振动分析诊断报告课件

振动测试基础知识振动测试基础知识1振动测试基础知识振动测试基础知识2振幅A

(Amplitude)

偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。频率

f

(Frequency)

描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

为每振动一次所需的时间，单位为秒。

圆频率

=2

f

为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振动在起始瞬间的状态。简谐振动的三要素振幅A(Amplitude)简谐振动的三要素3振动位移、速度、加速度之间的关系

振动位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同频率的简谐波。三者的幅值相应为A、A、A2。相位关系：加速度领先速度90º;速度领先位移90º。xvaxva振动位移、速度、加速度之间的关系振动位移(Displac4振动的时域波形名称波形名称波形

振动的时域波形名称波5若干幅值参数的定义瞬时值(Instantvalue)

振动的任一瞬时的数值。峰值

(Peakvalue)

振动离平衡位置的最大偏离。平均绝对值

(Averageabsolutevalue)均值

(Meanvalue)

又称平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)若干幅值参数的定义瞬时值(Instantvalue)x6正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值各幅值参数是常数，彼此间有确定关系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均绝对值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值简谐振动的幅值参数正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值各幅值参数是常数，彼7复杂振动的幅值参数各幅值参数随时间变化，彼此间无明确定关系正峰值负峰值峰峰值xrms复杂振动的幅值参数各幅值参数随时间变化，正峰值负峰值峰峰值x8常用的幅值参数及其单位

位移

峰峰值。单位为微米（m）

速度

有效值。单位为毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。单位为米/秒平方（m/s2）常用的幅值参数及其单位位移9练习一:100mil(Peak)=?

微米(峰峰值)2G(Peak)=?m/s-2(RMS)注:1Inch=1000mil=25.4mm=25,400微米G为重力加速度=9.81m/s-2练习一:10振动信号的频率分析把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出来的方法。频率分析的数学基础是傅里叶变换和快速傅里叶算法（FFT）。频率分析可用频率分析仪来实现，也可在计算机上用软件来完成。频率分析的结果得到各种频谱图，这是故障诊断的有力工具。振动信号的频率分析把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出11各种振动的频谱图名称波形频谱名称波形频谱各种振动的频谱图名称波形频谱12时间域频率域FFTIFFT时间域频率域FFTIFFT13磁电速度传感器接收形式：惯性式变换形式：磁电效应典型频率范围：10Hz~1000Hz典型线性范围：0~2mm典型灵敏度：20mV/mm/s测量非转动部件的绝对振动的速度。不适于测量瞬态振动和很快的变速过程。输出阻抗低，抗干扰力强。传感器质量较大，对小型对象有影响。在传感器固有频率附近有较大的相移。磁电速度传感器接收形式：惯性式测量非转动部件的绝对振动的速度14典型的磁电速度传感器及其特性典型的磁电速度传感器及其特性15压电加速度传感器接收形式：惯性式变换形式：压电效应典型频率范围：0.2Hz~10kHz线性范围和灵敏度随各种不同型号可在很大范围内变化。测量非转动部件的绝对振动的加速度。适应高频振动和瞬态振动的测量。传感器质量小，可测很高振级。现场测量要注意电磁场、声场和接地回路的干扰。压电加速度传感器接收形式：惯性式测量非转动部件的绝对振动的加16压电加速度传感器的典型结构晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座出线口三角剪切型中心压缩型预压簧片三角柱压电加速度传感器的典型结构晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座17压电加速度传感器的典型特性预紧环底座质量块出线口晶体片压电加速度传感器的典型特性预紧环底座质量块出线口晶体片18涡流位移传感器不接触测量，特别适合测量转轴和其他小型对象的相对位移。有零频率响应，可测静态位移和轴承油膜厚度。灵敏度与被测对象的电导率和导磁率有关。相移很小。接收形式：相对式变换形式：电涡流典型频率范围：0~20kHz典型线性范围：0~2mm典型灵敏度：8.0V/mm(对象为钢)涡流位移传感器不接触测量，特别适合测量转轴和其他小型对象的相19涡流位移传感器及前置器涡流位移传感器20轴承振动的测点布置轴承振动的测点布置21轴振动的测点布置轴振动的测点布置22轴承振动与轴振动的比较轴承振动与轴振动的比较23基频是转速频率，记作1R。基频分量的幅值与转子的不平衡大小有关。基频分量的相位与不平衡在转子上的方位有直接对应关系。基频大小和相位由基频分析仪或频率分析方法求得。

基频分量的幅值和相位

基频是转速频率，记作1R。

基频分量的幅值和相位

24键相与相位参考脉冲在转子上刻印键相标记K，在轴承座上布置键相传感器K（光电式或涡流式），其输出为相位参考脉冲。参考脉冲是测量相位的基准。参考脉冲也可用于测量转子的转速。K’K1转t参考脉冲键相与相位参考脉冲在转子上刻印键相标记K，在轴承座上布置25振动相位与转子转角的关系从参考脉冲到第一个正峰值的转角定义振动相位。振动相位与转子的转动角度一一对应。这在平衡和故障诊断中有重要作用。振动信号参考脉冲振动相位与转子转角的关系从参考脉冲到第一个正峰值的转角定26波形图(Wave)时间域内的振动波形频谱图(Spectrum)组成振动的各谐波成分轴心轨迹(Orbit)转轴中心的振动轨迹，由水平和铅垂两方向波形合成旋转机械的振动图示(定转速)波形图(Wave)旋转机械的振动图示(定转速)27波形图、频谱图及轴心轨迹波形图、频谱图及轴心轨迹28波德图和极坐标图波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)两者所含信息相同，都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。波德图和极坐标图波德图(BodePlot)和极坐标图(Po29第三个坐标也可以是时间(日期)、工艺参数等。三维频谱图（谱阵图）第三个坐标也可以是时间(日期)、工艺参数等。三维频谱图（谱30轴心位置的测定轴心位置图可以用x-y记录仪或计算机来绘制。涡流传感器的输出信号动态部分静态部分轴心轨迹轴心位置间隙变化平均间隙轴心位置的测定轴心位置图可以用x-y记录仪或计算机来绘制。涡31状态监测和故障诊断

的

仪器和方法状态监测和故障诊断

的

仪器和方法32在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态。什么是状态监测和故障诊断？是防止事故和计划外停机的有效手段。是预知维修的基础，是设备维修的发展方向。在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，什么是状态监测和故障诊断33监测和诊断的各种手段★

振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。★温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。★

声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。★油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。★无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。★压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。★强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。★表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。★工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。★电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。监测和诊断的各种手段★振动：适用于旋转机械、往复机械、轴34仪器分类：离线测量仪表便携式测振表数据采集器在线测量系统表盘式的

计算机化的监测和诊断仪器的分类和选用仪器选用原则：

被监测对象在生产中的地位生产的规模和产量预计的投资设备管理人员的水平和素质仪器分类：监测和诊断仪器的分类和选用仪器选用原则：35监测和诊断仪器的分类和功能监测和诊断仪器的分类和功能36监测和诊断仪器选用在线监测数据自动采集离线监测数据周期采集25％重要机器5％关键机器30％一般重要机器20％次要机器20％普通机器不监测用坏为止透平机压缩机汽轮发电机组燃气轮机大电机大、中型泵风机齿轮箱小电机小型泵通风机监测和诊断仪器选用在线监测离线监测25％5％30％20％2037频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。每种故障有其对应的特征频率。根据特征频率及其变化确定机器的故障性质和严重程度。频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。38转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:

转动频率转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:39转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。1X频率为主。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。透平风机TOTI齿40转子不平衡的类型转子不平衡的类型41转子不对中的类型正确对中

e=0,

=0平行不对中

e0,=0角度不对中

e=0,0综合不对中

e0,0转子不对中的类型正确对中e=0,=0平行不对中42转子不对中故障的频谱出现2X频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率。电机水泵POPIMOMI1X频率2X频率叶片通过频率转子不对中故障的频谱出现2X频率成分。电机水泵POPI43转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。出现精确的倍频2X，3X…等成分。松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声水平高转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。电机水泵POPI转速44松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱松动时的频谱

出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等频率成分松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱45松动结合面两边振动差别大50353815101218402558松动！松动！不松动不松动松动结合面两边振动差别大50353815101218402546齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。O47带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动48从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率c/min转子转速r/min从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率c/min转子转速r/mi49油膜振荡的防治措施临时措施▲增加油温。▲更换粘度较低的油。▲减小轴承的宽度，以增加比压。▲抬高失稳轴承的标高，增加轴承的负载。▲减小轴承的间隙。根本措施▲

改变轴瓦的结构。

增加预负荷，开油槽，改变供油方式等▲

改用稳定性较好的轴承。圆瓦—椭圆瓦—多油叶瓦—多油楔瓦—可倾瓦▲

改变转子结构，将其临界转速提高到工作转速的一半以上。油膜振荡的防治措施临时措施根本措施50轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30%。轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质量外，轴承的安装及装配质量影响很大。滚动轴承的振动轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。滚51滚动轴承的失效形式

疲劳点蚀:因受滚动压应力磨损:因受压力又有与内外座圈的相对滑动腐蚀:润滑油中的水分几其它化学物质产生锈蚀裂纹:由于磨削或淬火时作用而产生磨粒磨损:由于磨屑作用而磨损滚动轴承的失效形式

疲劳点蚀:因受滚动压应力52D

—节圆直径d—滚珠直径—接触角z—滚珠数R—轴的转速频率滚动轴承故障的特征频率dD外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环D—节圆直径滚动轴承故障的特征频率dD外环故障频率53滚动轴承故障的频谱轴承每一种零件有其特殊的故障频率。随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波滚动轴承故障的频谱轴承每一种零件有其特殊的故障频率。电机离54带滚动轴承的机械的频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承故障频率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk带滚动轴承的机械的频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承故障频率55倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构倒频谱的定义和有关的术语倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿轮的故障诊断倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构56倒频谱是对数功率谱的频谱。通俗地说，倒频谱是频谱图的频谱。它突出了频谱图中的周期成分。倒频谱图的横坐标为倒频率（时间）。倒频谱的定义log(Fxx(f))c()FFT倒频谱是对数功率谱的频谱。倒频谱的定义log(Fxx(57倒频谱分析的特点能显示频谱图中不明显（被淹没）的复杂的周期频谱结构，并精确地确定其倒频率（振动周期）。倒频谱的主要峰值是大量周期分量的平均值，数值较稳定，它可作为评定机械状态的一个指标。对从振源到测点之间信号传递路径的变化不大敏感。倒频谱分析的特点能显示频谱图中不明显（被淹没）的复杂的周期频58倒频谱分析的应用

齿轮信号中确定周期成分(一)电机轴50Hz，63个齿水泵轴121Hz，26个齿频谱图中看到啮合频率3.15kHz看不清周期结构电机离心泵齿轮箱倒频谱分析的应用

齿轮信号中确定周期成分(一)电机轴50Hz59倒频谱图中清晰可见若干尖峰，显示频谱图的周期结构8.2ms(121Hz)及谐波为出轴齿轮转频20ms(50Hz)为入轴齿轮的转频倒频谱分析的应用

齿轮信号中确定周期成分(二)倒频谱图中清晰可见若干尖峰，显示频谱图的周期结构倒频谱分析的60频谱图仅看出啮合频率(4.3kHz)及其谐波即使经高倍细化，也难以确定频谱图中的周期成分0～20kHz原频谱图3.5～13kHz细化频谱图倒频谱分析的应用

齿轮信号中确定周期成分(三)频谱图仅看出啮合频率(4.3kHz)及其谐波0～20kHz原61倒频谱图中清晰显示两组周期频谱族结构Ai为11.9ms(84.3Hz)及谐波；Bi为20ms(50Hz)及谐波这是输入轴A和输出轴B的转速频率倒频谱图7.5～9.5kHz细化频谱图倒频谱分析的应用

齿轮信号中确定周期成分(四)11.9ms（84.3Hz）20ms（50Hz）倒频谱图中清晰显示两组周期频谱族结构倒频谱图7.5～9.5k62倒频谱分析的应用

对传递路径不敏感齿轮箱上两个不同的测点得到的频谱图差别很大但两个倒频谱图差别很少，高倒频率区基本一样2.6kHz倒频谱图频谱图倒频谱分析的应用

对传递路径不敏感齿轮箱上两个不同的测点得到63正常状态：频谱无周期结构；倒频谱无明显峰。故障状态：倒频谱出现10.4Hz、35.6Hz及其倒谐波。10.4Hz最大为一惰轮的转频，表明它有故障，并可与输出轴频5.4Hz的两倍区别开来。故障状态

正常状态频谱图倒频谱图入轴35.6Hz惰轮10.4Hz出轴5.4Hz倒频谱分析的应用

卡车齿轮箱的诊断正常状态：频谱无周期结构；倒频谱无明显峰。故障状态64相关产品

-振通932高级分析仪中文Window菜单显示，操作更方便大尺寸、彩色液晶屏幕，清晰美观12800线分辨率频谱，频率范围25kHz基于DSP的全功能高速动态分析双通道采集，14位AD采样USB接口可配MCM2/3,SDES等软件高速记录起停车振值,幅值,相位,频谱标准数采器功能存储200测点,32K波形用硬件包络解调检测诊断轴承齿轮故障转速测量、噪声测量、相位测量、相位诊断相关产品-振通932高级分析仪中文Window菜单显示，65共振解调法原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ以内）冲击脉冲激起了高频（数十倍于冲击频率）共振波形，对它进行包络、检波、低通滤波（即解调），会获得一个对应于低频冲击的而又放大并展宽的共振解调波形。共振解调法原理：故障所引起的低频（通常是数百HZ以内）冲击脉66共振解调法的示意图共振解调法的示意图67共振解调法的优点：

剔除了低频振动干扰对于共振解调波，可作频谱分析共振解调法的优点：

剔除了低频振动干扰68实例：1、某变速箱输出轴后轴承（型号为50309）滚动体外圈有点蚀，测试时发现：时域信号出现调制峰群

实例：1、某变速箱输出轴后轴承（型号为50309）滚动体外圈69振动分析诊断报告70最简单是看HFA包络波有效值HFA<1正常HFA>2警惕HFA>6危险最简单是看HFA包络波有效值HFA<1正常71相关产品-

909Z系列轴承故障检测仪双参数振动检测测量高频包络值,将低频率(不平衡、不对中、松动等振动滤除掉)，专用于轴承齿轮监测测量振动速度真有效值,用于和ISO标准比较相关产品-909Z系列轴承故障检测仪双参数振动检测72振动测试基础知识振动测试基础知识73振动测试基础知识振动测试基础知识74振幅A

(Amplitude)

偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。频率

f

(Frequency)

描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

为每振动一次所需的时间，单位为秒。

圆频率

=2

f

为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振动在起始瞬间的状态。简谐振动的三要素振幅A(Amplitude)简谐振动的三要素75振动位移、速度、加速度之间的关系

振动位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同频率的简谐波。三者的幅值相应为A、A、A2。相位关系：加速度领先速度90º;速度领先位移90º。xvaxva振动位移、速度、加速度之间的关系振动位移(Displac76振动的时域波形名称波形名称波形

振动的时域波形名称波77若干幅值参数的定义瞬时值(Instantvalue)

振动的任一瞬时的数值。峰值

(Peakvalue)

振动离平衡位置的最大偏离。平均绝对值

(Averageabsolutevalue)均值

(Meanvalue)

又称平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)若干幅值参数的定义瞬时值(Instantvalue)x78正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值各幅值参数是常数，彼此间有确定关系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均绝对值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值简谐振动的幅值参数正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值各幅值参数是常数，彼79复杂振动的幅值参数各幅值参数随时间变化，彼此间无明确定关系正峰值负峰值峰峰值xrms复杂振动的幅值参数各幅值参数随时间变化，正峰值负峰值峰峰值x80常用的幅值参数及其单位

位移

峰峰值。单位为微米（m）

速度

有效值。单位为毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。单位为米/秒平方（m/s2）常用的幅值参数及其单位位移81练习一:100mil(Peak)=?

微米(峰峰值)2G(Peak)=?m/s-2(RMS)注:1Inch=1000mil=25.4mm=25,400微米G为重力加速度=9.81m/s-2练习一:82振动信号的频率分析把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出来的方法。频率分析的数学基础是傅里叶变换和快速傅里叶算法（FFT）。频率分析可用频率分析仪来实现，也可在计算机上用软件来完成。频率分析的结果得到各种频谱图，这是故障诊断的有力工具。振动信号的频率分析把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出83各种振动的频谱图名称波形频谱名称波形频谱各种振动的频谱图名称波形频谱84时间域频率域FFTIFFT时间域频率域FFTIFFT85磁电速度传感器接收形式：惯性式变换形式：磁电效应典型频率范围：10Hz~1000Hz典型线性范围：0~2mm典型灵敏度：20mV/mm/s测量非转动部件的绝对振动的速度。不适于测量瞬态振动和很快的变速过程。输出阻抗低，抗干扰力强。传感器质量较大，对小型对象有影响。在传感器固有频率附近有较大的相移。磁电速度传感器接收形式：惯性式测量非转动部件的绝对振动的速度86典型的磁电速度传感器及其特性典型的磁电速度传感器及其特性87压电加速度传感器接收形式：惯性式变换形式：压电效应典型频率范围：0.2Hz~10kHz线性范围和灵敏度随各种不同型号可在很大范围内变化。测量非转动部件的绝对振动的加速度。适应高频振动和瞬态振动的测量。传感器质量小，可测很高振级。现场测量要注意电磁场、声场和接地回路的干扰。压电加速度传感器接收形式：惯性式测量非转动部件的绝对振动的加88压电加速度传感器的典型结构晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座出线口三角剪切型中心压缩型预压簧片三角柱压电加速度传感器的典型结构晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座89压电加速度传感器的典型特性预紧环底座质量块出线口晶体片压电加速度传感器的典型特性预紧环底座质量块出线口晶体片90涡流位移传感器不接触测量，特别适合测量转轴和其他小型对象的相对位移。有零频率响应，可测静态位移和轴承油膜厚度。灵敏度与被测对象的电导率和导磁率有关。相移很小。接收形式：相对式变换形式：电涡流典型频率范围：0~20kHz典型线性范围：0~2mm典型灵敏度：8.0V/mm(对象为钢)涡流位移传感器不接触测量，特别适合测量转轴和其他小型对象的相91涡流位移传感器及前置器涡流位移传感器92轴承振动的测点布置轴承振动的测点布置93轴振动的测点布置轴振动的测点布置94轴承振动与轴振动的比较轴承振动与轴振动的比较95基频是转速频率，记作1R。基频分量的幅值与转子的不平衡大小有关。基频分量的相位与不平衡在转子上的方位有直接对应关系。基频大小和相位由基频分析仪或频率分析方法求得。

基频分量的幅值和相位

基频是转速频率，记作1R。

基频分量的幅值和相位

96键相与相位参考脉冲在转子上刻印键相标记K，在轴承座上布置键相传感器K（光电式或涡流式），其输出为相位参考脉冲。参考脉冲是测量相位的基准。参考脉冲也可用于测量转子的转速。K’K1转t参考脉冲键相与相位参考脉冲在转子上刻印键相标记K，在轴承座上布置97振动相位与转子转角的关系从参考脉冲到第一个正峰值的转角定义振动相位。振动相位与转子的转动角度一一对应。这在平衡和故障诊断中有重要作用。振动信号参考脉冲振动相位与转子转角的关系从参考脉冲到第一个正峰值的转角定98波形图(Wave)时间域内的振动波形频谱图(Spectrum)组成振动的各谐波成分轴心轨迹(Orbit)转轴中心的振动轨迹，由水平和铅垂两方向波形合成旋转机械的振动图示(定转速)波形图(Wave)旋转机械的振动图示(定转速)99波形图、频谱图及轴心轨迹波形图、频谱图及轴心轨迹100波德图和极坐标图波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)两者所含信息相同，都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。波德图和极坐标图波德图(BodePlot)和极坐标图(Po101第三个坐标也可以是时间(日期)、工艺参数等。三维频谱图（谱阵图）第三个坐标也可以是时间(日期)、工艺参数等。三维频谱图（谱102轴心位置的测定轴心位置图可以用x-y记录仪或计算机来绘制。涡流传感器的输出信号动态部分静态部分轴心轨迹轴心位置间隙变化平均间隙轴心位置的测定轴心位置图可以用x-y记录仪或计算机来绘制。涡103状态监测和故障诊断

的

仪器和方法状态监测和故障诊断

的

仪器和方法104在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态。什么是状态监测和故障诊断？是防止事故和计划外停机的有效手段。是预知维修的基础，是设备维修的发展方向。在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，什么是状态监测和故障诊断105监测和诊断的各种手段★

振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。★温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。★

声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。★油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。★无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。★压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。★强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。★表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。★工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。★电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。监测和诊断的各种手段★振动：适用于旋转机械、往复机械、轴106仪器分类：离线测量仪表便携式测振表数据采集器在线测量系统表盘式的

计算机化的监测和诊断仪器的分类和选用仪器选用原则：

被监测对象在生产中的地位生产的规模和产量预计的投资设备管理人员的水平和素质仪器分类：监测和诊断仪器的分类和选用仪器选用原则：107监测和诊断仪器的分类和功能监测和诊断仪器的分类和功能108监测和诊断仪器选用在线监测数据自动采集离线监测数据周期采集25％重要机器5％关键机器30％一般重要机器20％次要机器20％普通机器不监测用坏为止透平机压缩机汽轮发电机组燃气轮机大电机大、中型泵风机齿轮箱小电机小型泵通风机监测和诊断仪器选用在线监测离线监测25％5％30％20％20109频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。每种故障有其对应的特征频率。根据特征频率及其变化确定机器的故障性质和严重程度。频谱分析法频谱分析法是最基本和最常用的故障诊断方法。110转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:

转动频率转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:111转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。1X频率为主。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡故障的频谱波形为简谐波，少毛刺。透平风机TOTI齿112转子不平衡的类型转子不平衡的类型113转子不对中的类型正确对中

e=0,

=0平行不对中

e0,=0角度不对中

e=0,0综合不对中

e0,0转子不对中的类型正确对中e=0,=0平行不对中114转子不对中故障的频谱出现2X频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率。电机水泵POPIMOMI1X频率2X频率叶片通过频率转子不对中故障的频谱出现2X频率成分。电机水泵POPI115转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。出现精确的倍频2X，3X…等成分。松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声水平高转子系统松动故障的频谱波形出现许多毛刺。电机水泵POPI转速116松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱松动时的频谱

出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等频率成分松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱117松动结合面两边振动差别大50353815101218402558松动！松动！不松动不松动松动结合面两边振动差别大503538151012184025118齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X齿轮故障的频谱齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。O119带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动120从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率c/min转子转速r/min从油膜涡动发展到油膜振荡涡动频率c/min转子转速r/mi121油膜振荡的防治措施临时措施▲增加油温。▲更换粘度较低的油。▲减小轴承的宽度，以增加比压。▲抬高失稳轴承的标高，增加轴承的负载。▲减小轴承的间隙。根本措施▲

改变轴瓦的结构。

增加预负荷，开油槽，改变供油方式等▲

改用稳定性较好的轴承。圆瓦—椭圆瓦—多油叶瓦—多油楔瓦—可倾瓦▲

改变转子结构，将其临界转速提高到工作转速的一半以上。油膜振荡的防治措施临时措施根本措施122轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30%。轴承的运行质量除轴承元件本身的加工质量外，轴承的安装及装配质量影响很大。滚动轴承的振动轴承的故障诊断与状态监测是机械设备故障诊断技术的重要内容。滚123滚动轴承的失效形式

疲劳点蚀:因受滚动压应力磨损:因受压力又有与内外座圈的相对滑动腐蚀:润滑油中的水分几其它化学物质产生锈蚀裂纹:由于磨削或淬火时作用而产生磨粒磨损:由于磨屑作用而磨损滚动轴承的失效形式

疲劳点蚀:因受滚动压应力124D

—节圆直径d—滚珠直径—接触角z—滚珠数R—轴的转速频率滚动轴承故障的特征频率dD外环故障频率内环故障频率滚珠故障频率保持架碰外环保持架碰内环D—节圆直径滚动轴承故障的特征频率dD外环故障频率125滚动轴承故障的频谱轴承每一种零件有其特殊的故障频率。随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波滚动轴承故障的频谱轴承每一种零件有其特殊的故障频率。电机离126带滚动轴承的机械的频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承故障频率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk带滚动轴承的机械的频谱特点不平衡不对中松动滚动轴承故障频率127倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构倒频谱的定义和有关的术语倒频谱分析主要应用于滚动轴承和齿轮的故障诊断倒频谱分析诊断法倒频谱分析用于识别频谱图中的周期结构128倒频谱是对数功率谱的频谱。通俗地说，倒频谱是频谱图的频谱。它突出了频谱图中的周期成分。倒频谱图的横坐标为倒频率（时间）。倒频谱的定义log(Fxx(f))c()FFT倒频谱是对数功率谱的频谱。倒频谱的定义log(Fxx(129倒频谱分析的特点能显示频谱图中不明显（被淹没）的复杂的周期频谱结构，并精确地确定其倒频率（振动周期）。倒频谱的主要峰值是大量周期分量的平均值，数值较稳定，它可作为评定机械状态的一个指标。对从振源到测点之间信号传递路径的变化不大敏感。倒频谱分析的特点能显示频