设备故障诊断技术复习课程.ppt

设备故障诊断技术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：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：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；保证设备安全，防止突发事故；保证设备精度，提高产品质量；保证设备精度，提高产品质量；实施状态维修，节约维修费用；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；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。来较大的经济效益和良好的社会效益。振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识 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。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，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最大，一般可达60%-70%。按振动频率分类 机械振动低频振动：f 1000 Hz振动的一般分类振动的一般分类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 构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅d、频率f 和相位。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。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 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。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。振动信号处理振动信号处理所谓振动信号处理，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。信信号号处处理理的的基基本本方方法法有有：时时域域分分析析，幅幅域域分分析析，频频域域分析分析和和相域分析相域分析。时时域域分分析析 -就就是是对对信信号号在在时时间间域域内内的的分分析析或或变换；变换；幅幅域域分分析析 -就就是是对对信信号号在在幅幅值值上上进进行行各各种种分分析；析；频频域域分分析析 -就就是是要要确确定定信信号号的的频频率率结结构构，即即弄弄清清楚楚信信号号中中都都包包含含有有哪哪些些频频率率成成分分及及各各频频率率成成分分的的幅值大小；幅值大小；相相域域分分析析 -就就是是进进行行相相位位值值测测量量及及对对相相位位随随时间的变化进行分析。时间的变化进行分析。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。齿轮故障波形图具有明显的冲击特征频域分析又包含有：幅值谱,功率谱,倒频谱等。幅值谱分析是故障诊断的基本工具倒谱上的谱线是幅值谱中的周期性谱线族相域分析包含有：相位谱等相位谱相位谱另外，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；竖坐标为竖坐标为振幅。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”。一般的频谱图一般的频谱图其某频段的其某频段的细化谱细化谱细化谱细化谱现场测试诊断的实施步骤现场测试诊断的实施步骤 诊断步断步骤概括概括为准准备工作、工作、诊断断实施和决策施和决策验证等等3个个环节，具体分，具体分为6个步个步骤来介来介绍。一一.了解被了解被诊断的断的对象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：设备的的结构构组成成 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。原动机（电动机）传动系统工作机（引风机）、电动机滚动轴承、引风机滚动轴承 2）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。2.2.2.2.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：主要了解以下内容：1 1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还）各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动；是往复运动；2 2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动；运动；3 3）转子运行速度：低速）转子运行速度：低速(1000 Hz1000 Hz1000 Hz1000 Hz)，匀速，匀速还是变速等等。还是变速等等。3.3.3.3.机器的工作条件机器的工作条件机器的工作条件机器的工作条件 1 1）载荷性质：均载还是冲击载荷；）载荷性质：均载还是冲击载荷；2 2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体（液体）；腐蚀性气体（液体）；3 3）周围环境：有无严重的干扰（或污染）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。源存在，如振源，粉尘、热源等。4.4.4.4.设备基础型式及状况设备基础型式及状况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等等。搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。5.5.5.5.主要资料档案资料主要资料档案资料主要资料档案资料主要资料档案资料 设备原始档案资料、设备检修资料、设设备原始档案资料、设备检修资料、设备故障记录档案等。备故障记录档案等。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。1.1.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 1）对振动反映敏感）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、空腔或隔离物信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料如密封填料等等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播途的能量损失。途的能量损失。2 2）适合于诊断目的）适合于诊断目的3 3）符合安全操作要求）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因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问题。题。4 4）适合于安置传感器）适合于安置传感器 有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够的刚度等。的刚度等。通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子通常，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，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、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，也是测振的常设测进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。点。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）。水平垂直轴向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。2.2.2.2.预估频率和振幅预估频率和振幅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：判或漏诊。通常可采取以下几种方法：1 1）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率和振幅。和振幅。2 2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可）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。能发生的故障特征频率。3 3）广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征频率和相应的振幅大小。频率和相应的振幅大小。3.3.3.3.确定测量参数确定测量参数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：度、速度和位移。一般按下列原则选用：低频振动（低频振动（10Hz1000Hz1000Hz）采用位移。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。4.4.选择诊断仪器选择诊断仪器 测振仪器的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 5 5 5.选择与安装传感器选择与安装传感器选择与安装传感器选择与安装传感器 用于测量振动的传感器有三种类型，一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。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压电式加速度传感器压电式加速度传感器测量测量轴承的绝对振动。轴承的绝对振动。6.6.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“万事俱备”。三三三三.进行振动测量与信号分析进行振动测量与信号分析进行振动测量与信号分析进行振动测量与信号分析 1.1.1.1.测量系统测量系统测量系统测量系统 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，它们分别代表了场，它们分别代表了 简易诊断发展的不同的发展阶段。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。采集器为代表的数字式测振仪所构成的测量系统。2.2.2.2.振动测量信号分析振动测量信号分析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。向。而且要定点、定时地进行测量，以有利于进行比较。3.3.3.3.数据记录整理数据记录整理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，每个测点按方向漏。最好将数据分类整理，每个测点按方向整理，用图形或表格表示，这样做有利于抓整理，用图形或表格表示，这样做有利于抓住特征，也便于发现一些问题。住特征，也便于发现一些问题。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。五五五五.做出诊断决策做出诊断决策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，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。位、所需要更换的零部件等。六六六六.检查验证检查验证检查验证检查验证 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。把工作做扎实。常常见故障特征分析故障特征分析 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）。输以其它方法故 障样板模式对 象待检模式比较判别故障标准设备（或零部件）类型部位程度故障诊断的基本方法一一.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。1.1.1.1.转子特性转子特性转子特性转子特性 转子组件是旋转机械的核心部分，它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。说，转子系统分为刚性转子和柔性转子。刚性转子刚性转子 转子的转速低于其本转子的转速低于其本身第一阶临界转速的转子。身第一阶临界转速的转子。柔性转子柔性转子 转子的转速高于其本转子的转速高于其本身第一阶临界转速的转子。身第一阶临界转速的转子。2.2.2.2.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，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，又称工等于转子的回转频率（简称转频，又称工 频）及其倍频或分频。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分析振动信号的频率与转频的关系是诊分析振动信号的频率与转频的关系是诊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断旋转机械故障的金钥匙断旋转机械故障的金钥匙断旋转机械故障的金钥匙。故障特征频率与转频的三种关系故障特征频率与转频的三种关系 1 1）同步振动同步振动 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 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 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。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 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 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 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，在改变转速的过程中测量机器的振幅值。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故障来源主 要 原 因安装、维修1.机器安装不当，零部件错位，预负荷大2.轴系对中不良（对轴系热态对中考虑不够）3.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4.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5.转子长期放置不当，破坏了动平衡精度6.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1.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2.润滑或冷却不良3.旋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）不当，机器运行失稳5.启动、停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间长故障来源主 要 原 因机器恶劣1.长期运行，转子挠度增大2.旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹3.零、部件磨损、点蚀或腐蚀等4.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5.机器基础沉降不均匀，机器壳体变形表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其它识别方法明显不明显不变不变不变振幅突然增加表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1.超速、超负荷运行2.零件局部损坏脱落转子受腐蚀疲劳，应力集中表7 转子部件缺损的故障原因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1.机器开始升速运行时，在低速阶段振动幅值就较大2.刚性转子两端相位差180表9 转子弓形弯曲的敏感参数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1.转子长期存放不当，发生永久弯曲变形2.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21、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1.转子轴向振动较大2.联轴器相邻轴承处振动较大3.随机器负荷增加，振动增大4.对环境温度变化敏感故障来源1234设计、制造安装、维修运行、操作机器劣化主要原因对机器热膨胀量考虑不够，给定的安装对中技术要求不准1.安装精度未达到技术要求2.对热态时转子不对中变化量考虑不够1.超负荷运行2.机组保温不良，轴系各转子热变形不同1.机器基础或机座沉降不均匀，时不对中超差2.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1.转子对中不良2.轴承安装缺陷，两半轴瓦错位，单边接触3.润滑不良，供油不足4.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）1.轴承过载，轴瓦局部应力集中2.润滑不良，承载区油膜破裂3.轴承间隙不适当4.轴承配合松动，过盈不足5.转子异常振动，在轴承上产生交变载荷 腐 蚀 润滑剂的化学作用 气 蚀1.转子涡动速度高，发生异常振动2.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1.轴承间隙不当2.轴承壳体配合过盈不足3.轴瓦参数不当1.润滑油不良2.油温或油压不当轴承磨损，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1.工作角频率等于或高于 时突然发生2.振动强烈，有低沉吼叫声3.振荡发生前发生油膜涡动4.异常振动有非线性特征故障来源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1.轴承间隙不当2.轴承壳体配合过盈不足3.轴瓦参数不当1.润滑油不良2.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表24 旋转失速的振动特征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 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1.机器出口压力波动大2.机器入口气体压力及流量波动表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、操作机器劣化主要原因机器的各级流道设计不匹配1.入口滤清器堵塞2.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（0.520Hz）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1.振动剧烈2.出口压力和进口流量波动大3.噪声大，低沉吼叫，声音异常表30 喘振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1.入口滤清器堵塞2.叶轮流道或气流流道堵塞1.压缩机的实际运行流量小于喘振流量2.压缩机出口压力低于管网压力3.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1.管道阻力增大2.管网阻力增加3.管路逆止阀失灵等表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1.连续摩擦：反向位移、跳动、突变2.局部摩擦：反向位移1.连续摩擦：扩散2.局部摩擦：紊乱1.连续摩擦：反进动2.局部摩擦：正进动突变表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1.转子与定子偏心2.转子对中不良3.转子动挠度大1.机器运行时热膨胀严重不均匀2.转子位移基础或壳体变形大表34 转子系统出现各次谐波的可能性振动频率（040）（4050）（50100）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量区域 1（次谐波）1不稳径向杂乱不稳定正进动改变表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表44 转轴具有横向裂纹的振动特征 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22、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不平衡不平衡类类 型型不平衡不平衡频频 谱谱实例例1：某公司有一台某公司有一台电动机，机，额定定转速速3000r/min，运行中运行中发现振振动异常，异常，测取取轴承部位的振承部位的振动信号作信号作频谱分析，其分析，其谱图如右下如右下图所示。以所示。以电动机机转频（50Hz）最）最为突出，判断突出，判断电动机机转子存在不平衡。子存在不平衡。在作在作动平衡平衡测试时，转子不平衡量达子不平衡量达5000g.cm，远远超超过标准允准允许值。经动平衡平衡处理后，振理后，振动状状态达到正常。达到正常。这个个实例例，故故障障典典型型，过程程完完整整。它它的的价价值在在于于印印证了了不不平平衡衡故故障障的的一一个个最最重重要要特特征征，激激振振频率率等等于于转频，又又通通过动平平衡衡测试处理理进一一步步验证了了诊断断结论的的正确性。正确性。转子不平衡转子不平衡不平衡故障的典型频谱特征是工频分量占主导地位实例例2：某某卷卷烟烟厂厂的的锅炉炉引引风机机，型型号号Y2805-4型型，转速速1480r/min，功率，功率75kW，结构构简图见图。、引风机轴承测点电机测点测点方位H20.01526Hz4.62.52.4V5.53.41.04.5A3.72.41.6锅炉引风机振动速度有效值（mm/s rms）H H、V V、A A分别代表水平、垂直和轴向分别代表水平、垂直和轴向测点水平方向频谱从频率结构看，测点从频率结构看，测点从频率结构看，测点从频率结构看，测点水平方向的频率结水平方向的频率结水平方向的频率结水平方向的频率结构非常简单，几乎只构非常简单，几乎只构非常简单，几乎只构非常简单，几乎只存在风机的转速频率存在风机的转速频率存在风机的转速频率存在风机的转速频率（26Hz26Hz26Hz26Hz近似于转频）。近似于转频）。近似于转频）。近似于转频）。对比表对比表对比表对比表4-14-14-14-1中测点中测点中测点中测点、振值，可见测点振值，可见测点振值，可见测点振值，可见测点的振值比测点的振值比测点的振值比测点的振值比测点要小要小要小要小得多。测点得多。测点得多。测点得多。测点最靠近最靠近最靠近最靠近风机叶轮，其振动值风机叶轮，其振动值风机叶轮，其振动值风机叶轮，其振动值最能反映风机叶轮的最能反映风机叶轮的最能反映风机叶轮的最能反映风机叶轮的振动状态。据此判断振动状态。据此判断振动状态。据此判断振