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。 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限

2、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 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 Exper t 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，

3、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。 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。 Exper t 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

4、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 Tech CCT：Condition Checking Tech CMT：Condition Monitoring Tech PDT： Precise Diagnosis Tech CIT： Condition Identification Tech CPT：Condition Prognosis Tech Exper t

5、 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 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 Exper t 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 Exper t 郑州恩普特设备诊断

6、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。 d f d t T Dd 2 sin rms V rms V Exper t 郑州

7、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 p V rms V av V pparrms VVVV707. 0 2 2 2 2 f Exper t 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

8、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 - 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。 Exper t 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

9、相关，轴心轨迹等。 Exper t 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 Exper t T T xx xxtxxp xp x Txx lim 1 limlim 00 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频域分析又包含有： 幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。 Exper t 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 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公

10、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。 Exper t 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

11、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”。 Exper t 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

12、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。 Exper t 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 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

13、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

14、等等。 5.主要资料档案资料主要资料档案资料 Exper t 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

15、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

16、振的常设测点。 Exper t 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

17、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。 Exper t 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。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

18、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

19、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。 Exper t 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。 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

20、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。 Exper t 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 压电式加速度传感器的几种安装形式 Exp

21、er t 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位不但增加了信号传递通道上的界 面，而且传递距离最长，信号能量

22、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。 Exper t 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析进行振动测量与信号分析 1.

23、 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，每个测点按方向整理，用图形

24、或表格表示，这样做有利于抓住 特征，也便于发现一些问题。 Exper t 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、所需

25、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。 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公

26、司培训资料郑州恩普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）。 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州

27、恩普特设备诊断工程有限公司培训资料 一一. 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

28、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。 Exper t 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

29、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。 Exper t 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

30、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） 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

31、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因及其频谱特征 Exper t 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 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训

32、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 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

33、均匀或在临界区停留时间长 Exper t 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 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、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 Exper t 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

34、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 Exper t 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

35、 其它识别方法 明显不明显不变不变不变 振幅突然增 加 Exper t 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 n超速、超 负荷运行 n零件局部 损坏脱落 转子受腐蚀 疲劳，应力

36、 集中 表7 转子部件缺损的故障原因 Exper t 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 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 Exper t 郑州恩

37、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 Exper t 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

38、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 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 Exper t 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

39、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 2 1、 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 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 Exper t 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

40、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 转子不对中的故障原因 Exper t 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 转子对中不良 轴承安装缺陷，两半轴瓦错位，单边接

41、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 Exper t 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 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 油膜涡动的振动特征 12345678 特征频率 常

42、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 Exper t 2 1 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 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

43、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 Exper t 2 1 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

44、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 n 2 Exper t 2 1 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 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 油膜振荡的故障原因 Exper t 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 12

45、345678 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 Exper t 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

46、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 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资料郑州恩

47、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 （0.5 20Hz） 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 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 Exper t 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 123

48、4 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 Exper t 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

49、 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 Exper t 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 转子与静止件径向摩擦的故障原因 故障 来源 1234

50、 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 Exper t 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 （0 40） （4050） （50 100） 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

51、量 区域 1 （次谐波） 1不稳径向杂乱 不 稳定 正 进动 改变 Exper t 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 Exper t nt 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

52、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 超转速、超 负荷运行 配合件蠕变 Exper t 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 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限

53、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 Exper t 郑州恩普特设备诊断工程有限公司培训资

54、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 Exper t 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

55、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 Exper t 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 生偏隙 Exper t 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

56、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2 2、 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 Exper t 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 Exper t 郑州恩普特设

57、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 Exper t 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 Exper t 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

58、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

59、例，故障典这个实例，故障典 型，过程完整。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。 Exper t 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，

60、功 率率75kW，结构简图见图，结构简图见图4-8。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