风电故障诊断技术培训课件

--以可靠性为中心的维修--以可靠性为中心的维修--以可靠性为中心的维修

由于旋转设备70%以上的故障都可以由振动数值的变化表现出来，因此在进行预防性维修的基础上，运转中设备有50%以上问题可以由振动信号的变化分析出来，在设备故障停机之前及时解决。据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。--以可靠性为中心的维修由于旋转设备70%以上的故障都--以可靠性为中心的维修

由于旋转设备70%以上的故障都可以由振动数值的变化表现出来，因此在进行预防性维修的基础上，运转中设备有50%以上问题可以由振动信号的变化分析出来，在设备故障停机之前及时解决。据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。--以可靠性为中心的维修由于旋转设备70%以上的故障都--名词术语

机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。机械振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。振幅的大小可以表示为峰－峰值（P－P）、单峰值（0－P）、有效值（RMS）或平均值（Average）。--名词术语机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动--名词术语

周期：物体完成一个完整的振动所需要的时间，以T0表示。单位一般是用“秒”来表示。例如一个单摆，它的周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时间。频率：是指振动物体在单位时间（1秒）内所产生振动的次数，即Hz，以f0表示。很显然，f0＝1／T0。对于旋转机械的振动来说，存在下述令人感兴趣的频率：a）转动轴的旋转频率；b）各种振动分量的频率；c）机器自身和基础或其它附着物的固有频率。

--名词术语周期：物体完成一个完整的振动所需要的时间，以--名词术语

相位：是指旋转机械测量中某一瞬间机器的选频振动信号（如基频）与轴上某一固定标志（如键相器）之间的相位差。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°。--名词术语相位：是指旋转机械测量中某一瞬间机器的选频振--名词术语峭度波形指标

峰值指标脉冲指标

裕度指标--名词术语峭度波形指标 峰值指标脉冲指标 滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.齿轮轮齿端面冲击磨损（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；例如一个单摆，它的周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时间。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）--齿轮箱的故障诊断--常用图谱--波形频谱图--故障诊断—故障原因分类随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。（4）当工作转速一定时，相位稳定（因此才可以方便地做动平衡）。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）（3）在临界转速以下，振幅随转速的增加而增大；--故障诊断—故障原因分类平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。齿轮箱箱体共振是一种严重的故障形式，一般是由于受到箱体以外的其它激励的影响，激发了箱体的固有频率，形成共振。油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--常用图谱--波德图齿轮轮齿端面冲击磨损--振动传感器

现场振动测试采用的传感器一般有非接触式电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和复合传感器（它是由一个非接触传感器和一个惯性传感器组成）四种。每一种传感器都有它们固有的频响特性，其决定了各自的工作范围。滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.--振动传感器现--振动传感器--振动传感器--常用图谱—时域波形总体上掌握所测信号随时间的变化规律,基本应用如下：

1)根据纵坐标刻度可了解到信号大小；

2)根据横坐标刻度可大致了解某些主要频率成分，

3)某些周期性或脉冲冲击信号在时域波形上更容易发现。--常用图谱—时域波形总体上掌握所测信号随时间的变化规律,--常用图谱--波德图

波德图是反映机器振动幅值和相位随转速变化的关系曲线。横坐标是转速，纵坐标有两个，一个是振幅峰－峰值，另一个是相位。--常用图谱--波德图波德图是反映机器振动幅值和相--常用图谱--波德图波德图上我们可以得到以下信息：转子系统在各种转速下的振幅和相位；转子系统的临界转速；转子系统的共振放大系数(Q=Amax／ε)；一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；超过上述数值，很可能是不安全的；转子的振型；系统的阻尼大小；转子上机械偏差和电气偏差的大小；转子是否发生了热弯曲。由这些数据可以获得有关转子的动平衡状况和振动体的刚度、阻尼特性等动态数据。--常用图谱--波德图波德图上我们可以得到以下信息：--常用图谱--极坐标图

极坐标图是波德图的极坐标表现形式，比波德图更为直观。图中用一旋转矢量的点代表转子的轴心，该点在各个转速下所处位置的极半径就代表了轴的径向振幅，该点在极坐标上的角度就是此时振动的相位角。--常用图谱--极坐标图极坐标图是波德图的极坐标表现形--常用图谱--频谱瀑布图

用某一测点在启停机（或正常运行中）时连续测得的一组频谱图按时间顺序组成的三维谱图就是频谱瀑布图。Z轴是时间轴相同阶次频率的谱线集和Z轴是平行的。从图中可以清楚地看出各种频率的振幅随时间是如何变化的。--常用图谱--频谱瀑布图用某一测点在启停机（或正常运--常用图谱--轴心轨迹图

轴心轨迹一般是指转子上的轴心一点相对于轴承座在其与轴线垂直的平面内的运动轨迹。--常用图谱--轴心轨迹图轴心轨迹一般是指转子上的--常用图谱--轴心轨迹图--常用图谱--轴心轨迹图--常用图谱--振动趋势图

在机组运行时，可利用趋势图来显示、记录机器的通频振动、各频率分量的振动、相位或其它过程参数是如何随时间变化的。

--常用图谱--振动趋势图在机组运行时，可利用趋--常用图谱--波形频谱图--常用图谱--波形频谱图--故障诊断带传动系统：带驱动相关振动.支撑、紧固元件：机械性松弛.配合元件：平行、偏角不对中和轴承装配误差等.转子：摩擦.叶片、流体：流体相关振动.电机：电器相关振动.轴承：滚动元件相关振动.齿轮：偏心、磨损等.滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.转子：不平衡.转子转速同步：拍振.转子或其它结构：共振.--故障诊断带传动系统：支撑、紧固元件：配合元件：平行、偏--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因设计原因设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动结构不合理，应力集中设计工作转速接近或落入临界转速区热膨胀量计算不准，导致热态对中不良制造原因零部件加工制造不良，精度不够零件材质不良，强度不够，制造缺陷转子动平衡不符合技术要求安装维修机械安装不当，零部件错位，预负荷大轴系不对中机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当管道应力大，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，改变了动平衡精度未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因设计原因设计不当--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因操作运行工艺参数（如介质温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常机器在超速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性运行点接近或落入临界转速区润滑或冷却不良转子局部损坏或结垢起停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热胀不均或在临界区停留时间过久机器劣化长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化转子局部损坏、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表面沉降不均，机器壳体变形--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因操作运行工艺参数机械安装不当，零部件错位，预负荷大平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。--故障诊断—轴承故障转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；总体上掌握所测信号随时间的变化规律,基本应用如下：--常用图谱—时域波形--以可靠性为中心的维修一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；（2）齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大；Vestas-V47windturbines据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加。各元件的通过频率分别计算如下：（1）时域波形近似正弦波。滚动轴承的振动频率成分非常丰富，图4-6轴承元件疲劳点蚀每一个元件都有各自的故障特征频率。60年代中期，油液颗粒自动计数器成为商品，由此产生了油液监测中颗粒计数法，这种方法可获得一个数字化的分析结果，用于评价取样机器油品污染的程度。当这种周期性的应力过高时，会在根部产生裂纹，并逐渐扩展。滑油中的磨粒元素种类和含量。箱体共振调制时齿轮箱体振动信号的主要特征为：最初的油液监测只是油污染分析，主要是分析油品的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等，通常采用石油产品性能指标测定方法对在用润滑剂进行检测，以评价其质量的变化。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）--故障诊断—不平衡

不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的故障。引起转子不平衡的原因是多方面的，如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；运行中联轴器相对位置的改变；转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；转子受疲劳应力作用造成转子的零部件（如叶轮、叶片、围带、拉筋等）局部损坏、脱落，产生碎块飞出等。机械安装不当，零部件错位，预负荷大--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡（1）时域波形近似正弦波。（2）频谱能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，呈“枞树形”。（3）在临界转速以下，振幅随转速的增加而增大；在临界转速以上，转速增加振幅趋于一个较小的稳定值；当转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化非常敏感。（4）当工作转速一定时，相位稳定（因此才可以方便地做动平衡）。（5）转子的轴心轨迹为椭圆。（6）从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。--故障诊断—不平衡（1）时域波形近似正弦波。--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不对中

转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。转子不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况。平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，以力图减小两个轴中心线的偏角。轴每旋转一周，弯矩作用方向就交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和轴中心位置的偏差。轴承不对中使轴系的载荷重新分配。负荷较大的轴承可能会出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发生改变。

--故障诊断—不对中转子不对中通常是指相邻两转子的--故障诊断—不对中（1）故障特征频率为角频率的2×、1×倍频，及其高次谐波。（2）由不对中产生的对转子的激励力随转速升高而成平方增大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求。（3）激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加呈线性增大。（4）典型的轴心轨迹为月牙形、香蕉形，严重对中不良时的轴心轨迹可能出现“8”字形；（5）轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和轴向力，以及附加弯矩，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。--故障诊断—不对中（1）故障特征频率为角频率的2×、1×--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）--故障诊断—轴承故障胶合磨损的宏观特征是齿面沿滑动速度方向呈现深、宽不等的条状粗糙沟纹，在齿顶和齿根处较为严重。1s，同时存在T=6ms的边频。呈鳞片状，通常坑深约0.--油液监测-颗粒计数器--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）尤其是傅立叶变换红外光谱仪的出现，更是促进了油液监测技术这一方面的发展。--故障诊断—不对中转子局部损坏、脱落或产生裂纹在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用，产生弯曲或永久变形；五、轴不平衡、不对中和弯曲--故障诊断—轴承故障将传感器MS3000串联在润滑油回路当中（如图所示），当齿轮箱中齿轮、轴承发生损坏时，润滑油中金属颗粒数量会增加，润滑油带着这些颗粒通过传感器时会被传感器检测到，通过统计这些颗粒的数量，可以预报故障并定量故障的程度。一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶转频调制为主，且边频带的幅值较小。--故障诊断—不对中--常用图谱--波形频谱图油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。壳体共振时齿轮箱体振动信号的主要特征为：（5）轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和轴向力，以及附加弯矩，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。--故障诊断—不对中--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）--故障诊断--故障诊断—不对中--故障诊断—不对中--故障诊断—轴承故障

特征频率分析法是对滚动轴承实施振动诊断的基本方法。滚动轴承的振动频率成分非常丰富，图4-6轴承元件疲劳点蚀每一个元件都有各自的故障特征频率。因此，通过频谱分析不但可以判断轴承是否存在故障，而且可以对轴承中损坏元件的部位做出准确判断。由于最初轴承振动信号是高频信号，早期故障的振动信号十分微弱，往往淹没在其他相对强烈的振动之中，因此，通过对振动信号作频率分析可以避免漏检的情况--故障诊断—轴承故障特征频率分析法是对滚动轴承实施振--故障诊断—轴承故障（1）疲劳剥落损伤当轴承上产生了疲劳剥落坑后，在轴承运转中会因为碰撞而产生冲击脉冲。在轴承剥落坑处碰撞产生的冲击力的脉冲宽度一般都很小，大致为微秒级。因力的频谱宽度与脉冲持续时间成反比，所以其频谱可从直流延展到100～500kHz。疲劳剥落损伤可以在很宽的频率范围内激发起轴承传感器系统的固有振动。在简单情况下，碰撞频率就等于滚动体在滚道上的通过频率或滚动体的自转频率。（2）磨损虽然振动信号呈现较强的随机性，但随着磨损的进行，振动加速度峰值和有效值缓慢上升。如果不发生疲劳剥落，最后振动幅值可比最初增大很多倍。（3）胶合胶合是指轴承中金属与金属之间直接接触，从而使润滑剂恶化甚至发生碳化，最终使轴承卡死不能正常的工作。在轴承运转过程中，发生胶合轴承的振动加速度比起其温度的变化能更早的预报胶合的发生。--故障诊断—轴承故障（1）疲劳剥落损伤--故障诊断—轴承故障

当滚动轴承某元件出现局部损伤时，机器在运行中就会产生相应的振动频率，称为故障特征频率，又叫轴承通过频率。各元件的通过频率分别计算如下：内圈通过频率即单位时间内内圈上的某一损伤点与滚动体接触的次数：--故障诊断—轴承故障当滚动轴承某元件出现局部损伤时，--故障诊断—轴承故障

外圈通过频率即单位时间内外圈上的某一损伤点与滚动体接触的次数：滚动体通过频率即单位时间内滚动体上某一损伤点与内圈或外圈接触的次数：保持架通过频率

：--故障诊断—轴承故障外圈通过频率即单位时间内外圈上的某振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；零部件加工制造不良，精度不够（3）激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加呈线性增大。Suzlon-S.平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动（1）故障特征频率为角频率的2×、1×倍频，及其高次谐波。一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.1s，同时存在T=6ms的边频。滑油中的磨粒元素种类和含量。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--常用图谱—时域波形一根轴上有方向相反的两个斜齿轮；--常用图谱—时域波形随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。（2）振动能量(有效值)有大幅度的增加--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形误差）--油液监测--背景在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用，产生弯曲或永久变形；--故障诊断—轴承故障振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；--故障--故障诊断—轴承故障

由发电机前轴承振动时域图可以看到，发电机轴承明显存在冲击现象，冲击周期T=0.1s，同时存在T=6ms的边频。从发电机前轴承振动频域放大图可以看到主要是10.986Hz及其×2，×3，×4…谐波。由此可以判断，此电机轴承保持架存在故障。--故障诊断—轴承故障由发电机前轴承振动时域图可以看到--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式一、齿面磨损

二、齿面胶合和擦伤

三、齿面接触疲劳

四、弯曲疲劳与断齿

五、轴不平衡、不对中和弯曲

六、滚动轴承的失效--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式一、齿面磨损

二、齿面--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式

齿轮磨粒磨损若滑油供应不足或工作齿面上有外来的微小颗粒，则齿面将发生剧烈的磨粒磨损。腐蚀磨损以化学腐蚀作用为主并伴有机械磨损的一种损伤形式。齿轮轮齿端面冲击磨损变速箱齿轮在换档时，轮齿端面经常受到冲击载荷而导致齿端面磨损。一、齿面磨损--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式齿轮磨粒磨损一、齿面--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式二、齿面胶合和擦伤

齿轮两啮合齿面的金属，发生胶合磨损是在一定压力下直接接触，“焊合”后又有相对运动，金属从齿面上撕落，或从一个齿面向另一个齿转移而引起损伤的现象。胶合磨损的宏观特征是齿面沿滑动速度方向呈现深、宽不等的条状粗糙沟纹，在齿顶和齿根处较为严重。冷粘合撕伤在重载低速传动的情况下形成，由于局部压力很高，表面油膜破裂，造成轮齿金属表面直接接触。热粘合撕伤通常是在高速或重载中速传动中，由于齿面接触点局部温度升高，油膜及其它表面膜破裂，表层金属熔合而以撕裂形成的。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式二、齿面胶合和擦伤齿--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式三、齿面接触疲劳

齿轮在啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动。这两种力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力。轮齿表面在这种剪应力反复作用下，引起局部金属剥落而造成损坏。

麻点和疲劳剥落齿轮在接触应力作用下，工作表面呈痘斑、片状的疲劳损伤，称为麻点疲劳剥落。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式三、齿面接触疲劳齿轮--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式三、齿面接触疲劳

浅层疲劳剥落比麻点剥落大而深的接触疲劳剥落损伤称为浅层疲劳剥落。呈鳞片状，通常坑深约0.4mm，但在硬化层深度以内。

硬化层疲劳剥落经表面强化处理的齿轮在工作过程中出现大块状剥落，深度达到硬化层过渡过区，称为硬化层疲劳剥落。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式三、齿面接触疲劳浅层疲--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式四、弯曲疲劳与断齿

轮齿承受载荷，如同悬臂梁，其根部受到脉动循环的弯曲应力作用。当这种周期性的应力过高时，会在根部产生裂纹，并逐渐扩展。当剩余部分无法承担外载荷时，就会发生断齿。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式四、弯曲疲劳与断齿轮--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式五、轴不平衡、不对中和弯曲轴产生较严重的不平衡问题一般来源于下列几个方面：1.制造过程中工艺和加工存在问题，新制造的轴也会产生严重的不平衡现象；2.在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用，产生弯曲或永久变形；3.长期在较大的偏载工况下工作，由于疲劳作用产生永久变形。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式五、轴不平衡、不对中和弯--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式六、滚动轴承的失效滚动轴承的常见失效形式有：内环、外环或滚动体的点蚀和疲劳剥落，保持架损坏。--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式六、滚动轴承的失效滚动轴--齿轮箱的故障诊断--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）对于旋转机械的振动来说，存在下述令人感兴趣的频率：a）转动轴的旋转频率；一、齿面磨损

二、齿面胶合和擦伤

三、齿面接触疲劳

四、弯曲疲劳与断齿

五、轴不平衡、不对中和弯曲

六、滚动轴承的失效外部激励一定是振动能量较大的激励源。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现所在轴的转频和多次高阶谐波；虽然振动信号呈现较强的随机性，但随着磨损的进行，振动加速度峰值和有效值缓慢上升。Vestas-V47windturbines--常用图谱—时域波形滚动轴承的常见失效形式有：b）各种振动分量的频率；机械振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。滚动轴承的常见失效形式有：--常用图谱—时域波形由于这一技术可以全面地分析磨粒的浓度、尺寸分布、形貌和成分，因而丰富了油液监测中磨粒分析的内涵，并产生了“微粒摩擦学”的概念。比麻点剥落大而深的接触疲劳剥落损伤称为浅层疲劳剥落。零件材质不良，强度不够，制造缺陷（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；零件材质不良，强度不够，制造缺陷--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形误差）特征表现为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制。一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶转频调制为主，且边频带的幅值较小。当齿形误差严重时，由于激振能量较大，激励起齿轮固有频率，出现以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制；(2).振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增大；(3).包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增大。--齿轮箱的故障诊断--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形误差）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形误差）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损

）主要特征为：(1).齿轮啮合频率及其谐波的幅值明显增大，阶数越高，幅值增大的幅度越大；(2).振动能量(有效值)有较大幅度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损）主要特征为--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损

）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴不对中

）主要特征为：（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；（2）齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；（3）振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；（4）包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴不对中）主要特征为：--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振

）

齿轮箱箱体共振是一种严重的故障形式，一般是由于受到箱体以外的其它激励的影响，激发了箱体的固有频率，形成共振。外部激励一定是振动能量较大的激励源。箱体共振时的振动信号根据共振发生情况可分为有无调制的和有调制现象的两种。壳体共振时齿轮箱体振动信号的主要特征为：（1）齿轮箱壳体某一阶固有频率成分占主导地位，其它频率成分的幅值很小；（2）振动能量(有效值)有大幅度的增加--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）齿轮箱--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振

）箱体共振调制时齿轮箱体振动信号的主要特征为：（1）以箱体固有频率、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其高次谐波为中心频率，以弯曲轴的转频及其高次谐波为调制频率的调制边带；（2）齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大；（3）振动能量(包括有效值和峭度指标)有大幅度的增加；（4）包络能量(包括有效值和峭度指标)有大幅度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）箱体共振调制时--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿

）主要特征为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现所在轴的转频和多次高阶谐波；(2).以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现所在轴的转频和多次高阶谐波；(3).振动能量(包括有效值和峭度指标)有较大幅度的增加；(4).包络能量(包括有效值和峭度指标)有较大幅度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿）主要特征为：--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿

）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿

）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲

）主要特征为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带数量少而稀，解调谱上一般只出现所在轴的转频；(2).如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制；(3).振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加，特别是轴向振动能量有较大增加；(4).包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）主要特征为：--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲

）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴严重弯曲

）主要特征为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制，如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制，谱图上边带数量较宽，解调谱上出现所在轴的转频和多阶高次谐波；(2).如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制；(3).弯曲轴的多对齿轮的啮合频率及其高次谐波(4).振动能量(包括有效值和峭度指标)有较大程度的增加；(5).包络能量(包括有效值和峭度指标)有大幅度的增加。

--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴严重弯曲）主要特征为：--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴严重弯曲

）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴严重弯曲）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴向窜动

）主要特征为：(1).一根轴上有方向相反的两个斜齿轮；(2).有故障轴上齿数多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加；(3).振动能量(包括有效值和峭度指标)有较大程度的增加。

--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴向窜动）主要特征为：--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）主要特征为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带数量少而稀，解调谱上一般只出现所在轴的转频；(2).有故障轴的转频成分有较大程度的增加；(3).振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；(4).包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加。

--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）主要--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴承疲劳剥落和点蚀）

滚动轴承内外环及滚动体疲劳剥落和点蚀后，在其频谱的中高频区外环固有频率附近出现明显的调制峰群，产生以外环固有频率为载波频率，以轴承通过频率为调制频率的固有频率调制现象。由于滚动轴承产生的振动在传动箱中与齿轮振动相比能量较小，解调谱中调制频率幅值较小，一般只出现1阶。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴承疲劳剥落和点蚀）转子或其它结构：共振.不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的故障。Repower-2MW滑油中的磨粒元素种类和含量。据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。在临界转速以上，转速增加振幅趋于一个较小的稳定值；用某一测点在启停机（或正常运行中）时连续测得的一组频谱图按时间顺序组成的三维谱图就是频谱瀑布图。外部激励一定是振动能量较大的激励源。零件材质不良，强度不够，制造缺陷--油液监测--背景热粘合撕伤通常是在高速或重载中速传动中，由于齿面接触点局部温度升高，油膜及其它表面膜破裂，表层金属熔合而以撕裂形成的。8hz的×1，×2边频。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）2MWwindturbinesVestas-V47windturbines箱体共振时的振动信号根据共振发生情况可分为有无调制的和有调制现象的两种。管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。滑油中的磨粒元素种类和含量。--齿轮箱的故障诊断转子或其它结构：共振.--齿轮箱的故障诊断--齿轮箱的故障诊断--齿轮箱的故障诊断--齿轮箱的故障诊断从齿轮箱高速级振动时域图中可以看出，风力发电机组是典型的以高速齿轮旋转频率为周期的冲击脉冲；从齿轮箱高速级振动频谱图中可以看出，频率域表现为Z7/Z8的啮合频率525hz，以及高速齿轮的旋转频率9.8hz的×1，×2边频。由此可以判断，高速齿轮局部存在着异常现象。--齿轮箱的故障诊断从齿轮箱高速级振动时域图中可以看出，风--在线状态检测系统--在线状态检测系统故障诊断技术

---油液监测

石磊

2007年05月故障诊断技术

---油液监测

石磊

20--油液监测--背景

滑油中的磨粒元素种类和含量。随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。进入90年代以后，油液监测技术正日益朝着多种方法集成、在线与离线并举、监测诊断维修管理融为一体和方法与仪器的智能化方向发展，取得了不少令人振奋的进步。

油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。--油液监测--背景滑油中的磨粒元素种类和含量。随着6--油液监测--背景

最初的油液监测只是油污染分析，主要是分析油品的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等，通常采用石油产品性能指标测定方法对在用润滑剂进行检测，以评价其质量的变化。工业化生产的发展使机器越来越大型化、复杂化和连续化，对机器的维修要求越来越高，因此，机器故障诊断技术应运而生，促使了人们积极开发基于油液监测的诊断方法。首先，人们注重了在用润滑油中携带的磨损微粒和污染物微粒，因此，将光谱分析移植用于在用润滑油中磨粒元素和含量的分析，通过获得磨粒元素种类和含量的信息，对取样机器的磨损状况作出解释，这一方法的应用，开拓了油液监测从磨粒这一信息载体获得机器故障的先例。--油液监测--背景最初的油液监测只是油污染分析，主要--油液监测--背景60年代中期，油液颗粒自动计数器成为商品，由此产生了油液监测中颗粒计数法，这种方法可获得一个数字化的分析结果，用于评价取样机器油品污染的程度。70年代初，铁谱技术问世并很快在机器的故障诊断中得到了应用。由于这一技术可以全面地分析磨粒的浓度、尺寸分布、形貌和成分，因而丰富了油液监测中磨粒分析的内涵，并产生了“微粒摩擦学”的概念。80年代起，油液监测工作者应用红外光谱仪检测在用润滑油添加剂残留程度和污染物包括水、渗漏产物(积炭)、化学冷却剂(乙二醇)以及未燃烧的燃料，以反映由硝化、氧化、硫化引起的润滑油变质情况。尤其是傅立叶变换红外光谱仪的出现，更是促进了油液监测技术这一方面的发展。进入90年代，利用气相色谱和质谱仪测定在用润滑油的组分变化也有报道。综观油液监测技术的发展过程不仅其分析方法在不断增加，而且从在用润滑油中得到的信息也在逐渐扩大。

--油液监测--背景60年代中期，油液颗粒自动计数器成--油液监测-目的

齿轮箱是风力发电机组中故障率较高的部件，不论是何种故障原因导致的齿轮箱内零件(包括齿轮和轴承)产生的过度磨损，都会产生金属颗粒，因此要尽可能早的对齿轮箱的运行状态进行监测．

齿轮轴承的失效通常是从表面材料的疲劳脱落开始的，随着损坏程度的加剧必然会有更多的金属颗粒脱落。即便是在发生损坏的初期，也会有大颗粒产生（大于200微米）。

对有齿箱结构的风力机有必要加装齿轮箱状态监测系统，以确保齿轮箱的可靠运行。--油液监测-目的齿轮箱是风力发电机组中故障率较高的部--油液监测-颗粒计数器

将传感器MS3000串联在润滑油回路当中（如图所示），当齿轮箱中齿轮、轴承发生损坏时，润滑油中金属颗粒数量会增加，润滑油带着这些颗粒通过传感器时会被传感器检测到，通过统计这些颗粒的数量，可以预报故障并定量故障的程度。--油液监测-颗粒计数器将传感器MS3000串联在润滑--油液监测-颗粒计数器

该传感器内有3个线圈，通电后，两头的两个线圈将会感应出一个交互但平衡的磁场（如图所示），当有金属颗粒通过该磁场时，无论该金属颗粒是铁质或非铁质，该磁场都会受到干扰，此时，中间的线圈会感应到磁场的变化，并且在每个颗粒通过时发出一个脉冲信号。

--油液监测-颗粒计数器该传感器内有3个线圈，通电后，--油液监测-颗粒计数器在风电行业的应用情况：NREL-TestcellforwindturbinegearboxesVestas-V47windturbines-V44windturbinesGEWind-1.5MWwindturbines-3.2MWwindturbines-3.6MWwindturbinesNordex-N43windturbinesGamesa-G47windturbinesREPower-MM82windturbinesNEGMicon-NM750windturbinesSuzlon-S.64/950windturbinesRepower-2MW

--油液监测-颗粒计数器在风电行业的应用情况：--油液监测-颗粒计数器--油液监测-颗粒计数器--故障诊断—不对中

转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。转子不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况。平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，以力图减小两个轴中心线的偏角。轴每旋转一周，弯矩作用方向就交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和轴中心位置的偏差。轴承不对中使轴系的载荷重新分配。负荷较大的轴承可能会出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发生改变。

--故障诊断—不对中转子不对中通常是指相邻两转子的--故障诊断—不对中--故障诊断—不对中--故障诊断—轴承故障

由发电机前轴承振动时域图可以看到，发电机轴承明显存在冲击现象，冲击周期T=0.1s，同时存在T=6ms的边频。从发电机前轴承振动频域放大图可以看到主要是10.986Hz及其×2，×3，×4…谐波。由此可以判断，此电机轴承保持架存在故障。--故障诊断—轴承故障由发电机前轴承振动时域图可以看到--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损

）主要特征为：(1).齿轮啮合频率及其谐波的幅值明显增大，阶数越高，幅值增大的幅度越大；(2).振动能量(有效值)有较大幅度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿轮均匀磨损）主要特征为--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振

）

齿轮箱箱体共振是一种严重的故障形式，一般是由于受到箱体以外的其它激励的影响，激发了箱体的固有频率，形成共振。外部激励一定是振动能量较大的激励源。箱体共振时的振动信号根据共振发生情况可分为有无调制的和有调制现象的两种。壳体共振时齿轮箱体振动信号的主要特征为：（1）齿轮箱壳体某一阶固有频率成分占主导地位，其它频率成分的幅值很小；（2）振动能量(有效值)有大幅度的增加--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）齿轮箱--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿

）主要特征为：(1).以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现所在轴的转频和多次高阶谐波；(2).以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制，调制边频带宽而高，解调谱出现所在轴的转频和多次高阶谐波；(3).振动能量(包括有效值和峭度指标)有较大幅度的增加；(4).包络能量(包括有效值和峭度指标)有较大幅度的增加。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（断齿）主要特征为：--油液监测--背景

滑油中的磨粒元素种类和含量。随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。进入90年代以后，油液监测技术正日益朝着多种方法集成、在线与离线并举、监测诊断维修管理融为一体和方法与仪器的智能化方向发展，取得了不少令人振奋的进步。

油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。--油液监测--背景滑油中的磨粒元素种类和含量。随着6--油液监测--背景

最初的油液监测只是油污染分析，主要是分析油品的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等，通常采用石油产品性能指标测定方法对在用润滑剂进行检测，以评价其质量的变化。工业化生产的发展使机器越来越大型化、复杂化和连续化，对机器的维修要求越来越高，因此，机器故障诊断技术应运而生，促使了人们积极开发基于油液监测的诊断方法。首先，人们注重了在用润滑油中携带的磨损微粒和污染物微粒，因此，将光谱分析移植用于在用润滑油中磨粒元素和含量的分析，通过获得磨粒元素种类和含量的信息，对取样机器的磨损状况作出解释，这一方法的应用，开拓了油液监测从磨粒这一信息载体获得机器故障的先例。--油液监测--背景最初的油液监测只是油污染分析，主要--以可靠性为中心的维修--以可靠性为中心的维修--以可靠性为中心的维修

由于旋转设备70%以上的故障都可以由振动数值的变化表现出来，因此在进行预防性维修的基础上，运转中设备有50%以上问题可以由振动信号的变化分析出来，在设备故障停机之前及时解决。据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。--以可靠性为中心的维修由于旋转设备70%以上的故障都--以可靠性为中心的维修

由于旋转设备70%以上的故障都可以由振动数值的变化表现出来，因此在进行预防性维修的基础上，运转中设备有50%以上问题可以由振动信号的变化分析出来，在设备故障停机之前及时解决。据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。--以可靠性为中心的维修由于旋转设备70%以上的故障都--名词术语

机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。机械振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。振幅的大小可以表示为峰－峰值（P－P）、单峰值（0－P）、有效值（RMS）或平均值（Average）。--名词术语机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动--名词术语

周期：物体完成一个完整的振动所需要的时间，以T0表示。单位一般是用“秒”来表示。例如一个单摆，它的周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时间。频率：是指振动物体在单位时间（1秒）内所产生振动的次数，即Hz，以f0表示。很显然，f0＝1／T0。对于旋转机械的振动来说，存在下述令人感兴趣的频率：a）转动轴的旋转频率；b）各种振动分量的频率；c）机器自身和基础或其它附着物的固有频率。

--名词术语周期：物体完成一个完整的振动所需要的时间，以--名词术语

相位：是指旋转机械测量中某一瞬间机器的选频振动信号（如基频）与轴上某一固定标志（如键相器）之间的相位差。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°。--名词术语相位：是指旋转机械测量中某一瞬间机器的选频振--名词术语峭度波形指标

峰值指标脉冲指标

裕度指标--名词术语峭度波形指标 峰值指标脉冲指标 滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.齿轮轮齿端面冲击磨损（1）以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；例如一个单摆，它的周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时间。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）--齿轮箱的故障诊断--常用图谱--波形频谱图--故障诊断—故障原因分类随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。（4）当工作转速一定时，相位稳定（因此才可以方便地做动平衡）。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴轻度弯曲）（3）在临界转速以下，振幅随转速的增加而增大；--故障诊断—故障原因分类平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。齿轮箱箱体共振是一种严重的故障形式，一般是由于受到箱体以外的其它激励的影响，激发了箱体的固有频率，形成共振。油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--常用图谱--波德图齿轮轮齿端面冲击磨损--振动传感器

现场振动测试采用的传感器一般有非接触式电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和复合传感器（它是由一个非接触传感器和一个惯性传感器组成）四种。每一种传感器都有它们固有的频响特性，其决定了各自的工作范围。滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.--振动传感器现--振动传感器--振动传感器--常用图谱—时域波形总体上掌握所测信号随时间的变化规律,基本应用如下：

1)根据纵坐标刻度可了解到信号大小；

2)根据横坐标刻度可大致了解某些主要频率成分，

3)某些周期性或脉冲冲击信号在时域波形上更容易发现。--常用图谱—时域波形总体上掌握所测信号随时间的变化规律,--常用图谱--波德图

波德图是反映机器振动幅值和相位随转速变化的关系曲线。横坐标是转速，纵坐标有两个，一个是振幅峰－峰值，另一个是相位。--常用图谱--波德图波德图是反映机器振动幅值和相--常用图谱--波德图波德图上我们可以得到以下信息：转子系统在各种转速下的振幅和相位；转子系统的临界转速；转子系统的共振放大系数(Q=Amax／ε)；一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；超过上述数值，很可能是不安全的；转子的振型；系统的阻尼大小；转子上机械偏差和电气偏差的大小；转子是否发生了热弯曲。由这些数据可以获得有关转子的动平衡状况和振动体的刚度、阻尼特性等动态数据。--常用图谱--波德图波德图上我们可以得到以下信息：--常用图谱--极坐标图

极坐标图是波德图的极坐标表现形式，比波德图更为直观。图中用一旋转矢量的点代表转子的轴心，该点在各个转速下所处位置的极半径就代表了轴的径向振幅，该点在极坐标上的角度就是此时振动的相位角。--常用图谱--极坐标图极坐标图是波德图的极坐标表现形--常用图谱--频谱瀑布图

用某一测点在启停机（或正常运行中）时连续测得的一组频谱图按时间顺序组成的三维谱图就是频谱瀑布图。Z轴是时间轴相同阶次频率的谱线集和Z轴是平行的。从图中可以清楚地看出各种频率的振幅随时间是如何变化的。--常用图谱--频谱瀑布图用某一测点在启停机（或正常运--常用图谱--轴心轨迹图

轴心轨迹一般是指转子上的轴心一点相对于轴承座在其与轴线垂直的平面内的运动轨迹。--常用图谱--轴心轨迹图轴心轨迹一般是指转子上的--常用图谱--轴心轨迹图--常用图谱--轴心轨迹图--常用图谱--振动趋势图

在机组运行时，可利用趋势图来显示、记录机器的通频振动、各频率分量的振动、相位或其它过程参数是如何随时间变化的。

--常用图谱--振动趋势图在机组运行时，可利用趋--常用图谱--波形频谱图--常用图谱--波形频谱图--故障诊断带传动系统：带驱动相关振动.支撑、紧固元件：机械性松弛.配合元件：平行、偏角不对中和轴承装配误差等.转子：摩擦.叶片、流体：流体相关振动.电机：电器相关振动.轴承：滚动元件相关振动.齿轮：偏心、磨损等.滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.转子：不平衡.转子转速同步：拍振.转子或其它结构：共振.--故障诊断带传动系统：支撑、紧固元件：配合元件：平行、偏--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因设计原因设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动结构不合理，应力集中设计工作转速接近或落入临界转速区热膨胀量计算不准，导致热态对中不良制造原因零部件加工制造不良，精度不够零件材质不良，强度不够，制造缺陷转子动平衡不符合技术要求安装维修机械安装不当，零部件错位，预负荷大轴系不对中机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当管道应力大，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，改变了动平衡精度未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因设计原因设计不当--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因操作运行工艺参数（如介质温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常机器在超速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性运行点接近或落入临界转速区润滑或冷却不良转子局部损坏或结垢起停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热胀不均或在临界区停留时间过久机器劣化长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化转子局部损坏、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表面沉降不均，机器壳体变形--故障诊断—故障原因分类故障分类主要原因操作运行工艺参数机械安装不当，零部件错位，预负荷大平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。--故障诊断—轴承故障转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；总体上掌握所测信号随时间的变化规律,基本应用如下：--常用图谱—时域波形--以可靠性为中心的维修一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；（2）齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大；Vestas-V47windturbines据国外企业统计，采用诊断技术后事故率可减少75%，维修费用可降低25%～50%。包络能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加。各元件的通过频率分别计算如下：（1）时域波形近似正弦波。滚动轴承的振动频率成分非常丰富，图4-6轴承元件疲劳点蚀每一个元件都有各自的故障特征频率。60年代中期，油液颗粒自动计数器成为商品，由此产生了油液监测中颗粒计数法，这种方法可获得一个数字化的分析结果，用于评价取样机器油品污染的程度。当这种周期性的应力过高时，会在根部产生裂纹，并逐渐扩展。滑油中的磨粒元素种类和含量。箱体共振调制时齿轮箱体振动信号的主要特征为：最初的油液监测只是油污染分析，主要是分析油品的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等，通常采用石油产品性能指标测定方法对在用润滑剂进行检测，以评价其质量的变化。--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）--故障诊断—不平衡

不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的故障。引起转子不平衡的原因是多方面的，如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；运行中联轴器相对位置的改变；转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；转子受疲劳应力作用造成转子的零部件（如叶轮、叶片、围带、拉筋等）局部损坏、脱落，产生碎块飞出等。机械安装不当，零部件错位，预负荷大--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡（1）时域波形近似正弦波。（2）频谱能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，呈“枞树形”。（3）在临界转速以下，振幅随转速的增加而增大；在临界转速以上，转速增加振幅趋于一个较小的稳定值；当转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化非常敏感。（4）当工作转速一定时，相位稳定（因此才可以方便地做动平衡）。（5）转子的轴心轨迹为椭圆。（6）从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。--故障诊断—不平衡（1）时域波形近似正弦波。--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不平衡--故障诊断—不对中

转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。转子不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况。平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，以力图减小两个轴中心线的偏角。轴每旋转一周，弯矩作用方向就交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和轴中心位置的偏差。轴承不对中使轴系的载荷重新分配。负荷较大的轴承可能会出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发生改变。

--故障诊断—不对中转子不对中通常是指相邻两转子的--故障诊断—不对中（1）故障特征频率为角频率的2×、1×倍频，及其高次谐波。（2）由不对中产生的对转子的激励力随转速升高而成平方增大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求。（3）激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加呈线性增大。（4）典型的轴心轨迹为月牙形、香蕉形，严重对中不良时的轴心轨迹可能出现“8”字形；（5）轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和轴向力，以及附加弯矩，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。--故障诊断—不对中（1）故障特征频率为角频率的2×、1×--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）--故障诊断—轴承故障胶合磨损的宏观特征是齿面沿滑动速度方向呈现深、宽不等的条状粗糙沟纹，在齿顶和齿根处较为严重。1s，同时存在T=6ms的边频。呈鳞片状，通常坑深约0.--油液监测-颗粒计数器--齿轮箱的故障诊断—典型故障（轴有较严重的不平衡）尤其是傅立叶变换红外光谱仪的出现，更是促进了油液监测技术这一方面的发展。--故障诊断—不对中转子局部损坏、脱落或产生裂纹在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用，产生弯曲或永久变形；五、轴不平衡、不对中和弯曲--故障诊断—轴承故障将传感器MS3000串联在润滑油回路当中（如图所示），当齿轮箱中齿轮、轴承发生损坏时，润滑油中金属颗粒数量会增加，润滑油带着这些颗粒通过传感器时会被传感器检测到，通过统计这些颗粒的数量，可以预报故障并定量故障的程度。一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶转频调制为主，且边频带的幅值较小。--故障诊断—不对中--常用图谱--波形频谱图油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。壳体共振时齿轮箱体振动信号的主要特征为：（5）轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和轴向力，以及附加弯矩，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。--故障诊断—不对中--齿轮箱的故障诊断—典型故障（箱体共振）--故障诊断--故障诊断—不对中--故障诊断—不对中--故障诊断—轴承故障

特征频率分析法是对滚动轴承实施振动诊断的基本方法。滚动轴承的振动频率成分非常丰富，图4-6轴承元件疲劳点蚀每一个元件都有各自的故障特征频率。因此，通过频谱分析不但可以判断轴承是否存在故障，而且可以对轴承中损坏元件的部位做出准确判断。由于最初轴承振动信号是高频信号，早期故障的振动信号十分微弱，往往淹没在其他相对强烈的振动之中，因此，通过对振动信号作频率分析可以避免漏检的情况--故障诊断—轴承故障特征频率分析法是对滚动轴承实施振--故障诊断—轴承故障（1）疲劳剥落损伤当轴承上产生了疲劳剥落坑后，在轴承运转中会因为碰撞而产生冲击脉冲。在轴承剥落坑处碰撞产生的冲击力的脉冲宽度一般都很小，大致为微秒级。因力的频谱宽度与脉冲持续时间成反比，所以其频谱可从直流延展到100～500kHz。疲劳剥落损伤可以在很宽的频率范围内激发起轴承传感器系统的固有振动。在简单情况下，碰撞频率就等于滚动体在滚道上的通过频率或滚动体的自转频率。（2）磨损虽然振动信号呈现较强的随机性，但随着磨损的进行，振动加速度峰值和有效值缓慢上升。如果不发生疲劳剥落，最后振动幅值可比最初增大很多倍。（3）胶合胶合是指轴承中金属与金属之间直接接触，从而使润滑剂恶化甚至发生碳化，最终使轴承卡死不能正常的工作。在轴承运转过程中，发生胶合轴承的振动加速度比起其温度的变化能更早的预报胶合的发生。--故障诊断—轴承故障（1）疲劳剥落损伤--故障诊断—轴承故障

当滚动轴承某元件出现局部损伤时，机器在运行中就会产生相应的振动频率，称为故障特征频率，又叫轴承通过频率。各元件的通过频率分别计算如下：内圈通过频率即单位时间内内圈上的某一损伤点与滚动体接触的次数：--故障诊断—轴承故障当滚动轴承某元件出现局部损伤时，--故障诊断—轴承故障

外圈通过频率即单位时间内外圈上的某一损伤点与滚动体接触的次数：滚动体通过频率即单位时间内滚动体上某一损伤点与内圈或外圈接触的次数：保持架通过频率

：--故障诊断—轴承故障外圈通过频率即单位时间内外圈上的某振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；零部件加工制造不良，精度不够（3）激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加呈线性增大。Suzlon-S.平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动（1）故障特征频率为角频率的2×、1×倍频，及其高次谐波。一般小型机组Q在3～5甚至更小，而大型机组在5～7；滑动轴承：磨损、间隙、油膜涡动/振荡.1s，同时存在T=6ms的边频。滑油中的磨粒元素种类和含量。通过80年代学术界和工业界的积极探索，油液监测技术已成为设备诊断技术体系中与振动监测、温度监测、性能参数监测共同发展的主要方法之一。--常用图谱—时域波形一根轴上有方向相反的两个斜齿轮；--常用图谱—时域波形随着60年代工业界对监测与诊断技术的需求，特别是70年代初，铁谱技术的问世，油液监测技术与其他监测方法一样，产生了飞速的发展。（2）振动能量(有效值)有大幅度的增加--齿轮箱的故障诊断—典型故障（齿形误差）--油液监测--背景在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用，产生弯曲或永久变形；--故障诊断—轴承故障振动能量(包括有效值和峭度指标)有一定程度的增加；--故障--故障诊断—轴承故障

由发电机前轴承振动时域图可以看到，发电机轴承明显存在冲击现象，冲击周期T=0.1s，同时存在T=6ms的边频。从发电机前轴承振动频域放大图可以看到主要是10.986Hz及其×2，×3，×4…谐波。由此可以判断，此电机轴承保持架存在故障。--故障诊断—轴承故障由发电机前轴承振动时域图可以看到--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式一、齿面磨损

二、齿面胶合和擦伤

三、齿面接触疲劳

四、弯曲疲劳与断齿

五、轴不平衡、不对中和弯曲

六、滚动轴承的失效--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式一、齿面磨损

二、齿面--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式

齿轮磨粒磨损若滑油供应不足或工作齿面上有外来的微小颗粒，则齿面将发生剧烈的磨粒磨损。腐蚀磨损以化学腐蚀作用为主并伴有机械磨损的一种损伤形式。齿轮轮齿端面冲击磨损变速箱齿轮在换档时，轮齿端面经常受到冲击载荷而导致齿端面磨损。一、齿面磨损--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式齿轮磨粒磨损一、齿面--齿轮箱的故障诊断—常见失效形式二、齿面胶合和擦伤