机械故障诊断课件

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使用振动分析的机器故障诊断由于对旋转设备可靠性的要求更迫切，碳氢化合物、发电、流程和运输工业一贯需要，在这个领域产生持续的进展。由于工程和材料科学的进步，旋转机器变得更快和更轻。同时要求它们能运行更长的时间。在追求高度可靠运行的过程中，故障的检测、定位和分析起着关键的作用。如果利用振动分析，可以连续地监测机器的状态。可以通过详细的分析确定机器的完好性和识别可能出现或已经存在的故障。5.1概述5.2.1

失衡（unbalance）国际标准化组织（ISO）定义失衡为：

由于离心力的作用，对它的轴承施加速度、力或运动时的转子存在的状态。也可以定义为：关于转子回转中心的质量的不均匀分布。回转中心线（rotatingcenterline）定义为不受轴承约束时，转子旋转所绕的轴线（也称为原理惯性轴即PIA）。几何中心线（geometriccenterline，GCL）是转子的物理中心线。两个中心线分开时，转子失衡。失衡的三种类型静失衡（PIA和GCL平行）；力偶失衡（PIA和GCL在中心交叉）；动失衡（PIA和GCL不接触或重合）。全部失衡类型，

FFT显示突出的

1×rpm

的振动频率。其振动幅值正比于转速的平方。图5.1

FFT分析—失衡静失衡（staticunbalance）静失衡总是同相和稳定的（15～20°）。如果拾振器从垂直方向向水平方向移动，相位会移动90°（±30°）。在同一个平面（垂直或水平）把拾振器从一个轴承移动到另一个轴承。如果故障是静失衡，相位将保持不变（图5.2）。如果机器除了失衡以外没有其他主要缺陷，那么时间波形为频率与转速相同的纯净的SHM（简谐运动）波形。图5.2相位关系—静失衡图5.3相位关系—力偶失衡力偶失衡（coupleunbalance）轴向和径向振动。力偶失衡的相位趋势为在同一根轴上差180°。在水平面，垂直平面内，两个轴承之间存在几乎180°的相位差。特别建议用运转挠度形状（ODS）分析检查系统中是否存在力偶失衡。失衡——悬臂转子（overhungrotor）轴向和径向振动。两个轴承的轴向是同相的。径向相位的趋势不稳定。可能既有静失衡也有力偶失衡，必须用分析仪或平衡设备进行试验和安装。图5.4悬臂转子轴向相位5.2.2偏心转子（eccentricrotor）转子的回转中心偏离皮带轮、齿轮、轴承、电动机的电枢或任何其他转子的几何中心线。最大的幅值发生在偏心零件的1×rpm，沿着通过两个转子中心的方向。幅值随着负载变化。在水平和垂直方向测量时，相位读数差0或180°（每一个都表示直线运动）。平衡偏心转子经常导致一个方向的振动减小，而另一个径向的振动增大（取决于偏心的严重性）图5.5带传动风扇/鼓风机—振动图图5.6偏心转子5.2.3轴弯曲（bentshaft）径向以及轴向的振动总是很大。轴向可能比径向大。FFT一般含有1×和2×成分。如果：

1×突出，弯曲靠近轴的中心；

2×突出，弯曲靠近轴端。轴向相位差180°。图5.8注意轴向180°的相位差5.2.4不对中（misalignment）角不对中（anglemisalignment）1×rpm频率的轴向振动。单纯的角不对中是罕见的。典型地，1×和2×rpm的轴向振动。常见以1×、2×或

3×为主。这些征兆也可以指示联轴器的问题（例如松动）。图5.10角不对中的FFT角不对中主要使驱动和从动机器的轴受到1×rpm频率的轴向振动。

图5.9角不对中如果在联轴器两边测量两个机器轴承的轴向相位，就会观察到180°的相位差图5.11由相位分析确认角不对中平行不对中（parallelmisalignment）每周期2次撞击，径向有2×rpm的振动。联轴器两边径向振动的相位差接近180°。图5.12平行不对中平行不对中的频谱一般可观测到与角不对中结合在一起的情况。可以看到1×和2×的峰线。如果平行不对中是主要的，2×一般大于1×，不过它相对于1×的幅值一般取决于联轴器的类型和结构。图5.13平行不对中的频谱不对中与轴弯曲的对比（misalignmentversusbentshaft）轴弯曲与以角为主的不对中通常呈现类似的FFT频谱。在轴向和径向振动测量中都可见明显的振动。只有用相位分析才能进一步地解决这些问题。在存在轴弯曲的机器中，应观察同一根轴的两个轴承的相位差。在不对中的情况下，联轴器两边的轴承有明显的相位差。卡在轴上的不对中轴承（misalignedbearingcockedonshaft）卡住的轴承能产生相当大的轴向振动。在同一个轴承座做轴向（axialdirection）测量时，从上到下和

/或从一侧到另一侧近似180°的相移，引起扭曲运动。图5.15轴承不对中轴承不对中的其他特征即使组件是平衡的，也会测到很大的轴向振动。轴向1×、2×和3×。对准联轴器和平衡转子的尝试不能减轻问题。在径向滑动轴承的情况下，观测不到由于卡住的组件引起的振动。问题一定与失衡一起存在。由于不对中的轴承对于失衡产生的力反应的结果，会观测到径向和轴向振动。转子的平衡将减小两个方向的振动。如果怀疑不对中，但是在检查联轴器和卡住的轴承之后不能确认，就需要调查“软脚”的状态。不对中和其他径向预载荷（misalignmentandotherradialpreloads）接近探头。轨迹是轴中心线一转的踪迹。在确定的（certain）时间周期，取轴中心线的平均位置。如果轴顺时针，并且正常加载，那么轴中心线的理想平均位置应在大约7点钟到8点钟的位置。图5.16不对中的轨迹图

不对中、重力、流体力和其他造成径向预载荷，轨迹变扁椭圆。组件卡紧也能使椭圆变扁。例如，轴中心线的平均位置左上四分之一圆移动。如果预载荷进一步增加，会使轨迹类似于8字形。轴顺时针旋转。由不对中造成的沉重的预载荷可以使轴进入向后进动。具有相当的破坏性。图5.17不对中引起预载荷增加时的轨迹

5.2.5机械松动（mechanicallooseness）内部组件松动（internalassemblylooseness）轴承盖的衬垫、滑动或滚动轴承及轴上的叶轮。零件的不正确安装引起，由于松动零件对转子激振力的非线性响应，产生许多谐波。谐波由时间波形的削波而引起。相位通常不稳定，从一次测量到下一次测量，可能有很大的变化，特别是当转子从一次启动到下一次启动而改变其在轴上的位置时。高度方向性。松动经常在精确的1/2×或1/3×rpm引起多重次谐波（例如1/2×，11/2×，21/2×等）。

图5.18内部组件松动的频谱图5.19松配合机器与机座之间的松动（loosenessbetweenmachinetobaseplate）与轴台螺栓的松动、框架结构的裂纹或轴承的底座联系在一起。螺栓松动的轴台的摇摆运动产生高次谐波。图5.20机械松动的频谱

图5.21机械松动

结构松动（structurelooseness）由结构松动或机器地脚、基座或基础的薄弱引起的。或填塞水泥浆的恶化、基础上固定螺栓的松动和框架或基础的变形而引起（称为“软脚”）。机器的地脚、基座和基础本身的垂直测量值之间有近似于180°的相移。确认软脚简单试验是一次一个地松开每个螺栓，看振动是否明显变化。这时，可能需要重新加工机座或安装垫片以消除重新紧固安装螺栓产生的变形。图5.22结构松动图5.23结构松动的频谱5.2.6

共振（resonance）任何物体都有由其质量、刚度和阻尼性质确定的固有频率。用铃碗撞击一个钟时，铃碗撞击事件是强迫振动（forcevibration），而钟的回响是自由振动（freevibration）。在固有频率下的自由振动称为共振。确定固有频率的碰撞试验（bumptest）。用冲击锤打击物体，然后采集时间波形或FFT。在两个曲线图中观察到的突出频率就是物体的固有频率。图5.24碰撞试验的时间波形

图5.25碰撞试验的FFT频谱

时间波形中，冲击发生在数据采集开始后大约100ms。在自身固有频率下振动。振动的幅值按指数规律衰减。在500ms到1s的足够长的时间内计周期数。固有频率大约为990cpm。采集的频谱在1046cpm显示突出的峰线。这个频率接近于前面用时间波形计算的值。碰撞试验是一种确定结构和外壳共振频率的快速和准确的方法。通过在备用泵或其他没有轴承支撑的转子上的碰撞试验估计临界转速，可能很不精确。例如，在工作流体中并由其轴承支撑的有叶轮的转子的临界转速与利用转子的离线碰撞试验得到的临界转速有很大的不同。用波德图确认转子的临界转速接近临界转速时，达到最大值。临界转速的相位差是90°，当通过共振时接近于180°。临界转速下的高振动幅值对任何系统都是灾难性的，必须不惜代价地避免它。除转子之外，支撑框架基础、齿轮箱以至传动带也能产生结构共振。系统的固有频率不能消除，但是可以用不同的方法移到其他某个频率。固有频率的另一个性质是不管转速如何都保持不变，这样使其容易检测。失衡的数学描述物体或机械系统的响应方式：图5.27单盘转子系统失衡的数学描述用dω2代替加速度，用dω代替速度，有同步响应=图5.28力系图图5.29

SDS图情况1——转速ω远远低于临界转速质量和阻尼对刚度的贡献很小。主要的刚度是弹簧刚度，假定弹簧刚度不变，而失衡力发生变化。转子的响应与转速的二次方成正比。转子基准和重点的相位关系是振动落后于失衡（重点），相位差小于90°图5.31

转子的相应与转速的关系曲线情况2——转速ω等于临界转速质量刚度和弹簧刚度对方程的贡献是幅值相等，方向相反。唯一约束力的因素是阻尼。这是同步转子响应（在1×的位移）在临界转速下最大的原因。响应和重点之间的相位关系是90°。在临界转速时，观察矢量：临界转速图5.3390°的相位关系

图5.32转子转速达到临界转速

情况3——转速ω远远高于临界转速质量刚度的贡献极快速地（与二次方成正比）增大，幅值变得比几乎保持不变的弹簧刚度的贡献大。阻尼刚度也增大，与转速成正比。图5.34在临界转速，质量刚度超过弹簧刚度

情况3——转速ω远远高于临界转速随着同步动刚度的增加，转子的振动幅值回降，相位差继续上升，其后接近于180°。图5.35转子振动幅值的下降

5.2.7转子摩擦（rotorrubs）似于机械松动的频谱。频谱的高频区产生白带噪声。激发次谐波即整分数频率（1/2，1/3，1/4,…,1/n）。如果N是轴的转速，Nc是轴的临界转速，摩擦产生的频率是：1×1/2×或1×1/3×,1/2×或1×1/4×,1/3×,1/2×或1×当N＜Nc当N＞2Nc当N＞3Nc当N＞4Nc图5.36转子摩擦

图5.37削波

转子摩擦的轨迹描述摩擦轨迹呈现不同的形状。从8字形到全环形。有时如图5.38。部分摩擦比全环摩擦更常见，在转子偶然接触静止零件时发生。一般产生1/2×的振动。除了在轨迹上看到两个圆点之外，好像8字形。图5.38摩擦的轨迹5.2.8滑动轴承（journalbearings）滑动轴承的间隙过大（highclearanceinjournalbearings）磨损的最后阶段，转速谐波可达到10×或20×。频谱好像是机械松动。即使很小的失衡或不对中，也能引起很大的振动。这是因为油膜刚度由于间隙过大而降低。图5.39间隙过大的滑动轴承油膜涡动（oilwhirl）在超过临界速度的压力润滑的滑动轴承上。油膜楔入轴和轴承之间，理想地以0.5×旋转。某些摩擦损失使油膜为0.42～0.48×。某些状态产生高的油膜压力。由于轴的偏心率降低，引起刚度、油压的减小或油温的下降。油膜可能把转子推向另一个位置。这个过程是反复的，轴在轴承内受到持续不断的旋转的推力。这种现象被称为油膜涡动。因为涡动增加离心力，而离心力总是增加涡动力，所以是不稳定的。如果位移幅值超过轴承间隙的50%，则超过正常范围。正常时（如果轴逆时针旋转，油膜在5点钟的位置托着转子），形成的偏心月牙形油楔有足够压力使转子保持在“举起”的位置。系统是平衡的，没有振动。图5.40油膜涡动油膜振荡（oilwhip）如果涡动频率与临界转速一致，就可能失去稳定。轴的共振频率与油膜涡动频率的巧合导致更严重的涡动形式，称为油膜振荡。涡动速度“锁定”在转子的临界转速，即使把机器的转速升高，也不会消失。图5.42油膜涡动/振荡—油膜振荡频率A也被锁定5.2.9滚动轴承（rollingelementbearings）有缺陷的轴承元件激起特殊的振动频率。轴承缺陷频率不完全是转速的谐波。可以使用公式确定轴承缺陷频率。关于轴承缺陷的频谱可以分成4段。随着轴承磨损的加剧发生变化。

A段：机器的rpm和谐波段；

B段：轴承缺陷频率段(5～30kcpm)；

C段：轴承元件固有频率段(30～120kcpm)；

D段：高频检测(HFD)段(120kcpm以上)。图5.46磨损清楚地显示在轴承的幅面上

(阶段3)图5.47在磨损的最后阶段严重损坏的轴承

5.2.10齿轮传动装置的缺陷（gearingdefects）任何齿轮箱的频谱都伴随啮合频率（GMF）显示1×和2×rpm。GMF=小齿轮的齿数×小齿轮rpm轮齿的磨损和测隙可以与齿轮啮合频率及其边频带一起激发齿轮固有频率。图5.48

齿轮箱的频谱齿轮的齿磨损（geartoothwear）激发附近有边频带的齿轮的固有频率。这些边频带的间距是坏齿轮的转速。尽管发生磨损时一般在GMF附近产生高幅值的边频带，但是GMF的幅值不一定变化。图5.50齿轮齿的磨损齿轮的齿载荷（geartoothload）载荷增加时，GMF的幅值也可能增加。高GMF幅值对指示问题是不必要的，特别是当边频带保持很低和没有激发齿轮的固有频率时。建议当齿轮箱传送最大功率时，进行齿轮箱的振动分析。

图5.51齿轮齿的载荷

齿轮不对中激发GMF的二次或较高次谐波，间距为转速的边频带。1×GMF幅值很小，2×或3×GMF很高。F-max设置到3×GMF以上。图5.53齿轮不对中

齿轮——裂纹或断齿（crackedorbrokentooth1×rpm的幅值很高，激发齿轮的具有间距为其转速的边频带的固有频率。时域检测是最适合的方法，每当有问题的齿与配对齿轮的齿进入啮合时，它将显示很明显的尖峰。冲击的时间间隔相应于1/断齿的齿轮转速。图5.54齿轮裂纹或断齿

齿轮——追逐齿问题（huntingtoothproblem）追逐齿频率对于检测大齿轮和小齿轮在制造期间和由于不正确运转产生的故障是特别有效的。虽然能引起相当大的振动，但是由于它发生在很低频率，显著地小于600cpm，所以在振动分析中常常被遗漏。式中N称为组合状态系数（assemblyphasefactor），是小齿轮和大齿轮齿数之间公素因子的积。这个追逐齿频率一般很低。追逐齿频率=5.2.11带缺陷（beltsdefects）带的磨损、松弛和错移（worn，loose，mismatchedbelts）带缺陷的频率属于次谐波型。需要使F-max较低。可能得到3×或4×带频率。常见以2×带频为主。图5.57次谐波带频

带/带轮不对中（belt/sheavemisalignment）在1×产生强烈振动，主要在轴向。主动与从动rpm的幅值之比取决于测量位置、相关质量和框架刚度。关于风扇的带轮不对中，最大的轴向振动总是在风扇的rpm下。

图5.58不对中的类型（鸽趾和角归类于角不对中）

5.2.12电气问题（electricalproblems）电动机、发电机和交流发电机。电气问题是由于不平衡的磁力作用于转子或定子。这些不平衡磁力产生的原因可能是：转子或定子绕组的开路或短路；转子条的断裂；相位不平衡；气隙不均。一般地，电气问题的振动总是在1×rpm，类似于失衡。电气问题的术语FL=电源频率（50/60Hz）；FS=转差频率=；FP=磁极通过频率=

FS×P；P=磁极数。转子缺陷（rotordefects）在转子两边的电流和磁场受干扰，两边的力就可能不平衡。导致径向力，振动。转子条的裂纹或断裂引起这种不平衡力。作用在轴承上的力含有1×rpm和1×rpm±2×转差的频率成分。断裂或裂纹的转子条或短接环，转子条或短接环之间的不良连接，短路的转子叠片将产生具有通过频率边频带的1×转速的强烈振动。裂纹的转子条也常在第3，4，和5次转速谐波两边产生FP的边频带。图5.62高的1×伴随FP的边频带

图5.63伴随FP的边频带的所有谐波转子条的松动在转子条通过频率（RBPF）和/或其谐波两边的2×电源频率（2FL）的边频带。RBPF=转子条数×rpm经常在2×RBPF产生很高的振级，而在1×RBPF却只有很低的振幅。图5.64转子条通过频率

偏心转子（eccentricrotors）产生磁不平衡力。在2FL两边产生磁极通过频率的边频带（FP也作为1×rpm两边的FP边频带）。磁极通过频率FP本身在很低的频率。

图5.65偏心转子

定子缺陷（statordefects）如果定子中有松动或支撑弱点，每次极通过时就会产生阻力。这样产生2×电源频率（2FL），也称为松铁（looseiron）频率。

偏心产生不均匀气隙，导致定向的振动。软脚和基础变形可以导致定子偏心。图5.66定子缺陷

定相问题（phasingproblems）（连接器松动（looseconnector））由于连接器松动或断裂产生的定相问题可以引起过度的2FL的振动，2FL两边具有间距为1/3电源频率（1/3FL）的边频带。图5.67定相问题同步电机（定子绕组松动）（synchronousmotor（loosestatorcoils））同步电机中定子绕组的松动将在绕组通过频率（CPF）产生相当大的振动：CPF=定子绕组数×rpm(定子绕组数=极×绕组数/极)绕组通过频率的两边有1×rpm

的边频带。

图5.68同步电机5.2.13关于流动的振动（flow-relatedvibrations）

叶片通过频率的振动（bladepassandvanepassvibrations）叶片通过频率一般不是破坏性的，但是可以产生大量的噪声和振动，而这些可以成为轴承故障和激起零件磨损的根源。叶片通过频率（BPF）=叶片数×rpm主要由转子和定子之间的间隙问题产生。图5.70叶片通过频率

叶轮梢和蜗壳舌部即扩散管入口之间的间隙。磨损环把轴咬住或者连接扩压管的焊缝断裂。两级（或更多的）泵中有作为附加刚度零件的中间衬套。这些衬套中间隙的增加导致刚度的下降。紊流（flowturbulence）常发生在鼓风机中，由空气通过风机或连接管路时的压力和速度的变化引起。累积长度、管道系统的转弯、奇异的风机入口结构和其他因素引起的管道振动可以是低频激励源。对流动的干扰引起紊流，因此产生随机的低频振动，典型范围是

20～2000cpm。图5.71紊流

旋转失速（rotatingstall）风机和压缩机中发生的一种流体激振。是在一定的低流速状态下，来自叶片的流体的流动分离。有时发生在部分关闭入口风门的系统中。通常表现为转子振动频谱中的低同步频率成分。强烈地依赖于工作状态，一般通过调节工作流体使它消失。在泵中，紊流在叶轮叶梢和扩压器即涡壳边缘之间的余隙空间引起涡旋和尾流。因为压力脉冲撞击叶轮，所以动态压力波动可以以这种方式引起轴的振动。气蚀（cavitation）产生随机的高频宽带能量，它有时与叶片通过频率的谐波重叠。当液体被吸入泵中，压力下降。在压力减少到接近液体蒸汽压力的状态下，液体蒸发。蒸汽泡流入叶轮，压力回升引起气泡的碰撞和冲击。扰乱泵性能和损坏内部零件。图5.72气蚀5.2.14转子裂纹（rotorcrack）为了正确诊断，必须仔细观察从振动幅值和相位得到的全部信息。两个基本症状：

1.

1×轴相对幅值和相位的无法说明的变化；

2.

发生2×rpm的振动频率。许多其他因素，例如负载、励磁电流、蒸发状态或其他运转参数的变化，可能引起1×和2×幅值和相位读数的变化。大型蒸汽轮机中的热风可能引起很高的1×成分。不对中可能引起很大的1×和2×成分。有时，很大的1×幅值与失衡有关。如果不能正确地平衡，那么裂纹可能是故障的原因。

合格区(acceptanceregion)指示正常运转向量位置，描述1×幅值和相位。在瞬变过程分析中，也可以画出2×的合格区，以便提供轴裂纹的证据。图5.74极坐标图6振动故障的修正预知维修程序包含三项基本内容：检测、分析和修正。转子的平衡可以在现场进行，也可以用专用机器。不对中也是有害振动的主要原因。对中的修正也需要特殊的技术。介绍作为控制共振的适当工具动力吸震器（dynamicabsorber）的使用方法。6.1概述6.2平衡（balancing）在制造中，失衡的主要原因：

材料的密度不均；钻孔没有精确地同心；在加工圆和对称形状时，产生缺陷；装配误差。在机器的运转中，失衡的原因：

在风机或泵叶轮周围产生不均匀的沉积物；叶片的损坏或失落；转子在运行中由于温差产生热扭曲。6.2.1平衡的概念（balancingconcepts）需要确定重点（heavyspot）的位置和重量。重点是存在径向多余质量分布的射线位置。可以识别高点（highspot）。高点是轴在旋转时产生最大位移的射线位置。重点和高点之间有确定的关系。对于以低于临界转速旋转的转子，重点和高点在同一位置。然而，在前面有关共振的章中，我们已知在越过临界转速之后，重点和高点可以相隔180°。当一个重物附加到完全平衡的转子上：它以1×rpm的频率振动。被测量的相位稳定。振动幅值是失衡严重性的指标。相位是不平衡位置的指标。如果不平衡重物沿顺时针方向移动一定的角度，那么在频闪观测仪下，基准标志将移动相同的度数，但是方向相反。6.2.2试验配重的作用（effectoftrialweight）采集振动的幅值，相位角。不能充分地提供失衡的严重性和位置的信息。为了得到原始不平衡的完整描述，必须用试验配重干扰转子，确定转子对干扰的响应。试验配重是固定在关于基准标志的特殊位置的已知重量的质量块。作为经验法则，应至少导致30%的幅值和相位的变化。用另一组振动和相位的读数得到不平衡的变化量。得到这些信息之后，就可以使用向量法确定重点的大小和位置。6.2.3平衡方法（balancingmethods）单面平衡（singleplanebalancing）——向量法用于临界转速以下，长径比低于0.5。工作转速超过1000rpm，建议避免使用。长径比大于0.5并小于2，极限是100rpm。记录原始振动和相位读数。画一个向量。图6.1O向量

把试验配重固定在转子的任意位置。测振动和相位读数。合成向量是加试验配重的结果。图6.2O+T向量图6.3

向量T在数学上，以消除向量O的方式移动向量T。移动趋势是大小相等，方向相反。测得向量O和向量T之间的角度为33.7°。在此，为了使向量T与向量O的方向相反，必须沿顺时针方向移动向量T。由于角度测量、定位和其他因素产生的小误差会导致少量残余不平衡。如果残余不平衡小于规定的极限，平衡就完成了。否则，必须重复以上步骤。双面平衡（twoplanebalancing）——向量法当L/D比大于0.5，采用双面平衡。如果在临界转速以上运行，原则上平衡N+2个平面，N是在工作转速之下的临界转速的数目。例如，工作在一阶临界转速之上的压缩机应采用3面平衡法。双面法最少需要3次试车。该过程简述如下：启动机器，记录每个平面的原始幅值和相位读数；选择试验配重并固定在第一个平面上；记录重量和相位角；重新启动机器，测量和记录每一个平面的幅值和相位。然后，拆除试验配重，把它安装在其他平衡平面。再次启动机器并记录幅值和相位角。

6.2.4影响系数（influencecoefficients）试验配重对转子的效应提供了质量变化引起振动变化的信息。重量常数=如果需要平衡已知重量常数的机器转子，那么乘以由于失衡产生的幅值，求出必须附加给转子的重量。这也称为平衡响应系数（balanceresponsecoefficient）。重量常数的单位是重量每幅值（例如，磅/密尔）。单面平衡过程产生一个平衡响应系数,双面过程有4个系数。相位数据被转换成称为反射角（flashangle）的另一个系数。转子的反射角是重点相对于拾振器的位置。这个角按照轴的旋转方向测量。在已平衡的转子上，重点正好在附加修正重量的位置的相反方向。

图6.4影响系数

6.2.5用双通道分析仪的一步平衡（one-stepbalancingusingdualchannelanalyzers）原理对于刚性转子，有一步平衡技术。要求一台双通道分析仪、一个冲击锤、一个或多个加速度计和一个光电转速计。在一步平衡中，带试验配重的运转被机器结构在传感器位置的受控载荷取代，即被冲击锤对机器的捶击取代。分析仪可以在使用跨通道分析功能的同时测量和比较输入载荷（力）和输出响应（振动）。在包括机器的同步成分的频率范围内，力和振动之间具有幅值和相位的关系。6.2.6使用平衡机与现场平衡的对比（useofbalancingmachinesversusfieldbalancing）用平衡机平衡转子在生产过程中进行，在制造之后和最终装配在轴承座中之前。补偿制造误差。修理后的转子也可以用平衡机平衡。现场平衡时，不需从轴承座中拆下转子。拆除会引起长时间的停机。因为使用自己的轴承和传动系统，在工作转速下进行，所以导致振级很小。也可以调整某些现场因素，例如空气动力学、不对中和结构的影响。缺点是必须把平衡设备运到现场，是不方便的。还伴随危险，例如松动的平衡重量从高速转子中甩出。6.2.7平衡机（balancingmachines）静平衡试验台不需要主轴，只能修正静失衡或单面失衡。对于砂轮足够灵敏。成本低和使用安全。硬支撑平衡机具有刚性的工件支架，较低的灵敏度和较复杂的电子装置和组件。要求厚重的、刚性的基础，在上面永久地固定并且标定。相邻的本底振动可能影响测量结果。主要用于要求短暂周期的生产活动。图6.5硬支撑平衡机（IRD平衡机）

立式平衡机用于高可靠性、高精确度要求，或者轴颈之外的转子，例如离合器、飞轮和风机。软支撑平衡机具有柔性的工件支架，较高的灵敏度和简单的电子装置和组件。可以放在任何地方，并且在移动时不干扰它们的标定设置。柔性工件支架形成天然的隔振；因此，邻近的车间活动可以继续进行，而平衡仍可以达到精确的水平。带传动软支撑平衡机总是要比硬支撑平衡机取得更精确的平衡结果。每个修理厂都应该有软支撑平衡机和可能的静平衡试验台高速平衡机为了避免严重的湍流功率损失，叶片转子的高速平衡通常在真空室内进行。集成防爆装置的真空室使得中小型透平机转子的高速平衡和高速旋转试验能够在车间里进行。高速平衡机在平衡时伴随损坏，甚至毁坏转子的危险。采用可以吸收转子突然断裂释放的能量的结构。应用安全“压碎带”，在重大断裂事故中容易修复。平衡机可以广泛地平衡上至8吨，最大直径1.7m和最高转速60000rpm的转子。6.2.8平衡极限（balancinglimits）ISO1940是广泛执行的平衡标准。定义平衡质量等级（G）为：G=e

ω

式中

e=偏心，mm；ω=角速度，弧度/s。9个平衡等级——G0.4，G1，G2.5，G6.3，G16，G40，G100，G250和G630。G0.4最严格，应用于陀螺仪的转子、精密磨床的主轴和电枢等。最宽松的是G630，用于大型和刚性安装的柴油发动机曲轴。一般常用G2.5和G6.3。前者用于透平机转子，后者应用于风机、泵、电动机和通用机器。美国石油协会（API）用比ISO标准严格的方式规定平衡等级一些行业要求使用API标准。设平衡400kg，10000rpm的转子。失衡为10g，50mm。考虑半个平面，所以重量减半为200kg。偏心：角速度：ISO1940规定G2.5用于透平机，符合标准。API指的平衡质量与转子的残余不平衡量有关。式中

W=转子重量，kg；N=转速，rpm。规定每平面允许的最大残余不平衡量g-mmg-mmAPI偏心：

API几乎比ISO严格4倍！

6.3对中6.3.1不对中的后果（consequencesofmisalignment）在联轴器的内部产生摩擦和弯曲力。引起滚动轴承上的异常应力，联轴器的磨损和升温。由于高于设计的循环应力引起疲劳，轴也会发生故障。在轴承上的循环应力引起轴向和径向振动。除过载之外，它们引起的振动传播到设备的其他零件。装备特殊密封件的泵和透平机对于过度振动引起的故障特别敏感。对中精确度取决于机器的类型、转速和要求的可靠性，确定了对中机器所需要的工作量。6.3.2影响对中过程的因素（factorthatinfluencealignmentprocedure）偏心（脱出）的影响（influenceofeccentricity（runout））对中通过基准点实施。机械加工缺陷使轴端成凸轮形或者偏心。把测头指轴端B的千分表固定在轴端A。当带着千分表座的轴端A旋转时，千分表指针的读数就指示轴端B的偏心。纠正方法是把两端结合在一起，然后使两端一起旋转，从而得到轴端的不对中。这个过程避免了轴端或连轴器毂的脱出和偏心的误差。机器机座（软脚）的影响（influenceofbaseplateofmachines（softfoot））如果支撑脚不在一个平面上，轴线位置取决于紧固压紧螺栓的次序。接触情况可用薄垫片或塞尺检查。在新安装，或者基座修改或校正之后，要保证机器脚在同一平面。要连接的机器，支撑平面必须尽可能地平行。允许的公差值一般是0.1mm。在某些重型机器中，即使支撑脚不在同一平面内，也可能无法检测脚下的间隙。对于软脚的简单试验是安装有一些剩余偏心的千分表。这时，在一个前脚下面放置垫片，然后记录读数。然后，拿出垫片并且把它放在另一个前脚下面。读数应该是相同的。同样的步骤必须在后脚重复地进行。另一种方法是把千分表测头放在垂直方向。然后用螺栓把机器紧固在基础上。每次一个地放松每一个螺栓，用千分表记录差值。任何总是比其他高的读数就是该处软脚的指示器。在脚下放置厚度适当的垫片（大于间隙的）可以使软脚固定。机器轴向位置的影响（influenceofaxialpositionofmachines）轴端的位置指轴端之间的距离（distancebetweenshaftends）（DBSE）。大多数联轴器对允许很大的公差。对于柔性盘联轴器，轴向位置误差使柔性盘承受应力和减少寿命。也可能产生轴向推力。如果X是对联轴器推荐的DBSE，当输送产品温度范围为100～200℃，采用X+0.5mm。在200～250℃时，应为X+1mm。电动机轴的浮动中心应该是零轴向偏差的位置。转子的浮动极点和浮动中心都应标记。支架的影响（influenceofbracket）特别是隔板联轴器，应该做垂度检查。当对中支架夹在一个联轴器毂上并伸到另一个毂时，下垂倾向可以改变千分表的读数，导致曲解和误差。对于长度超过25～30cm的支架，必须提供附加刚度来减小垂度。在垂直的机器上，不需要检查。支架垂度检查方法。把支架安装在刚性管子上，在最高位置把零点调到中间，然后从最高到最低滚动管子。记下最低位置的读数。总垂度是支架垂度的2倍。为了限制用于检查垂度的管子本身下垂，应按表取跨度。6.3.3对中技术（alignmenttechniques）适当方法的选择以机器的类型、转速、机器的重要性、维修策略和对中的公差为基础。

如果在其结构中没有易损坏的零件，仅仅使用直尺就可以平衡转速低于1500rpm，以及较低功率的机器。对于转速为3000rpm及其以上，功率在20kW～1MW的中等范围，并且安装了例如机械密封、膨胀波纹管等易损零件的机器，应对中到0.1mm以内。有必要使用例如千分表和残余误差很小的方法。使用千分表对中的规则（alignmentconventionsusingadialindicator）测头向里压，顺时针，指示正读数。测头差不多压到其中间位置。可以转动表盘，使零刻度与表针匹配。建议从始点轻推测头，以保证它没有卡住并且得到可重复的读数。在背向驱动机，面向从动机的情况下。相应地记录左和右读数。对中用的杆件（shaftsetupforalignment）杆连接必须简单并且刚性好。避免磁性夹具，因为这种固定方式不可靠。选择支架的指导原则是刚性好，垂度小。图6.11对中用的杆件图6.12对中支架

不对中的类型（typesofmisalignment）不对中由于倾斜和偏移引起，二者结合。倾斜取决于千分表描述的直径。角不对中：真实的偏移为千分表读数减半。图6.14径向不对中（同轴度）

图6.13倾斜(对应)

双表对中法（twodialmethodofalignment）1.

放松联轴器螺栓，测量倾斜时不产生约束。2.

在垂直和水平平面测量径向偏移。千分表放在上（12点）的位置，把零刻度转到与指针一致。两根轴都手动一整转，在4个位置记录读数。图6.16千分表设在上的位置图6.17密尔单位的读数3.重新调整夹具和千分表测头，在两个平面测量倾斜。千分表再次旋转一整转，每四分之一记录读数。4.把径向和端面读数转换成适当的垫片厚度，通过填加和撤出垫片调整对中。图6.18

千分表设在上的位置图6.19“F”表示端面读数对中实例泵固定（FM），电动机填垫片（MTBS）。千分表测头到电动机前脚（FF）的距离记为“A”。后脚（RF）的距离记为“B”。需要垂直平面，水平平面的计算。图6.20垫片的计算

垂直平面的计算（calculationsforverticalplane）1．偏移的修正设上和下位置的偏移读数分别是0和－5密尔。如果测头在电动机（MTBS）上，负号说明电动机轴比泵轴高。

密尔应从前脚和后脚撤出2.5密尔的垫片。

2．倾斜的修正

设上和下点的读数分别是0和－2密尔。如果测头接触电动机连轴器毂的后面，负号说明联轴器下点的间隙比上点的窄。千分表画了一个5英寸的圆。=0.4千分之一弧度x=8×0.4=3.2密尔y=18×0.4=7.2密尔（均加垫片）

图6.21

X和Y值的计算d1=5英寸p1=0－(－0.002)=0.002英寸垂直对中计算的结果在A点：偏移计算——撤出2.5密尔的垫片。倾斜计算——填加3.5密尔的垫片。于是，在电动机的前脚下面插入0.7密尔的垫片。在B点：偏移计算——撤出2.5密尔的垫片。倾斜计算——填加7.2密尔的垫片。于是，在电动机的后脚下面插入4.7密尔的垫片。

水平平面的计算（calculationsforhorizontalplane）从电动机的后面看，左边是初始读数，右边是最终读数。偏移计算：左读数：＋1密尔；右读数：－6密尔。因为千分表测头在电动机轴上，负的右读数表示电动机轴线在泵轴线的左边。偏移=

密尔把电动机的轴线向右移3.5密尔。角计算：当千分表测头接触电动机连轴器毂的后面，

p1=4－(－6)=10英寸

d1=5英寸于是，

=2千分之一弧度因此：

x=2×8=16密尔；

y=2×18=36密尔。——左移。

图6.22

角计算在A点：偏移计算——右移3.5密尔。倾斜计算——左移16密尔。于是，左移12.5密尔。在B点：偏移计算——右移3.5密尔。倾斜计算——左移36密尔。于是，左移32.5密尔。水平对中计算的结果这种方法的局限需要计算，这在现场可能有困难。缺少经验的技术人员可能感到困惑。计算、支架垂度和千分表读数误差。如果有相当大的轴向浮动，角读数可能是错误的。轴的垂直垫片修正应先于水平修正。一旦调整好垂直垫片，就应紧固螺栓，然后迅速进行垂直平面读数的试验，确认精度。如果精度符合要求，就可以放松螺栓，用定位螺栓（如果被提供）做水平对中。三表对中法（threedialmethodofalignment）双表法中，端面读数时，如果有轴向移动，就会得到错误的读数。三个千分表。Fm——测量倾斜的千分表；Fr——作为倾斜测量基准（测头相隔180°）。把千分表设置为零，然后把轴转过180°。倾斜引起的端面读数：图6.23

三表对中装置颠倒千分表对中法（reversedialmethodofalignment）一般用于双联联轴器。优点精度不受轴的轴向运动影响。当两根轴一起旋转时，联轴器毂上的脱出不影响测量结果。几何精度优于双表法。测量对中时，联轴器不必打开。垂度和温升的修正可以结合在一起。图6.24

颠倒千分表法图6.25

使用颠倒千分表法的装置图6.26

千分表随夹具旋转180°图6.27

千分表A上包含垂度的读数千分表A的读数是：上：0；下：+20。垂度修正之后的读数应为：上：0；下：+14。水平读数不受垂度的影响。千分表B的垂度检查读数：上：+18；下：－6。对上、下读数加6密尔：上：+24；下：0。因为显示的千分表读数是不对中值的2倍，因此：千分表A径向偏移7密尔。千分表B径向偏移12密尔。图6.28

千分表B上包含垂度的读数图6.30

角不对中的值图6.31

显示直线延伸到OB的图注意——热膨胀的补偿被连接机器的热膨胀不同，轴产生与其“冷”的静止位置的相对位移。导致对中状态的恶化，除非采取适当的补偿量。如果厂家没有提供热膨胀的说明，可以使用以下指南。线膨胀长度增量的公式为：

式中

L=基础到中心线的高度；

α=材料的热膨胀系数；

dT=环境温度发生的变化值。也可以用近似法则快速地确定热膨胀的大小。该法则规定：

l对于100℃的温升，1m长度膨胀1mm；。

l增加总量的20%。激光对中（laseralignment）千分表对中可达到相当高的精度，但是要求技能、训练和经验。容易产生误差并且要花费大量的时间。使用激光对中逐渐成为绝大多数机器的首选方法。一些激光系统产生很好的垫片修正数据只需要轴旋转不到四分之一转。这些系统有嵌入的对中公差，因此不需要专家来判断残留的不对中量。激光束可以长距离穿越，因此可以比较容易地对这样远离的机器进行很精确的对中。6.3.4对中公差（alignmenttolerance）机器不得不剩下一定的残余不对中。CSIUltraSpec—EasyAlignManual提供了安全的残余不对中值。这些值以机器的工作转速为基础。图6.36对中公差

6.4用动力吸震器的共振控制

（resonancevibrationcontrolwithdynamicabsorbers）共振不能被消除，但是是可以控制的。所有的机械系统都有固有频率。如果固有频率由于多方面的因素发生变化，或者由于某些原因偶然与工作频率一致，就会发生共振。有时，衰减系统可能是一个简单的解决方案，但是，可能对机器及/或其零件做费用很高的修改。吸震器弹簧-质量系统被附加到主质量块。在先前的共振频率下，主质量块的运动减少到零。主质量块的能量似乎被动力吸震器“吸收”。即使振荡器都没有阻尼，吸震器在这个共振频率的运动也是有限的。图6.37共振控制

图6.38动力吸震器

原因是变成了两个自由度的系统。共振频率不等于主质量块（吸震器也是）单独时的初始共振频率。如果机器正常地不在新固有频率下工作，可能不是问题，但是在启动和停车的期间，很大响应能够产生问题。两个自由度的系统具有两个固有频率，相应于系统振动的两个固有模态。在低频模态（频率低于初始固有频率）下，初始质量块（M）和吸震器质量块（m）运动方向相同。在高频模态下，两个质量块的相位差180°。6.4.1动力吸震器的设计（designingadynamicabsorbers）可以使用简单的公式设计动力吸震器。激发共振的动力级别一般是未知的，因此一些少量的现场调整是必要的。

把动力吸震器的固有频率设计在特定方向。

图6.39动力吸震器的设计计算

6.4.2动力吸震器的应用（applicationsofdynamicabsorbers）对于每次启动和停止时反复通过结构共振的机器，为了减小损害而使用动力吸震器。其他分析技术不行的情况下，验证共振问题。例如，不能停下机器和做波德图或“碰撞”试验。可以在运转时临时附加动力吸震器。如果在调整之后，振动的幅值减小了，就确实是共振问题。如果振动问题不是由于共振产生的，附加的动力吸震器能够增加共振问题。可以用C形夹具或螺钉固定临时动力吸震器。如果减轻了振动，就可以留下，直到固定永久吸震器。

油样和微粒分析7.1概述

分析润滑剂状态，监测设备状态。提高设备的可靠性，减少意外故障和停机。磨损机理导致机器零件的劣化。对磨损碎片的识别和分析可以查明磨损的类型、来源。用油样分析特别应用于低速重载的机器，例如柴油发动机。选择适当的识别异常磨损微粒的试验。7.2油的基本知识润滑剂一般含有基础油。基础油一般是石油起源的。主要来源：原油的精炼；具有润滑剂理想性质的相对纯净成分的合成。7.2.1矿物油（mineraloils）从原油开始，制造基础油的典型过程：分馏轻质沸腾材料，例如汽油、喷气发动机燃料、柴油等。去除杂质，包括芳香族化合物和极性化合物。蒸馏，产生理想的基础油黏度等级。脱蜡，提高低温流动性。精制，提高抗氧化性和热稳定性。7.2.2合成油（syntheticoils）基础油的另一个来源是原始材料的合成。合成材料的定义：“为了有目的地生产具有某些预知性质的高分子量流体，由低分子量材料的化学反应制成的产品。”合成基础油三种最常用的类型是：

1.

聚α烯烃；

2.

有机酯；

3.

聚乙二醇。特殊的有磷酸脂、硅树脂和聚苯脂。合成润滑剂的优点低温流动性好，流动点低；原始黏度指数高；氧化安定性好；闪点、燃点和自燃点高；挥发度低；

无腐蚀性和无毒性。合成材料使用的温度范围一般比同样黏度范围的石油基润滑油宽。为了得到必要的高温挥发度和低温黏度性质，当买不到适合的石油基油的时候，可以把某些合成润滑油基础原料与石油基油混合。7.2.3添加剂添加剂（additives）定义为给基础矿物油带来新性质的材料。混合添加剂的数量和类型取决于要求的特性。清净剂（detergents）（金属分散剂（metallicdispersants））抑制整个系统的沉淀物，保持机器零件的清净。使沉淀物维持悬浮的形式，消除和中和有害的生成物。在金属表面形成保护层，防止油泥和积炭。减少酸性材料的产生。典型应用是柴油和汽油发动机。无灰分散剂（ashlessdispersants）使润滑剂中的有害生成物悬浮和分散。中和了这些生成物的影响。有害生成物包括污染物，例如灰尘、水分、燃料、加工材料，以及润滑剂劣化时的生成物，例如碎片、积炭和氧化物。典型应用包括柴油和汽油发动机油、传动液、动力方向盘液和某些齿轮油。防锈剂（oxidationandbearingcorrosioninhibitors）

生锈和腐蚀是金属表面受到氧和酸生成物侵蚀的结果，由于水和杂质而加速。防锈剂能中和酸性物质，并且在滑动表面形成保护膜。抗氧剂（antioxidants）抑制高温工作条件下的氧化。也称为氧化抑制剂，通过把氧化生成物转变成良性产物的化学变化阻碍氧化过程。几乎所有的润滑油产品都不同程度地含有抗氧剂。黏度指数改进剂（viscosityindeximprovers）改进黏—温关系。在高温下保持润滑能力。在低温时，基本原料的温度性质起主要作用，而在高温时，黏度改进剂维持正确的黏度倾点降低剂（pourpointdepressants）提供低温时的重力流动性质。在低温时阻止蜡的形成。在很多配方中，特别是含有黏度改进剂的，补充倾点降低剂是不必要的，因为其他添加剂也有降低倾点的性质。极压，抗磨添加剂（extremepressure,anti-wearadditives）

提供必要承载能力，在边界润滑条件下防止运动零件的胶合。消泡剂（foaminhibitors）抑制泡沫的形成。恰当的添加量是极其重要的。过量的消泡剂也可能导致过多的泡沫。乳化剂（emulsifiers）乳化剂减少油的表面张力。破乳剂（demulsifiers）

减少形成乳液的趋势，促使油与水的分离。抗雾剂（mistsuppressors）

减少油雾的生成，油雾是一种环境污染源，并且造成油的损失。增稠剂（tackinessagents）增加对金属的粘附力和粘滞性。抗菌剂（biocides）

剂抑制细菌和真菌。工业用润滑剂的类型矿物基油与特殊的添加剂混合从而适合于特殊的应用：汽车润滑油（汽油、柴油、特种油）；齿轮和传动油；曲柄轴箱油；汽轮机油；热处理用油；热载体液；液压油；切削液；铁路用油；冷冻油；防锈油；橡胶加工用油；纺织机械油；特种油。7.3视情维修和油样分析

（condition-basedmaintenanceandoilanalysis）1940年代，美国西部的铁路公司用光谱分析设备和物理试验监测机车发动机的润滑油。1980年代，大多数北美的铁路公司把油样分析作为视情维修程序的基础。1950年代中期，美国海军采用光谱测定技术在飞机上监测喷气发动机。RollsRoyce也用油样分析做了监测其喷气涡轮机的实验。美国陆军和空军从1950到1960年代初一直执行油样分析的程序。1990年代。在振动监测上增加了油样分析，改进状态监测程序。振动分析可以检测共振，油样分析检测共振的能力不足。振动分析在检测油润滑滑动轴承方面，无论是检测磨损，还是评定严重性，都不如油样分析。例如，两种分析技术在核电厂的综合应用。显示了它们的实力及其结合使用的重要性。根据机器和预计的有缺陷状态的类型，可以把油样分析作为唯一的状态监测手段，或者与振动分析程序结合使用，或者不用。7.4油样分析程序的建立

（settingupanoilanalysisprogram）7.4.1设备检查（equipmentaudit）设备的关键程度对选定的设备，安全、环境因素、停机代价、维修成本和机器的历史记录是机器的决定性因素。设备元件和系统识别包括关于机器和了解其复杂性的全部信息。工作参数定义机器的操作窗口。包括流量、压力和温度极限。工作设备的评定为了识别零件的外观检查。必须记录工作的温度和压力、负载循环时间、旋转方向、转速、过滤器指示器和其他因素。工作环境恶劣的环境和环境污染使润滑剂的性能劣化，最终导致设备的损坏。必须记录环境条件，例如平均温度、湿度和任何可能的污染物。维修历史记录了解从前由于磨损和润滑问题产生的机器故障，以便建立新的指标和极限。取油样的位置应在便于安全、轻松地取样。为了准确地提供机器状态的信息，油样必须有典型浓度的磨损微粒。油试验实际的油试验包括物理性质、化学性质、污染和磨损微粒的检测。特殊设备试验监测和预测润滑剂和设备状态。额外试验验证润滑剂变化的根原因。新油的原始资料提供润滑剂物理和化学试验的起点。根据工作条件和时间的变化，调整润滑剂的指标和报警值。指标和报警可以用原始设备制造厂（OEM）的极限和标准。在很多场合，根据经验是确定机器的完好性或润滑剂状态的最好方法。数据库的开发组织设备的信息和收集的油样分析结果，以及特殊机器零件的指标和报警指标。应当是用户界面友好的，并且灵敏地显示机器的状态。7.4.2润滑剂检查（lubricantaudit）对润滑油也必须在整个寿命周期内以固定的时间间隔取样和检查，以保证它们满足预期的功能要求。对润滑剂的要求设备检查提供设备制造厂指定的润滑剂类型。这里包括检查润滑剂是否符合说明书的试验，例如检查黏度与工作温度的关系。润滑剂的供应商有信誉的供应商。为了检查供货的质量，应对润滑剂取样并且做试验。油的保管有组织的方法，例如贴标签。使用时先进先出，避免润滑剂因超过一定时间而劣化。装卸与分配避免污染、混合或损耗。要记录润滑剂的排空、加满和置换。废油必须以安全的方式处理废油。正确的标签，并且在标签上指明处理方法。原始读数是在很短的期间内采集的正常的设备和润滑剂参数。设备评价附有有关的机器数据，才能指示不正常的原因和某一个变化的根原因。取样表明取样的方法和设备。目的是得到与机器及其润滑剂中发生的变化一致的敏感油样。试验为了提供与机器状态有关的结果，规定必须进行的试验类型。额外试验只要油样分析检测到一个被测量参数的异常，就应当用额外试验来验证。这是为了保证可重复性和以诊断的观点分析而附加的试验。数据的输入、检查和报告所有油样的结果必须录入数据管理系统。定期检查趋势，并且与原始数据做比较。定期报告，在报告中包括建议的列表。报告中应记载试验的频率和需要的改进。7.4.3监测（monitoring）常规监测固定的时间安排，规定的数据采集的时间间隔。路线路线是为了取样排列的机器顺序。监测频度取决于设备和润滑剂的类型。可以根据程序的成熟程度或观察到的状态劣化情况而改变。试验目的是确定设备的当前状态。如果异常，立即进行额外试验，采用其他诊断技术确认异常的趋势。大修后的试验大修或更换关键零件之后进行，保证问题得到了纠正。获取新的原始值和检测可能的早期损坏状态。数据分析获取关于具体机器的大量信息。根据经验和对工作状态的了解解决问题。解决未知原因的重复性问题，从而得出故障的根原因。报告路线、额外试验和根原因分析都应记录和写出报告。概述识别的异常状态和需要的修正措施。归档。报告的组成

具体设备的识别；样本的数据；报告的数据；分析者的姓名；设备和润滑剂的当前状态；建议；样本试验结果的数据；特别值得注意的地方。用计算机化系统提供报告，可提供机器状态的综述报告。程序的评价状态监测和预知维修程序的主要功能是检测影响安全、生产指标和维修预算的故障的发生。程序的成功率可以按照被监测的机器数和被防止的故障数衡量。只有财政效益得到证明，程序才能得到继续的支持并且不作为削减成本的措施被缩减经费或终止。为了完善油样分析程序，与正确执行程序有关的全部成本效益都要求写入文件。7.5油样分析——取样方法获取不污染的油样是油样分析的关键。取样的方法、器械、附件、步骤和取样频度决定油样的信息量，决定结果的可靠性。设计取样程序时，应集中注意力的关键因素是：最佳位置——在许多情况下，是机器特有的；最好的工具——真空泵、取样瓶、取样阀、捕油器等；最少的污染。7.5.1取样口的位置（samplingportlocation）图7.1取样口的位置主取样口采集常规油样。检测磨损微粒、油的污染物，试验油的物理和化学性质。普遍放在油箱或油池上游的单一回油管路上。副取样口在个别零件的下游取样。在润滑系统中隔离上游的零件。例如，放在油泵的下游和轴承个体的排油管路上。主取样口的样品不显示劣化的趋势，就不需要副取样口的取样。主取样口指示流向滤油器的东西。副取样口显示流出滤油器的东西。因此，也可以用副取样口监测滤油器的性能。7.5.2取样（sampling）

下悬管取样（drop-tubesampling）是一种简单和最便宜的采集油样方法。必须认真仔细。在取样时，油液暴露在环境下。空气传播的污染物可能进入油中，从而引发故障。在齿轮箱上使用下悬管法的注意事项：可能把塑料管推入齿轮箱。需要大量地冲洗。难于从同样位置取得始终如一的样品。采集高黏度油液时有问题。取样阀（samplingvalve）类似于单向阀。阀通常是关闭的，直到取样口适配器用螺丝拧紧或被推动为止。有防尘盖，防漏的O形圈。一端有软管倒锥插头。在超过13MPa的压力系统上取样，应采取安全的措施。使用手持减压阀，可以把35MPa减少到0.35MPa以下。捕油管适配器（trappipeadapters）在必须从垂直管取样时使用。油液一般沿着管壁盘旋。捕油管临时以水坝的形式保存少量的油。从这个水坝收集来自管路的油样。油样瓶（oilsamplebottles）由ISO3722标准，洁度等级的分类：清洁——大于10微米的微粒少于100个/mL；很清洁——大于10微米的微粒少于10个/mL；极清洁——玻璃瓶在“清洁”的环境下清洗和干燥。

一般选择“清洁”。“极清洁”没有必要，因为瓶子在实验室外面一打开，就失去了“极清洁”的面貌。灭菌和消毒的瓶子对于油样分析没有意义。只保证没有细菌，而且与油样分析无关。取样口的识别（sampleportidentification）应在取样口贴耐腐蚀标签。必须包括的项目是取样口ID（标识符）；机器ID；润滑剂ID；清洁度等级指标。条码标签也是标记取样口的好方法。ISO4406的微粒数标准

ISO微粒污染代码建议通过把微粒计数的结果转换成等级或代码的形式做微粒计数的数据报告。例如，用5/15代码系统，2-范围，100毫升累计计数用ISO14/12的代码将显示油样中有大于8000直到16000个微粒等于或大于5微米。有大于2000直到4000个微粒的尺寸等于或大于15微米（查表）。7.5.3减少油样的污染（minimizingsamplecontamination）要极其小心地防止大气的成分污染油样，否则，对污染物的识别是极其困难的。减少污染的技术包括：保证瓶的清洁度；瓶附加取样管装置（瓶盖从不打开）；充分进行取样阀冲洗；便携式取样装置的经常清洗/冲洗。上述步骤的微小偏差都会损害油样分析程序的完整性。有许多采集油样和防止外部污染的创造性方法。7.6油样分析——润滑剂的性质（lubricantproperties）一种油样分析是对润滑剂本身，另一种是对其中污染物的分析。油在本质上是化学流体，通过许多物理和化学性质被分辨。如果只关心油润滑方面的问题，就不必对全部的性质都感兴趣。通过试验的结果了解油的状态影响设备功能的可能性。7.6.1外观，颜色和气味通过感官印象完成：

混浊度指示水分的存在。

悬浮的杂质可以指示磨损。

泡沫可以指示涡流或消泡剂的损耗。

煳味或辛辣味可能是氧化的迹象。由于氧化或总污染，一般为淡黄色的清亮的油可能显出暗红色。7.6.2无机酸度这项试验为了消除水溶性强矿物酸。7.6.3有机酸度检测有机酸的存在（水不溶性的，但是溶于酒精）。酸可能作为附加成分存在，也可能在氧化时生成。7.6.4总酸度无机酸和有机酸的总和。试验结果称为中和值（neutralisationvalue）或总酸值（totalacidnumber）(TAN)。TAN指示油与碱性试剂反应的能力。系统的酸值随着时间增加。某些污染物也增加酸值。用mgKOH/mg-油表示。7.6.5比重（specificgravity）如果怀疑油中被粗劣地掺入或轻或重的次品，就做这项试验。关于润滑性能没有实用性。

7.6.6运动黏度（kinematicviscosity）运动黏度可能是润滑剂最有意义的性质。黏度由于氧化而增加。增加速度决定于：与空气接触的程度；很高的工作温度；产生催化作用的金属，例如铜、铁、铅、锌，和湿气。黏度增加伴随着酸度的增加。黏度降低的原因可能是：低黏度油的总污染；被例如燃料的轻质烃稀释；添加黏度指数改进剂。当油的黏度由于轻质烃的稀释而降低时，油的闪点也一起下降。在两个温度