的评定区域边界区域边界轴转速RPM1500/18003000/3600A/B2．83．8B/C5．37．5C/D8．511．8注：这些数值用于额定转速、稳态工况下在所有的轴承箱或底座上的径向振动测量和推力轴承上轴向振动测量ISO10816－3

额定功率大于15Kw和额定转速在120至15000RPM在现场测量的工业机器机器分类的振动烈度区域第一组：额定功率大于300Kw小于50Mw的大型机器转轴高度H≥315mm的电机刚性A/B292．3

B/C574．5

C/D907．1柔性A/B453．5

B/C907．1

C/D14011．0支撑类型区域边界位移有效值

μm速度有效值mm/s

第二组：额定功率大于15Kw小于等于300Kw的中型机器电机转轴高度160mm≤H≤315mm刚性A/B221．4

B/C452．8

C/D714．5柔性A/B372．3

B/C714．5

C/D1137．1第三组：离心式、混流式或轴流式――额定功率小于15Kw的泵刚性A/B232．8

B/C364．5

C/D577．1柔性A/B364．5

B/C577．1

C/D9011．0ISO10816—4燃气轮机驱动装置ISO10816—6额定功率大于100Kw的往复机械C.轴振动标准

ISO7919-1总则1.应用范围和场合：适用于测量绝对和相对径向轴振动，扭振和轴向振动除外。2.参考文献：ISO2372、ISO39453.测量参数和测量方法：4.仪器5.评价准则：附件A-测量量的导出附件B-推荐测振仪器附件C-不同类型机械所采用的评价准则ISO7919-2

陆地安装的大型汽轮发电机组1.应用范围：额定转速范围从1500rpm至3600rpm并且功率输出大于50MW的陆地安装的大型汽轮发电机组2.测量方法：用非接触式传感器做转轴的相对振动测量；如需要也可用复合式传感器测量转轴的绝对振动。测量系统频段上限应不低于160Hz。3.评定准则：振动幅值是在两个选定的相互垂直的测量方向上位移峰－峰值的较大值，如果只使用一个测量方向，那么应注意确保它可提供足够的信息。准则I

―在稳态运行工况下额定转速时的振动幅值区域A：振动良好，可长期运行，新交付使用的机器的验收区域。区域B：振动合格，可长期运行。区域C：振动报警，可短期运行，必须采取补救措施。

区域D：停机极限、危险，立即停机。

区域轴的最大相对振动位移轴的最大绝对振动位移转速rpm转速rpm15001800300036001500180030003600A/B10090807512011010090B/C200185165150240220200180C/D320290260240385350320290轴振动的限值（推荐值），单位：位移峰－峰值

μm准则II―振动幅值的变化，这种变化可以是瞬时的或者是随时间逐渐发展的，振动变化大意味着机组可能有故障。振动幅值变化量报警设定值为：基线值＋区域B上限值的25％

ISO7919－3耦合的工业机器的轴振动测量与评价

1.应用范围：转速范围：1000～30000rpm，具有滑动轴承的工业机器，在尺寸及功率方面没有限制。包括：蒸汽轮机、涡轮压缩机、涡轮泵、涡轮发电机、涡轮风机、电力驱动装置及相关的齿轮变速装置。2.测量方法：遵循的测量方法及使用的仪器应符合ISO7919－1中的说明，在工业机器方面，通常测量轴与轴承的相对振动。要求测量系统对整个振动频率的覆盖范围应达到最大运行转速的2.5倍。3.评定准则：振动幅值是在两个选定的相互垂直的测量方向上位移峰－峰值的较大值，如果只使用一个测量方向，那么应注意确保它可提供足够的信息。

这些准则是在额定转速及载荷范围内的稳态运行状态下给出的，适用于负荷正常的慢变化；对于不同的工况或者瞬态变化期间是不适用的，例如：启动、停机和通过共振区。在这些情况下需要用另外的准则。准则I

―稳态运行工况下额定转速时的振动幅值区域A：振动良好，可长期运行，新交付使用的机器验收区域。区域B：振动合格，可长期运行。

区域C：振动报警，可短期运行，必须采取措施。区域D：停机极限、危险，立即停机。

区域A/B限值：

区域B/C限值：

区域C/D限值：

准则II

―

超过区域B限值的25％，不论增大或减小都应查明变化原因。振动幅值变化量报警设定值为：基线值＋区域B上限值的25％。ISO7919－4燃气轮机组的轴振动测量与评定

ISO7919－5水力发电机组的轴振动测量与评定

6.

常用振动分析图谱

机组总貌图显示了机组的总貌，可了解机型、转子支撑方式、轴承位置、运行转速等，主要是查看探头的位置及位号。

单值棒图较为形象、直观地显示实时振动值，并可知低报、高报报警值及转速。多值棒图显示实时通频值及各主要振动分量的振动值，可大致了解机组运行是否正常。

波形图显示了振动位移与时间的关系，又称幅值时域图。波形图显示了振幅、周期（即频率）、相位，特别是波形的形状和状态。由于从波形图上不能直接得频率及相位的精确数据，现在很少用它来确定振动参数。但是，其形象、具体的波形及其变化状态，特别是波形在各周期下的重复性状况，仍非常有助于对振动故障、尤其是干扰信号的分析、界定。例如：

①正常运转状态下的波形图，因工频为主，所以为近似的正弦波，；

②动不平衡时，为近似的等幅正弦波；

③对中不良时，波峰翻倍，波形光滑、稳定、重复性好;

④摩擦时，波峰多，波形毛糙、不稳定，或有削波；

⑤自激振荡时，波形杂乱、重复性差、波动性大；

⑥严重油膜涡动时，因接近半频，振幅大小间隔，反而有点规律；⑦

瞬态振动时，波形为若干周期的连续衰减；⑧冲击振动时，通频波形上出现小于一个周期的突起后又衰减的波形；

⑨虚假信号干扰时，波形瞬间急剧变化，甚至呈直线状，见下图。

频谱图显示了各振动分量的频率及其振幅值。看频谱图不能就图论图，因为大多数情况下总是一倍频最大，一定要与历史及正常运转下的频谱图相比较，查找哪些频率成份发生了增大变化，增大的倍率有多大，是否出现新的异常频率成分，各分量的能量水平大不大，等等。下面二张图是某空压机透平断叶片的工频趋势图和波形频谱图。由图可见，此空压机透平于2004年9月27日中午12时18分9秒振动值突然增大，二个轴承四个测点的工频振值同时由30μm左右急剧突变上升到60~90μm左右，相位也同时发生了突变，显然是发生了突发性不平衡，即断叶片故障。波形图清晰地记录了这一时刻的突变过程，频谱图上丰富、活跃的低频成分佐证了断叶片过程中的碰摩。然而与上一例的不同之处是，在随后的24小时中并未发生振幅和相位的二次变化，即二次扩大故障。因此，故障的程度比上一例要轻。

轴心轨迹图显示了转子轴心相对于轴承座涡动时的运动轨迹。不对中时，轴心轨迹为月牙状、香蕉状，严重时为8字形；发生摩擦时，会出现多处锯齿状尖角或小环；轴承间隙或刚度差异过大时，为一个很扁的椭圆；可倾瓦瓦块安装间隙相互偏差较大时，会出现明显的凹凸状。

振动趋势图显示了振幅及相位与时间的关系。

过程振动趋势图显示了机组的过程参数以及振动值与时间的关系。过程参数为工作介质的进出口压力、温度、流量以及油温、油压、瓦温、轴位移、转速、…、等等。将过程参数与振动值都放在同一的时间坐标上对故障诊断是非常有帮助的。

上图是汽轮机转子轴位移与振动值的趋势图。图中显示，在轴位移发生变化的同时，进汽侧轴承两振动值同时发生变化，而排汽侧轴承振动值无变化，因此可以判断这是进汽侧调节汽门动作而引起的正常变化。极坐标图为各振动分量的幅值及相位随时间变化的统计结果，亦称可接受区域图。散布集中、相位稳定时，好；散布区域增大、相位改变时，应引起重视。

轴心位置图：轴中心在轴承内的几何平均位置。

轴心位置旋转方向一般来说，大机组转子轴心位置的偏位角应该在20°～50°之间，最小油膜厚度大约为30～200μm。如果偏位角过大，表明轴心位置上移，预示着转子很容易发生不稳定涡动；如果最小油膜厚度变薄，则表明油温或瓦块温度明显增高，并可能出现磨损。全息谱图是将在空间相距90°的二个同频率振动合成的轴心轨迹，按频率顺序排列所得到的图形。全息谱图全面反映了在同一测量截面上转子各主要振动分量（如一倍频、二倍频、…）的振幅、频率、相位信息，对区分同一种故障特征频率的不同类型的故障往往能起到很好的作用。而三维全息谱图则可便捷地判断转子的振型。

波特图：转速与振幅、相位之间的关系。

奈奎斯特图：转速与振幅、相位之间的关系。

三维谱图

A.转速、振幅、频率三者之间的相互关系

B.时间、振幅、频率三者之间的相互关系

倒谱

：二次傅里叶变换7.

常用分析仪器及系统

便携式测振仪

主要用于基本振动的测量，提供初步的振动信息，为简单的故障诊断服务。使用灵活方便。传感器一般采用加速度传感器，配电荷放大器，然后进行一定的积分电路处理，得到所需的振动参数。

振动监视表

可提供可靠、准确的振动信息，可连续测量和监视不同的机械参数，符合API670标准。一套监视系统包括有以下几个单元：框架、电源、系统监视器、振动监测器、轴向位置监测器、温度监测器、加速度振动监测器、偏心监测器、查胀监测器等。

信号分析仪以专用计算机为主体配上固化的软件的信号分析仪，其他外设已装入仪器内（包括放大器、抗混滤波器、采样保持器和A/D转换器、显示器等）。优点：分析速度快、操作方便、结构紧凑、综合分析功能强、功能齐全，缺点：软件固化无法改变功能和进行扩展、增加新技术。

数据采集-振动分析系统

在线监测系统振动信号：位移、速度、加速度。过程量信号、开关量信号硬件：数据采集站、网络、服务器。软件：实时监测、启仃机数据监测、网络功能、IE浏览器、远程监测与诊断

当需要覆盖许多关键设备的监测，可采用此类数采系统通过巡检的方式实现对设备的诊断分析。它由一台数据采集器加手持式传感器和计算机组成，按巡检路径离线采集一段信号供分析，灵活、方便。

专家分析系统

利用计算机自动诊断系统进行诊断称为专家系统，评价一个专家系统的主要指标为确诊率。A.模糊诊断B.模式识别诊断C.神经网络诊断D.智能诊断三、振动故障诊断技术转子振动的一般概念1.1转子振动

A：振幅

f：频率

θ：

初相位转子转动：轴上另部件围绕其轴心线旋转，转子上各点对轴心的距离不变。转子进动：转子的旋转中心线围绕轴承的几何中心线公转，称为进动，或“弓形回转”、“甩转”等，一般进动又分为正进动、反进动、同步进动、异步进动。转子径向振动：转子转动与进动合成的结果。转子振动是一平面运动，可用水平X方向和垂直Y方向合成结果来表示。

旋转机械转子的实际运动状态是，在以角速度ω（即转速n）绕着自身轴线ACB旋转（自转）的同时，整个轴线又以角速度Ω绕着轴承中心线AOB在做圆周运动（公转）。转子实际上是做旋转状的涡动，并不是往复状的机械振动。由于这种涡动在径向上所测得的振幅、频率、相位在数值上与机械振动相同，因此可以沿用机械振动的许多成熟的理论、方法，所以旋转机械转子的涡动通常仍然称作振动。但是，在研究旋转机械转子的振动时，应该时刻牢记转子的振动实际上是涡动的这一基本特点。1.2位移、速度、加速度 振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中，除特别注明外，习惯上，振动位移的量值为峰峰值，单位是微米[μm]或密耳[mil]；振动速度的量值为有效值，单位是毫米/秒[mm/s]或英寸/秒[ips]；振动加速度的量值是单峰值，单位是重力加速度[g]或米/秒平方[m/s2]，1[g]=9.81[m/s2]。

可以认为，在低频范围内，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动强度与速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。因为频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数值相对较小且变化量更小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小；而频率高，意味着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及变化量大，因此振动强度与振动加速度成正比。 也可以认为，振动位移具体地反映了间隙的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。振动烈度是振动标准中的通用术语，是描述一台机器振动状态的特征量。在我国及国际振动标准中，几乎都规定振动烈度的度量值为振动速度的有效值。

因此，可以认为振动烈度就是振动速度的有效值。所以，在对一般转动设备进行振动监测时，应测量振动速度的有效值（并要求在靠近轴承位置处的水平、垂直、轴向三个方向上进行测量，取最大值），因为只有振动烈度才有振动标准可以参照（大机组不完全如此），评定机器运转状态的优劣时才能做到有据可依。对石油化工用离心式压缩机及汽轮机，API617、API612标准规定，在制造厂进行机械运转试验时，转子振动位移的峰峰值Xpp≤A时，为优良状态，A为25.4(12000/n)1/2及25.4μm中的较小值；A＜Xpp≤B时，为合格状态，B＝(1.6～2.5)A，转速较低时取大值，转速高时取小值，B为低报警值；B＜Xpp≤C时，为不合格状态，C＝1.5B，C为高报警值或连锁值；Xpp＞C时，为不允许状态。当振动值变化的增量超过报警值（B值）的25％时，应受到关注。下面专门说一下振动位移、速度、加速度三者之间的相位关系。以单摆的简谐振动为例：

振动位移、速度、加速度三者之间的相位关系把一个单摆横向来看，当重锤向上摆，通过起始点0时，其位移为零，而速度为正方向最大，加速度为零；当重锤运动到上死点时，位移为正方向最大，此时速度为零，加速度为负方向最大；重锤向下回零时，位移为零，速度为负方向最大，加速度为零；当重锤运动到下死点时，位移为负方向最大，而此时速度为零，加速度为正方向最大。结论：振动速度相位超前振动位移90°；振动加速度相位超前振动速度90°；振动加速度相位超前振动位移180°。相位如果没有明确指明，其角度增加的方向总是与转子的转动方向相反。

振动的峰－峰值、单峰值、有效值和平均值

通频振动是原始的、未经傅里叶变换分解处理的、由各频率振动分量相互迭加后的总振动。其振动波形是复杂的波形。选频振动是从通频振动中所分解出来的、振动波形是单一正弦波的、某一选定频率的振动（如工频、0.5倍频、二倍频、…）。

转子振动的激振力由引起转子产生振动的激振力可分为强迫振动和自激振动；转子强迫振动的激振力有转子不平衡离心力等，转子自激振动的激振力有油膜对轴产生的作用力、密封产生的气动力等。

转子振动的分类

按转子振动的频率高低可把转子振动分为同步振动和异步振动。同步振动是振动频率与转子转速频率相同，异步振动是振动频率与转子转速频率不一致

转子的临界转速

转子旋转至某一转速时，其振动值出现一个峰值，此时振动非常强烈，这种现象称为共振，共振所对应的转速则为转子的临界转速。

高点和重点高点是指当转轴和振动传感器之间的距离最近时，转轴上振动传感器所对应的那一点任一时刻的角位置。也意味着当振动传感器产生正的峰值振动信号时，转轴表面振动传感器对应点的位置。高点可能随转子的动力特性的变化（如转速变化）而移动。重点是指在转轴上某一特定横向位置处，不平衡矢量的角位置。重点一般不随转速变化。在一定的转速下，重点和高点之间的夹角称为机械滞后角。临界转速问题当，即时,振动幅值(动挠度)最大,此转速称为临界转速。当时,振动幅值恰恰等于偏心距;工程上以此为界限:工作转速的转子称为挠性转子;工作转速的转子称为刚性转子.109单圆盘转子的临界转速：无阻尼单圆盘转子的自由振动频率：

k：转子刚度系数m：转子质量

单圆盘转子按质量的离心力与转子的弹性力的平衡只能获得一个临界转速。多圆盘转子的临界转速：对于有几个圆盘的转子有几个临界转速和几个振型，奇型振型的轴承支承力的方向相同，偶型振型的轴承支承力的方向相反。临界转速的计算一般由计算机软件来完成。

振动诊断的一个误区在线性系统中，测点呈现的振值与作用在点上的扰动力成正比，与该点的机械阻抗成反比。X=F/Z应从扰动力和机械阻抗两个侧面寻找可能发生的变化扰动力和机械阻抗是频率的函数（如果扰动力和机械阻抗的谱峰均在同一位置，两者将会互相抵消，这时就会出现振动虽大而振动值不大的情况）振动频谱中只注意峰值部分是不明智的，低幅值也有可能隐藏着重要的力的变化

阻尼：任何振动系统均有一定的阻尼，阻尼的功能就是消耗振动系统的能量。阻尼包括粘性阻尼、气体阻尼、干摩擦阻尼和材料内阻尼等。考虑阻尼影响时，共振区共振振幅不再是无穷大，阻尼系数越大，振幅越小。但在远离共振的区域，阻尼最振幅影响不大。2.转子动平衡技术通常把工作转速是否超过转子第一阶临界转速作为划分挠性转子与刚性转子的依据；若转子在远低于第一阶临界转速下运行，此时转子比较刚硬，不平衡引起的转子挠曲很小，可以忽略，这种转子称为刚性转子。反之不平衡力引起的挠曲变形不能忽略的转子，称为挠性转子（或柔性转子）。

相位是在给定时刻振动体被测点相对于固定参考点的位置，单位是度［°］。

相位是振动在时间先后关系上或空间位置关系上相互差异的标志（例如同一部件不同位置处的振动或不同部件之间的振动），相位在判断振动故障的类型中（特别是不平衡故障）有着非常重要的作用，在动平衡技术中更是必不可少。

刚性转子的平衡方法A.不平衡量的种类

a.静不平衡量―通过转子轴心

b.力偶不平衡量―在一个轴平面内

c.准静不平衡量：由一个静不平衡量与一个力偶不平衡量合成，并且处于同一轴向平面。d.动不平衡量：由一个静不平衡量与一个力偶不平衡量合成，并不处于同一轴向平面上。上述四类中，前二类是基本的，第四类在工程上最常见，其它种类都是它的特殊形式。B.不平衡量的表示方法

a.用极坐标表示。在二个平面上U1＝160∠60。gmmU2＝160∠120。gmm泛泰克申

说明在平面I上存在不平衡量160克毫米、参考相位角60度，在平面II上存在不平衡量160克毫米、参考相位角120度，工程上都是用二个平面上不平衡量的之和来表示：b.

用偏心距表示。为排除转子重量的因素，工程上也可用偏心距来表示：ε的物理意义为转子质量重心偏离转子几何旋转中心的距离。C.刚性转子不平衡量的校正

动平衡机测振幅（三点）平衡法影响系数法泛泰克申

关于高点和重点高点是指当转轴和振动传感器之间的距离最近时，转轴上振动传感器所对应的那一点任一时刻的角位置。也意味着当振动传感器产生正的峰值振动信号时，转轴表面振动传感器对应点的位置。高点可能随转子的动力特性的变化（如转速变化）而移动。重点是指在转轴上某一特定横向位置处，不平衡矢量的角位置。重点一般不随转速变化。在一定的转速下，重点和高点之间的夹角称为机械滞后角。平衡精度eω等级G常见转子类型举例G40004000刚性安装的奇数汽缸，低速船用柴油机的曲轴传动装置G16001600刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴传动装置G630630刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴传动装置弹性安装的船用柴油机的曲轴传动装置G250250刚性安装的的高速四缸柴油机的曲轴传动装置G100100六缸及六缸以上高速柴油机的曲轴传动装置的汽车、卡车和机用的整体发动机G4040车轮、轮箱、；轮组、驱动轴、弹性安装的六缸及六缸以上高速四冲程发动机的曲轴传动装置汽车、卡车和机车发动机的曲轴传动装置有特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向轴），粉碎机械零件，农业机械零件，汽车、卡车和机车发动机的单个组件。G1616有特殊要求的六缸及六缸以上发动机的曲轴传动装置G6.36.3机床零件、船用涡轮机齿轮、离心机的鼓轮风扇、航空燃气轮机转子部件、飞轮、泵的转子、机床和一般机器的零件、有特殊要求的发动机的单个组件G2.52.5燃气轮机、汽轮机包括船用、轮机、刚性涡轮发电机转子，压缩机、机床驱动部件，有特殊要求的中型和大型电机转子、小型电机转子、涡轮泵。G11磁带录音机及电唱机驱动件，特殊要求的小型电机转子G0.40.4精密磨床心轴、磨头和电机转子、陀螺仪D.刚性转子动平衡评定标准在ISO-1940中分11个等级

挠性转子的平衡挠性转子的不平衡状况是随转速而变换的，从理论上来说，要真正对挠性转子进行平衡，只有在沿转子轴向无穷多个平面上把转子的偏心全部校正后，挠性转子才能在任何转速下达到平衡，实际的平衡过程只能在一个和几个转速下，在有限的几个校正平面内进行校正。挠性转子的平衡的方法通常采用的有影响系数法和振型平衡法二种。

影响系数法

两个校正平面I、II，确定两个测振点A、B，两点振动的原始值A0、B0，在平面I上加试重Q1

，测得两轴承的振动为A1、B1。则影响系数：影响系数平衡方法介绍影响系数法原理及作图计算试重安装方向配重安装方向120再在平面II上加试重Q2，同理得到影响系数α2、β2，校正平面

I、II

上所需的校正质量为W1、W2

上述介绍的仅是能保证在二个校正面、一个转速下的平衡，则多平面、多转速下的影响系数为：B.振型法

这个方法就是动平衡方程加上矢量平衡原理，校正平面数N＝n。实践证明振型法是十分有效和可靠的，被列入国际标准。C.现场动平衡

当机器转子在实际工作转速下，在现场对转子进行动平衡校验叫作现场动平衡。现场进行动平衡的理由可能有几项：

a．转子只进行低速动平衡，与运行中的平衡状态不一致b．转子经一段时间运行后，平衡状态发生变化c．与联轴器连接后，转子平衡发生变化

d．现场机器的支承状况、阻尼大小、热作用、负荷等与动平衡机状态不一样

e．重型转子拆装不便，运输困难，时间紧迫等条件不允许

现场动平衡技术可经济、及时地解决问题，在实际生产中发挥了良好的作用，尤其是对一些轴连接为刚性连接的机组，现场动平衡几乎成为解决轴系平衡问题的唯一方法。现场动平衡需要整套完善的测量仪器设备和快速计算的方法，转子外端应有加、去重表面，便于完成现场平衡工作。现场动平衡方法包括：单面平衡法，双面平衡法，多点试重平衡法，多平面法。3.不对中的诊断分析机组中心不正的正确的物理含义正确的机组中心，应包括三项内容a.转子与缸体或静子的同心度（动静不同心）b.轴系连接同心度和平直度（轴系不对中）c.各轴承座标高及左右水平位置(现场经常误称为不对中)显然，a、c两项内容是在联轴器断开的情况下找正的结果。轴系连接同心度和平直度是联轴器螺栓拧紧之后检测的结果，它才是真正的转子连接中心状态。转子连接后与轴承同轴度偏差才是轴承不对中。

不对中包括轴系不对中和轴承不对中

轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜，轴颈与轴承孔轴线相互不平行。它主要会影响轴承的承载状况和油膜压力，严重时会出现局部摩擦，同时也会产生一定的轴向振动。引起轴承不对中的原因，除了轴承安装误差以外，轴弯曲、轴系不对中、悬臂转子外伸段振动大等其它故障也都会引起轴承的不对中。

轴系不对中是指转子联结后各转子的轴线不在同一条线上。

冷态不对中是指由于轴承位置初始安装误差而产生的轴系不对中；热态不对中是指转子在运转状态下的不对中，其既与冷态不对中有关，更与转子在实际运转下的相关状态、特别是支座的不均匀膨胀有关。

通常所讲的不对中多指轴系不对中，而且是热态不对中。

刚性联轴器

连接同心度和平直度偏差产生振动的机理连接同心度和平直度偏差过大（轴系不对中）产生振动的机理，与偏心轮激振原理相似，因此除因转子连接偏心，旋转状态下会产生不平衡离心力外，还因偏心（轴承不对中）对轴瓦产生脉冲激振力。这种脉冲式激振力除含有1X分量外，还含有2X、3X等高阶激振力，其激振力形式与弯曲转子较为相似。齿式联轴器的振动机理

齿式联轴器平行不对中时，会在径向产生二倍频振动，而相位是基频的两倍。每旋转一周，齿面滑动方向发生二次突变，从而形成二次冲击性振动；同时，也沿轴向窜动一次。因此，齿式联轴器角度不对中时，会在径向产生二倍频振动，联轴器两侧轴承径向振动的相位差为180°；同时也会在轴向产生较大的一倍频振动。(正是因为中间接筒的2X滑移，高速旋转时产生不平衡离心力，激励转子产生径向2X振动。偏角不对中会使联轴器附加一个弯矩，转轴每转一圈，转子产生轴向振动一次。)由于齿式联轴器在结构上几乎都设有中间轴（齿套、短接），即使两转子为平行不对中，中间轴总要产生偏斜，因此表现在半联轴器与中间轴之间仍然是角度不对中。也就是说，对于齿式联轴器不论是哪种情况的不对中，都会产生径向二倍频振动，联轴器两侧轴承径向振动的相位差为180°。膜片联轴器的振动机理

膜片联轴器为金属挠性联轴器，具体又分为膜盘式和叠片式，其补偿不对中和隔振能力很强，近年来在旋转机械中得到了广泛的应用。膜片联轴器的振动机理

由于结构上几乎都设有中间轴，因此挠性膜片的受力主要为角度不对中所引起的力矩变化，使联轴器附加一个弯矩，转轴每转一圈，转子产生轴向振动一次。在上图所示的二进二出4个螺栓的膜片联轴器中，在最大角度不对中位置0°时，螺栓1和4受力最大；转过45°，因为不在最大角度不对中位置，各螺栓的受力降至最小；转过90°,螺栓2和4受力最大；同样，在转过180°、270°、360°时，各发生一次最大受力。转子每旋转一周，联轴器有四个联结螺栓时，力矩脉动四次。因此，对于具有n个螺栓的联轴器，会产生n倍频的振动（这里n为偶数，n为奇数时，为2n倍频振动）。由于要传递动力和满足自身的强度，挠性膜片并非呈百分之百的弹性，因此，膜片联轴器仍然具有一定的刚性联轴器的特性，仍然会产生二倍频、工频振动。通过以上分析，了解了不对中时各类型联轴器各自的振动特点，同时还看到，不论使用哪种类型的联轴器，只要是轴系不对中，都会在径向产生二倍频、工频振动。。轴系不对中故障的诊断1、信号特征①通频时域波形图为周期性的畸变正弦波，即在工频的正弦波上存在二倍频次峰，波峰翻倍，重复性好；②频谱图上，以工频、二倍频成分为主，不对中越严重、二倍频比例越大、甚至超过工频，较严重时还会出现1/2倍频、1/3倍频、3倍频等调制成分；③轴心轨迹图呈月牙形、香蕉形，严重时呈“8”字形，但都稳定；④转子的涡动方向为同步正进动；⑤趋势图上，冷态不对中一开车二倍频的幅值就高，热态不对中是在开车或运行的过程中逐步形成的，而不对中形成后的二倍频幅值和相位都较为稳定；

⑥全息谱图上，二倍频及4倍频的轴心轨迹为很扁的椭圆，且两者长轴近似垂直(这是因为不对中是固定的单方向受力，同一测量截面上相互垂直的两个测点的二倍频相位差是工频的两倍，即180°，而4倍频为360°，从李萨育图可见两者的轴心轨迹均为直线，且两轴线正好相互垂直。)；⑦联轴器两侧径向振动的相位差，除了刚性联轴器的角度不对中为同相位工频振动外基本上都是接近180°的反相二倍频振动；⑧轴向振动的频谱中，主要是工频成分，且振动幅值和相位稳定；⑨联轴器两侧轴向振动的相位差，基本上是180°的反相工频振动。轴系不对中故障的诊断2、方向性轴系不对中时，会在径向及轴向两个方向上都产生振动。刚性联轴器角度不对中和齿式联轴器不对中时，轴向振动值可能会明显大于径向振动值，而且联轴器两侧轴向的最大振动值往往都发生在不对中所在的方向上。轴系不对中故障的诊断敏感参数①不对中振动对转子负荷的变化较为敏感，振动幅值随负荷增大而增高不对中的最大振动总是发生在轴心位置较高的轴承上。

轴系不对中故障甄别

1与转子横向裂纹、转动部件松动故障的甄别

不对中振动的显著特点是振动本身较为稳定，具体如下：①看转速变化后的振动值不对中对转速不太敏感，振动值、尤其是二倍频振动值基本不变；而横向裂纹、转动件松动则对转速十分敏感，增速时振动值会明显增高、减速时振动值也会明显降低。因为后者的振动均与离心力有关。②看波形的重复性不对中各周期的波形、尤其是二倍频的波形几乎不变；而后者、特别是转动件松动各周期的波形时有变化，重复性差。③看频谱图上各频率成分及其幅值是否稳定不对中很稳定；而后者，不仅各频率分量的幅值有波动，甚至有些频率成分都会或有或无（转动件松动时）。

轴系不对中故障甄别

1与转子横向裂纹、转动部件松动故障的甄别

④看趋势图上二倍频的幅值及相位是否稳定不对中很稳定；后者不稳定，尤其是相位始终为无规则变化。⑤看全息谱图上的二倍频轴心轨迹不对中为很扁的椭圆、且稳定，横向裂纹为椭圆，转动件松动的轨迹则很不稳定。⑥看负荷变化后的振动值不对中较为敏感、有明显变化，后者则不敏感。⑦另外，不对中时，表现为紧靠联轴器两侧的轴承振动较大；而后者表现为同一根转子上的两个轴承振动较大。

轴系不对中故障甄别

2、与轴承不对中的甄别

①频率成分轴承不对中主要为工频，本身不会产生二倍频，情况严重而发生局部摩擦时，会产生次谐波和高次谐波；轴系不对中则主要为二倍频、工频。②轴心轨迹轴承不对中为椭圆；轴系不对中则为月牙形、香蕉形，严重时为8字形。③轴向振动轴承不对中的轴向振动只发生在某一轴承上，且振值不太大；而轴系角度不对中时，则为紧靠联轴器两侧的轴承同时产生较大的轴向振动。现场转子的找正1、一般检修中，转子找正时呈现的圆周差及左右开口偏差，只是影响轴瓦载荷和轴颈在轴瓦内的左右位置（一般表现为轴颈与轴承不同心），并不直接影响普通强迫振动的激振力。2、找正时联轴器径向偏差和开口偏差会使联轴器部件产生额外的交变负荷，加剧联轴器的损坏。联轴器径向偏差和开口偏差对轴系的影响1.改变了各轴瓦载荷分配。2.改变了动静间隙。（不仅直接改变了动静间隙，而且使转子静挠曲曲线发生一定变化，严重的会发生动静碰擦）3.影响转子振型曲线。（由于轴瓦载荷的改变，影响转子支撑状态，使转子振型曲线发生变化，其平衡状态将会发生变化。）4.轴承承受预载荷。所谓预载荷就是指施加在转轴上的一种径向力，它分内部和外部预载荷。外部预载荷力主要有联轴器瓢偏、联轴器与轴颈不同心和转子自重引起的。内部预载荷是机组内部产生的施加到转子的力，它主要有轴瓦油膜力、轴承座标高变化，接触密封引起的压力不对称、不平衡气流作用力、传动齿轮对转子产生的反作用力引起的。（预载荷直接的影响是转轴承受额外的力，并使轴颈压向轴瓦的一侧，由此产生非线性约束，激起二倍频振动。）

联轴器的找正是机器安装的重要工作之一.找正的目的是在机器在工作时使主动轴和从动轴两轴中心线在同一直线上.找正的精度关系到机器是否能正常运转,对高速运转的机器尤其重要.

两轴绝对准确的对中是难以达到的,对连续运转的机器要求始终保持准确的对中就更困难.各零部件的不均匀热膨胀,轴的挠曲,轴承的不均匀磨损,机器产生的位移及基础的不均匀下沉等,都是造成不易保持轴对中的原因.因此,在设计机器时规定两轴中心有一个允许偏差值,这也是安装联轴器时所需要的.从装配角度讲，只要能保证联轴器安全可靠地传递扭矩，两轴中心允许的偏差值愈大，安装时愈容易达到要求。但是从安装质量角度讲，两轴中心线偏差愈小，对中愈精确，机器的运转情况愈好，使用寿命愈长。所以，不能把联轴器安装时两轴对中的允许偏差看成是安装者草率施工所留的余量。

3.常见振动故障的诊断分析转子临界转速的识别

特征：a.在临界转速时振动幅值最大，转速偏离后振动下降

b.振动相位角在临界转速区域有较显著的变化

c.振动频率与转速频率一致

d.振动波形，接近临界转速振动波形呈现较好的正弦波形，作波特图和耐奎斯特图，用一倍频滤波来确定

消除共振的措施

a.调开临界转速，避免与工作转速接近。通过改变转子直径、支撑跨度、长度、更换轴承型式（长径比、间隙、粘度）、改变支撑刚度b.增加外阻尼:采用挤压油膜轴承、电磁轴承4.常见振动故障的诊断分析转子临界转速的识别

特征：a.在临界转速时振动幅值最大，转速偏离后振动下降

b.振动相位角在临界转速区域有较显著的变化

c.振动频率与转速频率一致

d.振动波形，接近临界转速振动波形呈现较好的正弦波形，作波特图和耐奎斯特图，用一倍频滤波来确定

消除共振的措施

a.调开临界转速，避免与工作转速接近。通过改变转子直径、支撑跨度、长度、更换轴承型式（长径比、间隙、粘度）、改变支撑刚度b.增加外阻尼:采用挤压油膜轴承、电磁轴承4.常见振动故障的诊断分析转子临界转速的识别

特征：a.在临界转速时振动幅值最大，转速偏离后振动下降

b.振动相位角在临界转速区域有较显著的变化

c.振动频率与转速频率一致

d.振动波形，接近临界转速振动波形呈现较好的正弦波形，作波特图和耐奎斯特图，用一倍频滤波来确定

消除共振的措施

a.调开临界转速，避免与工作转速接近。通过改变转子直径、支撑跨度、长度、更换轴承型式（长径比、间隙、粘度）、改变支撑刚度b.增加外阻尼:采用挤压油膜轴承、电磁轴承转子不平衡振动特征:a.振动信号的波形为接近正弦波

b.振动信号的频谱中，一倍频占很大比例，而其它频率成分则很小c.转速稳定时，它的一倍频相位基本不变

d.过临界转速时，振幅比较大原因分析:

a.质量偏心;质量中心与旋转中心不一致

b.结构不对称;有制造和安装误差，键、销的影响

c.初始弯曲。有残余应力或受伤

d.热不平衡。热变形不均匀，温度场变化太快

e.联轴器端面漂偏识别:

a.升速试验。升速过程中，振幅上升，频率同步提高，波形不变，则是不平衡。若是振幅下降，可能是临界转速

b.改变流量，改变功率，对振动影响不大，则是不平衡。若功率下降，振幅下降，二倍频幅值下降，可能是不对中

c.区别对比分析治理措施：

a.对刚性转子:做低速动平衡

b.对挠性转子:轴承与转子一起做高速动平衡

c.现场动平衡

d.逐件组装，逐件低速动平衡

c.对热不平衡。提高转子材料处理、加工、组装、精度，升温均匀，提高支撑刚度。

转子不对中

型式:

a.轴承不对中

b.轴系不对中

原因分析:

当转子旋转时，产生一个附加的径向力和附加弯矩作用在靠近联轴器的径向轴承上，另产生附加的轴向力作用在止推轴承上，从而激励转子和轴承发生径向和轴向振动。

泛泰克申特征:

a.振动波形为畸变的正弦波b.

振动频谱中有二倍频峰值。二倍频峰值的大小比例决定于联轴器的联接刚度

c.

转子的轴向振动比较大，频率为一倍频识别:

a.机组在空载和低速时，二倍频峰值就比较大，幅值的大小与转子传递扭矩有关

b.振动响应主要反映在联轴器相邻的轴承上

油膜涡动和油膜振荡

油膜涡动和油膜振荡是轴承中油膜力学特性引起的自激振动。它常发生在偏心率比较小的高速轻载滑动轴承中。产生机理：半速涡动涡动频率与一阶临界转速频率“重合”产生共振特征：

a.

转速范围：工作转速大于二倍的第一临界转速，且有惯性效应

b.轴心轨道呈不轨则的扩散曲线，正进动

c.频谱图中，转子固有频率成分的幅值最大

治理措施:

a.增加转子重量，提高轴承负荷，增大偏心率，降低轴心