设备故障诊断技术

1、7Z0设备状态监测与故障诊断技术基础知识郑州恩普特设备诊断工程有限公司F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。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:(1)保证设备安全，防止突发事故;(2)保证设备精度'提高产品质量;(3)实施状态维修，节约维修费用;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么厂振动诊断的基本本知识歹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

2、化的过 程。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。只要是运转的机器，都或多或少地发 生振动，因此，振动诊断在种诊断方 法中所占的比例最大，一般可达60%- 70%o按振动频率分类低频振动：f < 10 Hz机械振动中频振动：f = 10-1000 Hz高频振动：f > 1000 Hz振动的一般分类厂施站丘戏（丘型波步为卫 的I匕法既）"廿 4aVAaf g侍131讥捉总 冬带硬曲的的 伍撮动1揪动I加平鬼紬讥濡劝：持环旳Rttf'liV幼Q：g柑的初Life劝 I曰$尹乡振动三要素及其 "一在振动诊断中的应用构成一个确定性振动有3

3、个基本要素,即振幅、频率于和相位弘当然，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。乡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 都是用振幅来表不的。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 动标准值不同。当频率和频率一定时，相位的大幅偏 移就是故障（异常）的征兆。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

4、别。I血箭（做谱观斟）信号处理的基本方法有：时域分析，畐龙分阪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 幅值夫小;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r时域分析又包含有：波形图，自相关，互相关，轴 心轨迹、轴心位置等。hrEr4««?H齿轮故障波形图具有明显的冲击特征频域分析又包含有:f 幅值谱，功率谱，倒频谱等。013 I1020Flin50rot-60014M>D I4DD如华:Hzinix)/倒谱上的谱线是幅

5、值谱丰的I周期性谱线族相域分析包含有：相位谱等旷另外，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。三维谱阵图是分析机组转子一支撑系统 动力学特性和非稳定区域监测的主要工 具。所谓细化谱，就是把一益频的某部分频段总频 率轴进行放大后所得到的频谱。

6、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”。般的频谱图其某频段的细化谱hl证等和时編雕施和决策验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：1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Up $土 ij as $口 心勺 iwI 一原动机（电动机）II

7、一传动系统III工作机（引风机）、一电动机滚动轴承 乡02）必须查明各主要零部件（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一 一 一 - 0 0主要了解以下内容；1) 各主要零部件的运动寿式;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;nr3) 转子运行速度:低速(< 10 Hz)、中速 (10-1000 Hz)还是高速(>1000 Hz),匀速 还是变速等等1）载荷性质：均载还是冲击载荷'

8、; 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搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。设备原始档案资料、设备检修资料、设 备故障远录档案等Q二. 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。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：。这样可以减少信号在传播%遣含于诊断冒的符合安全操作要求因为测量时，

9、设备在运行，因此需要注意安全问题4)（厂1）对振动慶映巒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）最好让信号成亶线传播 途的能量损窦2）3）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Q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

10、口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测 点乡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） o垂直一般来说水平振动幅 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 的现象，并伴随着高 次频率成份。h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9通常可采取以下几种商法；1）根据经验，估计各类常见多发故 和振幅2）根据结构特点、性能参数和工作原理IF算出某些可 能发璧的故障特征频率3）广泛搜集诊断知识，掌握些常用设备的故障特征频率和相

11、应的振幅大小。乡03. 确定测量參数经验表明，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：低频振动采用位移;rnSSLA频振动(1Q-1 OOQte)采用速度;高频振动(>1000Hz) 采用位移©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©04. 选择诊断仪器测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，

12、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lO-lOOOOHz 或黄宽一些。对手预示敌R章来说，高两歳分是一个重要 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。对多数机械来说，其 振动水平通常是随频率变化的。7Z07Z0nun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

13、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Q在现场主要是使用压电式加速度传感器测量轴承的绝对振6.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“万事俱备”。乡0三. 进行振动测量与信号分析1 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

14、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92.撮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。乡03.数据记录辕理sa测量数据一定要作详细记录9记录数据 要有专用的表格，做到规范化，完整而不遗S3 最好将数据分类整理每个测点按方向 I图形或表格表眾，遞样做有利于抓 住特征也便于发现一磐间题乡0四. 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

15、，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。乡0五. 做岀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、所需要更换的零部件等©311六. 检查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

16、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课，争取在下一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

17、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）。一.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机械，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111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

18、转子。柔性转子转子的转速咼于其本身第一阶临界转速的转子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）及其借频或分频9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。1）同步振动同步振动一一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Ini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

19、等等。3）超异步振动超异步振动一一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。1）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

20、量创造条件，在 改变转速的过程中测量机器的振幅值。表1 炎转机械坎障的来源及主要原因故障来源主要原因设计、制适1. 设计不多，动态特性不良，运行肘发生强迫. 振动或自激振动2. 结构不合理，有应力集中3. 工作转速接近或掠入临界转速区4. 运行点接近或彖入运行非稳之区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二坎障来源主要原因安裝、维修1. 机器安装不当，零部件错住，预负椅犬2. 轴糸对中不良（对轴糸热态对中考虑不够丿3. 机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对住置丿调 整住置不当4. 管道压力大，机器在工作状态下欢变了动态特性和安

21、 袈精度5. 转子长期放置不当，玻坏了动平衡精度6. 安装或维修工程戒坏了机器原有的配合性质和精度运行操作1. 机薜在非设计状态下运行（如超转速、超负荷或低负 荷运行丿,改变了机器工作特性2. 润滑或冷却不良3. 淡转体局部损坏或结垢4. 工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等丿不 多，机器运行失稔5. 启动.信机或升吟速过程"粽作不当，暖机不够，热彫" 胀不均匀或在临界区停霧肘间长故障来源主要原因机器恶劣1. 长期运行，转子挠度增夬2. 炎转体局部损坏、脱洙或产生裂纹3. 零、部件虜损、点蚀或庸蚀等4配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等， 坡坏了紀合性质和精度5.机器

22、基础沉降不均匀，机器壳体变形12345678特征频率當伴频率振动稳定性振动方向相佞特征轴心轨迹进动方向矣量区域IX稳:t径向-稳楚桶圆二正进动不麦蔻2 转子质量偏心的振动特征表3 转子质量偏心的做感参教123456振动随转 速变化振动随负 荷变化振动随油温 变化振动區流 量变化振动随压力 变化其它识别方法朗显不朗显不变不变不吏低速时振幅 擋于春表4 转子部件缺损的振动特征12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相佞特征轴心轨迹进动方向矣量区域IX突发性增 丸后稳定径向突变后 稔定.桶圆正进动突变后稳定表5 转子部件缺损的做感参数123456振动随转 速变化振动随负 荷变化振动随油温

23、变化振动區流 量变化振动随压力 变化其它识别方法朗显不朗显不变不吏不吏振幅突然增表6 转子质量偏心殆坎障原因坎障1234来源设计、制佥妄裝、维修运行.操作机器劣化主要原因结构不合理， 制佥误差丸， 材质不均匀， 动平衡精度低转子上零件妥裝错住转子回转体 结垢C例如 压缩机流道 內结垢丿转子上零件配合松动表7 转子部件缺损的坎障原因坎障1234来源设计、制造.安裝、维修运行、操作"机劣化主要F'因结构不合理， 制佥误差大，转子有较丸 预负荷1. 超速、起 负荷运行 乞一件局部 损坏脱落转子受庸蚀 疲势，应力 生虫12345678特征频率常伴频率振动稳走性振动方向相佞特征轴心轨迹

24、进动方向矣量区域IX2X稳之径向、 轴向稔定桶圆正进动矣量起始点 丸，随运行 继续增大蔻9 转子弓形弯曲的敘感参数123456振动随转 速雯化振动随负 椅变化振动随油 温变化振动随流 量变化振动随压力变化其它识别方法朗显不朗显不吏不吏1. 机器开始升速运行 肘，在低速阶段振 动幅值就较大2.別阳4子两端相隹差 180。软10 转子临时性弯曲的振动特征12345678特征频率常伴 频率振动稔定性振动方向相住特征柚心轨迹进动 方旬矣量区域IX稳定径向、轴向kJ桶圆正进动升速肘矢量逐渐 增大，稳走运行 后矢量减"、表11转子临肘性弯曲的斂感参数123456振动随转振动随负振动随油振动随流振

25、动随庄其它识别方法速变化荷变化温变化量变化力炙化不朋显不变术龙一不妾一升速过程振幅大，往往不能正曙4动表12 转子弓形弯曲的坎障原因故障1234来源设计、制造安裝、维修运行、操作机器劣化主要原因结构不合理， 制造误差丸， 材质不均匀1. 转子长期存放不当 发生永久弯曲变形2. 轴承安裝错佞，转 子有较丸预负荷'高速、高温 机器，停车 后未及肘盘 车转子热稳 定性差， 长期运行 后旨然弯 曲表13 转子临肘性弯曲的坎障原因故障1234来源役计、制鱼安裝、维修运行、操作机器为化结构不合理，制佥误转子有较丸预升速过快，转子稳定原因茄样丸煜籌比笹辛TT圏辨滋为>W9特、吗戲X£

26、 'XIX乙浴刃寡多华停辛龌对m悸琢稱号呻华修滸科申參停雪降勃学*條琢辱8L9S*£乙T书巧基篦同翳必從 P“呼尉身妙濫呼国 £“酋莊驾书羽悸松耶潴悸注 7 洋场修滸悸£荐 "T卜络毕吩冬甲怏冬甲習曲帑华陪逮3#刃歪0 召国停彫方等善 溜厠仔雪方不題软扇1修雪刃等挡妙扇1修雪刃歪車 荐厠修卵9S”£乙T表16 转子不对中的坎障原因坎障1234来源役计、制造妄裝、维修运行、操作机器为化主要原因对机器热膨 胀量考虑不 够，给走的 安裝对中技 术要求不准!妥裝精度 未达到技 术要求2对热态肘 转子不对 中吏化量 考虑不够1-超负荷运 行2.

27、机组保温 不良，轴 糸各转子 热变形不 同1- 机器基础或 机座沉阵不 均匀，时 不对中超差2环境温度芟 化大，机器 热变形不同轴承牧障主要原因巴氏合全松脱轴民表面巴氏合全与基体全属结合不牢轴民磨损1. 转子对中不良2. 轴承妄裝缺陷，两半轴民错伐，单边接触3. 润滑不良，供油不足4. 油膜振荡或转子夾稳肘，由于异常振动的大振隔 造成严重磨损疲势损坏 （疲势裂块丿1. 轴承过我，轴民局部应力集中2. 润滑不良，承我区油膜破製3轴承间隙不迨当4. 轴承配合松动，过盈不足5.转子异常振动，在轴承上产生交变我荷表17 油膜轴彖故障的主要原因蚀润滑剂的化学作用宅饨1. 转子涡动速度壽，发生异當振动2.

28、 润滑油粘度下吟或油中混有念毛和水分等，使轴承 内的油液在低压区产生微小汽泡，在高压区菠挤或 而形成压力冲击疫冲击轴承蔻面，/生疲势裂纹或 全属剥落蔻18油膜涡动的振动特征1特征频率234567常伴频率振动稔定性振动方向相佞.特征轴心轨迹进动方向8矣量区域双环1 x 较稳之 径向 稳之正进动改变振动随转速变化振动随流量雯化振动随负荷变化振动随油温变化振动随压力变化其它识别方法不朗显不变不变涡动频率随工作角 频率升阵，保持0) <01c表20 油膜涡动的故障原因牧障1234来源役计、制造安裝、维修 二运行、操作机劣化轴承设计或制1.轴承间隙不当1.润滑油不轴承磨损>主要佥不符合技术2

29、. 轴承壳体紀合过K疲势损坏，/& fitl要求一 凤术雯2.油温或.油庸蚀及毛3.轴民参数不当压不当蚀等表21油膜振荡的振动特征1234567特征频率常徉频率振动稔走性振动方向相佞.特征轴心轨迹进动方向矣量区域< !X2 (0.430.48)组合 频率.不稳走;:径向不稳定（突麦丿犷散不 规则正进动蔻22油膜振荡的做感参数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， 升嘉转不朗显朗显不变不麦1. 工作角频率等于或嘉于加 肘突然发生2 振动强烈，有低沉吼叫步3. 振荡发生前发生油膜涡动动不14 异常振动有非

30、线性特征蔻23 油膜振荡的坎障原因故障 来源1234设计、制佥安裝、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. 轴宛参数不当1. 润滑油不K2. 油温或油 压不当轴承磨损, 疲劳损坏， 矗蚀及宅 蚀等蔻2612345678特征频率常伴频率振动稔定性振动方向相住特征轴心轨迹进动方向矣量区域2及的成对 次谐波组合 频率振幅丸幅 度疫动径向、 轴向不稳之杂乱正进动蔻25炎转夬速的斂感参数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孚I显朋显不吏很朗显_变化1.机器出口压

31、力疫 动大和-一-力及流量疫动坎障1234来源设计、制造安裝、维修运行.操作机器为化主要原因机器的各级 流道设计不 匹紀1. 入口滤请器堵塞2. 叶轮流道或毛流 流道堵塞机器的工作介 质流量调整不. 当，工艺参数 不匹紀机器宅体入 口或流道有 异炀堵塞表27吐别炎转央速与油膜振荡的王要方法区别内彖旋转夬速油膜振荡振动特征频率与工 作转速的关糸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 器进口流量禹关糸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/X />«LJL jfcl：点 zA占0压力脉动频率与工作 流速频率相

32、第屋力脉动频军与转子固有 频率接近表30 喘振的坎障原因12345678特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相佞.特征轴心轨迹进动方向矣量区域超低频(0.5 20HzJ1X.不稳之径向不稳楚紊乱一正进动蔻29 喘振的敘感参数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 力变化其它枳别方法改吏改吏改吏朗显改朗显欢变1.振动剧烈2出口压力和进u流量波动犬Q 一 2 jrL“刃 cl!步咅异常表30 喘振的坎障原因牧障来源1234设计、制造安裝、维修,运行、操作机器劣化主要原因设计制造不 当，卖际流 量小于喘振 流量，压缩 机工作点雳 防喘线太近1- 入a滤请 器

33、堵塞2.叶轮流道 或毛流流 道堵痣1. 压缩机的卖际运 一 行流量小于喘振- 流量2. 压缩机出口压力 低于管网压力3. 毛源不足，进毛 压力太低，进毛 温度或宅体相对 分子质量变化大, 转速变化太快及1. 管道阻 力增丸2. 管网阻 力增加3. 管路逆 止阀央 灵等过猛表31 转子与静止件径向摩擦的振动特征12345678特征 频率伴率 常频振动稔走性振动方向相佞.特征轴心轨迹进动方旬矣量区域高次谐 疫、低 次谐疫 及其组 合频率IX不稳径向1. 连续摩擦： 反向住移、 跳动、突变2. 局部摩擦： 反向住移摩r摩紊 续： 部： 连擦散局擦乱L 2摩反 摩正 续：动部：动 连擦进局擦进L 2表

34、32 转子与静止件径向摩擦的做感参教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枳别方法不朗显不朗显不吏不变不变肘域冰形严重削疫表33 转子与静止件径向摩擦的坎障原因故障 来源1234设计、制造安裝、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、 隔板等丿的1. 转子与定子偏心2. 转子对中不良3. 转子动挠度丸1. 机器运行 时热膨胀 严重不均 匀 基础或壳 体吏形大间隙不多2.转子位移蔻34 转子糸统出现各次谗波的可能性振动频率(040%丿(40% 50% 丿(50% 100% 丿不规 则出现的可能性(%)4040101

35、0转子过盈配合件过盈不足的振动特征1特征频率234帝伴振动稳 频率 定性振动方向5特征轴心轨迹进动方向8矣量区域<lxlx不稳 径向 杂乱不正<x心改变表36 转子过盈配合件过盈不足的斂感参数123456振动随转 速变化振动随负 荷变化振动随油 温麦化振动随流 量吏化振动随压 力吏化其它识别 方法有吏化有麦化不麦八不麦不变1J转子失稳涡动频率9 > con2）振动 丸小与转 子不平衡重成正戈匕表37 转子过盈配合件过盈不足的坎障原因故障来源1234段计、制造安裝、维修运行、操作机械为化主要原因转轴与淡转 体配合面过.盈不足1丿转子多 次拆卸， 坏了转轴与 炎转体原有 的配合性

36、质2）组裝方 法不当超转速、超 负荷运行配合件蠕i蔻38 转子支承糸统朕接松动的振动特征12345678特征频率和丰频率振动相住轴心进动矣量稳定性方向特彳疋1轨迹方向区域基频及2X,不稳定。松动不稳定紊乱正进变动分数谐3X.工作转速方向动 达到禁阈振动值肘，振 幅突然增 丸或减i小丸表39 转子支承糸统朕接松动的做感参教123456振动随振动随振动随振动随振动随其它转速变化负荷变化油温变化流量变化压力变化识别方法很教感敏扁-不麦不麦不麦非线性振 动特征表40转子支承糸统联接松动的坎障原因坎障1234来源设计、制造安裝、维修运行、操作机械劣化主要虑因一配合尺寸加 工误差丸P 改变了设计支承系统配

37、 合间隙过丸 或紧固不良、 防松动措施 不当超负荷运行支承糸统配 合性质改炙， 机壳或基础螺栓松动一r/姜氷轲驰合性质软41密封和间隙动力夬稳的振动特征1234567特征频率您伴频率振动振动相住轴心进动稳定性*方向特征轨迹方向小于 C1/2JX的次.IX、 fl/n)X及nX不稳定 强烈振 动彳至向不稳定紊乱 并护 散正进动表43密封和间隙动力夬稳的坎障原因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 矣稳很敛感朗显改吏不麦有影响li分数谐疵及组合 频率2）工作 转速达到 禁阈值肘 突然振动表#密封和间隙动力夬稳的坎障原

38、因1234表#密封和间隙动力夬稳的坎障原因表#密封和间隙动力夬稳的坎障原因坎障来源设计、制造安裝、维修运行、操作机械劣化表#密封和间隙动力夬稳的坎障原因表45密封和间隙动力夬稳的坎障原因主要原因制佥误差造 成密封或叶 轮在肉腔的 间隙不均匀 转子或密封 安裝不当， 佥成密封或 叶轮在内腔 的间隙不均 操作不当， 转子升阵速 过快，升阵 压过猛，超 负荷运行 转轴穹曲或 轴承磨损产 生偏隙裂45转轴具有横向裂纹的敏感参数12345678特征频率常伴频率振动 稔定性振动方向相住特枉轴心轨迹进动方向矣量区域半临界 点的2X2X、3X等壽频谱疫不稳定径向、轴向不规则 变化玖桶圆 或不规则正进动1234

39、56振动随 转速变化振动随 负荷变化振动随 油温变化一: 振动随 流量变化.振动随 压力雯化其它识别方法变化不规则麦化：不麦不变不麦非线性振 动。过半 临界点2X谐疵 有共振蜂 值表46转轴具有横向裂纹的坎障原因牧障1234来源设计、制造安裝、维修运行、操作机器劣化主要-原因材质不良、 应力集中检修肘未能 发现潜在裂及其频繁启动, 升速、升压过 猛，转子长期 受交变力轴产生疲k转子不钿0乡旋转机械常见故障的振动诊断芨实例转子不平衡吶卄洌不阿在h内矗只胡匀< I刿M装配实例1:某公司有一台电动机，额定转速3000i7mim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

40、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，转子不平衡量达5000gcm,远 远超过标准允许值 o经动平衡处理后，振 动状态达到正常。这个实例，故障典型，过程完整。它的价值在于印证了不平衡故障的一个最重要特征，激振频率等于转频，又通过动平衡测试处理进一步验证了诊断结论的 正确性。不平衡故障的典型 频谱特征是工频分 量占主导地位/实例2：某卷烟厂的锅炉引风机，型号Y2805-4型, 转速1L480i7min,功率75kW,结构简图见图。、一引风机轴承测点机测点测点 方位、H20.01526Hz4.62.52.4V5.53.41.014.5A3.72.41.

41、61引风机振就區度有鹫匚乩V、A分别代表水平亠垂直和轴向锅炉引丹测点水平方向频谱从频率结构看，测点 水平方向的频率结 构非常简单几乎只 存在风机的转速频率（26Hz近似于转频）对比表心中测点.振值可见测点 的振值比测点要小 得多。测点最靠近 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 故障转子不对r rioJT 匚二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:某厂一台离心压缩机，结构如图所示。电动机转速1500r/min （转频为25Hz）。该机自更换减速机后振动增大，A点水平方向振动烈度值为6.36mm/s,位移D=150|nm,超出正常水平

42、。厂机械松z25 Mi明显的2X特征7 . H/重新对中后2X 基本消失厂机械松z厂机械松z测点A水平方向振动信号的频谱结构图地脚松动引起振动的方向特征及频率结构实例某发电厂1#发电机组，结构如图。1-汽轮机2-减速机3-发电机4-励磁机i后轴爪Lit轴承%0%0汽轮机前后轴承振动值um PPum PPH8530V156A28280牛I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，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有 高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在 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,原因在于预留热膨胀间隙过 大。后来按

43、要求旋紧螺母'振幅则从85pm下降 至27pm,其余各点的振动值也有所下降,实现 了平瓏行e这个实例的振动过程完整，它给我们的启示 在于，判斷松动故障"频率特征仍是最重要的信 息。此例中因为轴承一侧的螺栓没有上紧*却表 现岀水平振动大的现象，这再一次证明"振动的II方向特征是有条件的，只能作为判断时的参考, 应用时必须小心©高次谐波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试验台上作振动试验。当转速 升到12000r/minW,转子开始发生油膜振荡，振动值 突然升高。其时在6872Hz频率处出现高幅值，并可 以看到转轴与保护架内孔因发

44、生强烈摩擦而发出强烈火 花。这时振动信号的主要频率成分及其位移幅值时域波 形和频谱如图所示，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”。在复杂的频率结构中，由 于转子强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。这是一个感官观察（目视摩擦火花） 与信号分析统一的典型的摩擦实例，对我们理解摩擦的 本质特征很有参考价值。各特征频率幅值及其倍频关系12345678910频率3672108109145181217253289362幅值875112018224314533219213813196Is1阶 自振 频率2阶自振 频率转频3阶

45、自振 频率4阶自振 频率2倍转频尸 0实例2:某厂一台3W- 1E1型高压水泵的电动机， 转逮148&r/min,泵轴转速22弓r/min,水 泵的轴承为滑动轴承，设备运行中发现水泵 轴承的垂直方向（V）振动强烈。其振动信 号的时域波形、频谱如图所示。水泵轴承垂直方向的振动波形成单边“截 头”状，频谱结构主要是转频及其高次谐波, 都呈典型的摩擦特征。后经检査发现，该轴 承由于润滑油路堵塞而形成干摩擦。如此可 见，频率分析结合波形观察，是诊断摩擦故 障的有效方法。波形出现“削顶”丰富的高次谐波实例某化肥厂的二氧化碳压缩机组，从1987年 开始振动渐增，至9月4日高压缸振动突然升 到报警值而被迫停车。机组运行过程中，在故障发生的前后，均 对高压缸转子的径向振动作了频谱分析，谱图