故障诊断讲义1569.docx

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1、大型旋转转机械状状态监测测与故障障诊断讲讲义深圳市创创为实技术发发展有限限公司二00五五年十二二月目 录录第一节状状态监测测与故障障诊断的的基本知知识一、状态态监测与与故障诊诊断的意意义4二、大机机组状态态监测与与故障诊诊断常用用的方法法41振动动分析法法42油液液分析法法53轴位位移的监监测54轴承承回油温温度及瓦瓦块温度度监测55综合合分析法法5三、有关关振动的的常用术术语51机械械振动552涡动动、进动动、正进进动、反反进动、弓状回回转63振动动的基本本参数振幅、频率、相位664相对对轴振动动、绝对对轴振动动、轴承承座振动动95径向向振动、横向振振动、轴轴向振动动96刚度度、阻尼尼、临界

2、界阻尼997临界界转速1108刚性性转子、挠性转转子1009挠度度、弹性性线、主主振型、轴振型型1010通通频振动动、选频频振动、工频振振动11111谐谐波、次次谐波11112同同步振动动、异步步振动、亚异步步振动、超异步步振动11213共共振、高高次谐波波共振、次谐波波共振11214简简谐振动动、周期期振动、准周期期振动、瞬态振振动、冲冲击振动动、随机机振动11215自自由振动动、受迫迫振动、自激振振动、参参变振动动1316高高点、重重点14417同同相振动动、反相相振动11518机机械偏差差、电气气偏差、晃度11519旋旋转失速速、喘振振1620半半速涡动动、油膜膜振荡117第二节状状态监

3、测测与故障障诊断的的基本图图谱188一、常规规图谱1181机组组总貌图图182单值值棒图1193多值值棒图1194波形形图2005频谱谱图2336轴心心轨迹图图237振动动趋势图图258过程程振动趋趋势图2289极坐坐标图22810轴轴心位置置图29911全全息谱图图29二、启停停机图谱谱301转速速时间图图302波德德图3113奈奎奎斯特图图324频谱谱瀑布图图345级联联图344第三节故故障诊断断的具体体方法及及步骤335一、故障障真伪的的诊断3351首先先应查询询故障发发生时生生产工艺艺系统有有无大的的波动或或调整3352其次次应查看看探头的的间隙电电压是否否真实可可信3773应查查看相

4、关关的运行行参数有有无相应应的变化化394应察察看现场场有无人人可直接接感受到到的异常常现象440二、故障障类型的的诊断4421振动动故障类类型的诊诊断4221.1主主要异常常振动分分量频率率的查找找步骤及及方法4431.2 根据异异常振动动分量频频率进行行振动类类型诊断断452轴位位移故障障原因的的诊断447三、故障障程度的的评估448四、故障障部位的的诊断550五、故障障趋势的的预测551第一节状状态监测测与故障障诊断的的基本知知识一、状态态监测与与故障诊诊断的意意义故障是指指机械设设备丧失失了原来来所规定定的性能能和状态态。通常常把机械械设备在在运行中中所发生生的状态态异常、缺陷、性能恶

5、恶化、以以及事故故前期的的状态统统统称为为故障，有有时也把把事故直直接归为为故障。而大机组组的故障障诊断，则则是根据据对大机机组进行行状态监监测所获获得的信信息，结结合机组组的工作作原理、结构特特点、运运行状况况，对有有可能发发生的故故障进行行分析、预报，对对已经或或正在发发生的故故障进行行分析、判断，以以确定故故障的性性质、类类别、程度度、部位位及趋势势，对维维护机组组的正常常运行和和合理检检修提供供正确的的技术支支持。大型旋转转机械由由于功率率大、转转速高、流量大大、压力力高、结结构复杂杂、监控控仪表繁繁多、运运行及检检修要求求高，因因此在设设计、制制造、安安装、检检修、运运行等诸诸多环节

6、节上稍有有不当，都都会造成成机组在在运行时时发生种种种故障障。大型型机组本本身价格格昂贵，其其故障停停机又会会引起整整个生产产装置的的全面停停产，会会给企业业、社会会、国家家造成巨巨大的经经济损失失。因此此，认真真做好大大机组的的状态监监测与故故障诊断断工作，对对避免恶恶性事故故的发生生、降低低故障停停机次数数、缩短短故障停停机检修修时间、减少企企业的经经济损失失是十分分有益的的。二、大机机组状态态监测与与故障诊诊断常用用的方法法1. 振振动分析析法振动分析析法是大大机组状状态监测测与故障障诊断所所使用的的主要方方法。振动分析析法是对对设备所所产生的的机械振振动（对对大机组组来说，主要要是是转

7、转子相对对于轴承承的振动动）进行行信号采采集、数数据处理理后，根根据振幅幅、频率率、相位位及相关关图谱所所进行的的故障分分析。一方面，由由于在大大型旋转转机械的的所有故故障中，振振动故障障出现的的概率最最高；另另一方面面，振动动信号包包含了丰丰富的机机械及运运行的状状态信息息，它既包含含了转子子、轴承承、联轴轴器、基基础、管管线等机机械零部部件运行行中自身身状态的的信息，又又包含了了诸如转转速、流流量、进进出口压压力以及及温度、油温等等影响运运行状态态的信息息；第三三，振动动信号易易于拾取取，便于于在不影影响机组组运行的的情况下下实行在在线监测测和诊断断。因此此，振动动分析法法是旋转转机械故故

8、障诊断断中运用用最广泛泛、最有有效的方方法，同同时也是是大机组组故障诊诊断的主主要方法法。采用用振动分分析法，可可以对旋旋转机械械大部分分的故障障类型进进行准确确的诊断断，如转转子动不不平衡问问题、转转子弯曲曲、轴承承工作不不良、油油膜涡动动及油膜膜振荡、转子热热不对中中、动静静件摩擦擦、旋转转失速及及喘振、转轴的的横向裂纹纹、机械械松动、结构共共振等等等。2. 油油液分析析法油液分析析法是对对机组在在用润滑滑油的油油液本身身及油中中微小颗颗粒所进进行的理理化分析析。通过过对润滑滑油的粘粘度、闪闪点、酸酸值、破破乳化度度、水分分、机械械杂质、液相锈锈蚀试验验、抗氧氧化安全全性等各各种主要要性能

9、指指标的检检验分析析，不仅仅可以掌掌握润滑滑油本身身的性能能信息，而而且也可可以了解到机机组轴承承、密封封的工作作状况。尤其是是对油液液中不溶溶物质，主主要是微微小固体体颗粒所所进行的的铁谱分分析、光光谱分析析、颗粒粒计数，可可以识别别油液中中所含各各种颗粒粒的化学学成分及及其浓度度、形貌貌、尺寸寸，从而而对润滑滑、特别别是轴承承合金、轴颈、浮环、机械密密封的动动静环、油封、油檔、等摩擦擦付的磨磨损状态态进行科科学的分分析与诊诊断。因因此，油油液分析析法也是是大型旋旋转机械械故障诊诊断中的的一个重重要方法法。3. 轴轴位移的的监测在某些非非正常的的工况下下，大型型旋转机机械的转转子会因因轴向力

10、力过大而而产生较较大的轴轴向位移移，严重重时会引引起推力力轴承磨磨损，进进而发生生转子（如如叶轮）端面与隔板或缸体摩擦碰撞；汽轮机在启动和停车过程中，会因转子与缸体受热和冷却不均而产生差胀，严重时会发生轴向动静摩擦。尽管转子轴位移故障的概率不是很高，但也常有发生，特别是一旦发生后对设备造成的损坏往往是灾难性的。所以，对轴位移进行在线状态监测和故障诊断很有必要。4. 轴轴承回油油温度及及瓦块温温度的监监测检修或运运行中的的操作不不当都会会造成轴轴承工作作不良，从从而引起起轴承瓦瓦块温度度及轴承承回油温温度升高高，严重重时会造造成烧瓦瓦。所以以对轴承承回油温温度、瓦瓦块温度度进行监监测也很很必要。

11、APII （美美国石油油协会标标准）规规定，轴轴承进出出口润滑滑油的正正常温升升应小于于28，轴承承出口处处的最高高油温应应小于882。另外外，用铂铂电阻在在距轴承承合金11mm处处测量瓦瓦块温度度时，一一般不应应超过11101155。由于温温度的反反映往往往滞后，具具体的测测量方法法及测量量位置等等又各不不相同，因因此应具具体情况况具体分分析。5. 综综合分析析法在进行实实际的大大机组状状态监测测与故障障诊断时时，往往往是将以以上各种种方法连连同工艺艺及运行行参数的的监测与与分析一一起进行行综合分分析的。三、有关关振动的的常用术术语1. 机机械振动动机械振动动是物体体相对于于平衡位位置所作作

12、的的往往复运动动。通常常用振动动的基本本参数、即所谓谓的“振动三三要素”振幅、频率、相位加加以描述述。例如，机机器箱体体的颤动动、管线线的抖动动、叶片片的摆动动等都属属于机械械振动。2. 涡涡动、进进动、正正进动、反进动动、弓状状回转涡动是转转动物体体相对于于平衡位位置所作作的旋转转运动。旋转机械械转子的的实际运运动状态态是，一一方面绕绕着本身身的轴线线旋转（自自转），另另一方面面整个轴轴线又绕绕着某一一平衡位位置同时时在做旋旋转运动动（公转转）。转转子实际际上是做做旋转状状的涡动动，并不不是往复复状的机机械振动动。由于于这种涡涡动在径径向上所所测得的的振幅、频率、相位在在数值上上与机械械振动

13、相相同，因因此可以以沿用机机械振动动的许多多成熟的的理论、方法，所所以旋转转机械转转子的涡涡动通常常仍然称称作振动动。但是是，在研研究大机机组转子子的振动动时，不不应该忘忘记转子子的振动动实际上上是涡动动的这一一基本特特点。由于转子子是在自自转的同同时、进进一步在在作公转转，所以以涡动也也称为进进动。正进动是是指涡动动方向与与转子旋旋转方向向相同的的涡动。反进动是是指涡动动方向与与转子旋旋转方向向相反的的涡动。由于不平平衡等其其它力矩矩的作用用，旋转转状态下下挠性转转子的轴轴线并非非是直线线，而是是呈弓状状弯曲的的形状，因因此转子子的涡动动又被形形象地称称作弓状状回转。3. 振振动的基基本参数

14、数振幅、频率、相位a）振幅幅振幅是物物体动态态运动或或振动的的幅度。它是振振动强度度和能量量水平的的标志，也也是评判判机器运运转状态态优劣的的一个主主要指标标。振幅的量量值可以以表示为为峰峰峰值（PPP）、单单峰值（0P）、有效值（rms）或平均值（Average）。峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰与负峰之间的差值；单峰值是正峰或负峰的最大值；有效值即均方根值。只有在纯正弦波的情况下，单峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于峰值的0.707倍，平均值等于峰值的0.637倍；平均值在振动测量中很少使用。振幅分别别采用振振动的位位移、速速度或加加速度值值加以描描述、度度量，三三者可以以通过微微分或

15、积积分进行行换算。在在振动测测量中，除除特别注明外外，振动动位移的的量值为为峰峰峰值，单单位是微微米m或或密耳mill；振振动速度度的量值值为有效效值，单单位是毫毫米/秒mmm/s或英寸寸/秒ipss；振动动加速度度的量值值是单峰峰值，单单位是重重力加速速度gg。一一般认为为，在低低频范围围内，振动动强度与与位移成成正比；在中频频范围内内，振动动强度与与速度成成正比；在高频频范围内内，振动动强度与与加速度度成正比比。也可可以认为为，振动动位移具具体地反反映了动动、静间间隙的变变化，振振动速度度反映了了能量的的大小，振振动加速速度反映映了冲击击力的大大小。所所以，在在工厂的的实际应应用中，大大机

16、组转转子相对对于轴承承的振动动用振动动位移的的峰峰峰值表示示，大机机组轴承承箱及缸缸体、中中小型机机泵的振振动一般般用振动动速度的的有效值值表示，某些滚动轴承及齿轮的振动用振动加速度表示。振动烈度度是我国国及国际际振动标标准的通通用术语语，是描描述一台台机器振振动状态态的特征征量，无无论各标标准对振振动测量量及评定定方法做做了怎样样的规定定，几乎乎都用振振动速度度的均方方根值进进行度量量（大机机组除外外）。因因此，对对一般转转动设备备，只有有振动速速度才有有振动标标准可参参照，才才能对机机器运转转状态的的优劣进进行评定定。右图为中中石化旋旋转机械械振动标标准SHHS 0010003-22004

17、4关于机机器振动动烈度的的评定等等级表。其它我我国及国国际振动动标准关关于机器器振动烈烈度的评评定等级级也大致致如此。其中，根根据输出出功率、机器支承系系统的刚刚性等将将旋转机机械分为为如下44类：小型型转机，如如15kkW以下下的电机机；安装装在刚性性基础上上的中型型转机，功功率在3300kkW以下下；大型型转机，机器支承系统为刚性支承状态；大型型转机，机器支承系统为挠性支承状态。当支座的的固有频频率大于于转子轴轴承系统统的固有有频率时时，机器器支承承系统为为刚性支支承状态态；当支支座的固固有频率率小于转转子轴承承系统的的固有频频率时，机机器支支承系统统为挠性性支承状状态。对大机组组而言，没

18、有权威的振动评定等级标准，但根据权威的API标准规定，转子振动位移的峰峰值不应超过A 值（A=25.412000/N，N为最大连续工作转速）或25.4m，取二者之中的较小值。b) 频频率周期T是是物体完完成一个个振动过过程所需需要的时时间，单单位是秒秒s。例如如一个单单摆，它它的周期期就是重重锤从左左运动到到右，再再从右运运动回左左边起点点所需要要的时间间。频率f是是物体每每秒钟振振动的次次数，单单位是赫赫兹HHz。频率是是振动特特性的标标志，是是分析振振动原因因的重要要依据。频率与与周期互互为倒数数，f1 / T。各种不同同类型的的故障所所引起的的振动都都有各自自的特征征频率。例如，转转子动

19、不不平衡的的振动频频率是工工频，齿齿式联轴轴器（带带中间齿齿套）不不对中的的振动频频率是二二倍频，油油膜涡动动的振动动频率是是0.55倍频，等等等。通通过对振振动频率率成分的的查找，可可以探索索构成振振动激振振力的来来源，有有助于对对机器进进行故障障类型的的判别。但是反过过来，某某种振动动频率可可能和多多种类型型的故障障有关联联。例如如，动不不平衡的的特征频频率是工工频，但但不能说说工频高高就是发发生了动动不平衡衡，因为为某些轴轴承及对对中不良良等的振振动频率率也是工工频。因因此，振振动频率率和振动动故障的的对应关关系并不不是唯一一的。为为了得到到正确的的诊断结结论，需需要对各各种振动动信息进

20、进行综合合分析。对旋转机机械而言言，转子子的转速速N、角速速度都可以以看作频频率，称称为旋转频率、转速频频率，或或N、f不分，都都直接简简称为频频率，相互互换算关系系为：ff = N/60/2，其中转速N为转/分钟rr/minn，角角速度为弧度/秒raad/ss；振振动频率也也可以用用转速频频率的倍倍数来表表示，如如一倍频频（1XX）、二二倍频（2X）、半频（0.5X）、等。对于旋转转机械的的振动来来说，一般般存在下下述令人人感兴趣趣的频率率：转子的的旋转频频率；各种振振动分量量的频率率；转子的的临界转转速；机器自自身和基基础或其其它附着着物的固固有频率率。c) 相相位相位是指指两个振动动要素

21、在在时间或或空间上上的相差差。相位位的度量量单位为为度。在大机组组的在线线状态监监测中，具具体测得得的相位位是指转转子各选选频振动动信号（如如一倍频频等）与与轴上固固定标志志（如键相器器）之间间的相位位差。相位在振振动领域域有着许许多重要要的应用用，例如如： 比较同频频率振动动在时间间上的先先后关系系。如简简谐振动动，振动动速度超超前振动动位移90，振动加速度度超前振振动速度900，振动加速度度超前振振动位移1800。 比较较激振力力与响应应在空间间上的相相互关系系。如对于无阻阻尼挠性性转子，在低于临临界转速速时，转子不平平衡矢量量与其所引起起的振动动矢量二二者的相位相相同，即即在同一一方向上

22、上，振动动值较大大；在通过过临界转转速时，不平衡衡矢量的的相位突突然发生生翻转变化化；高于临临界转速速后，不平衡衡矢量与与振动矢矢量相位位相反，二二者相差差180，振动反反而变小小。此即所所谓的转转子自动动定心。比较两两个零部部件之间间相对运运动的方方位。例例如，齿齿式联轴轴器（带带中间短短接）不不对中时时，两边边转子振振动的相相位差为为180。 在转子动动平衡中中更有着着必不可可少、十十分重要要的作用用。4. 相相对轴振振动、绝绝对轴振振动、轴轴承座振振动相对轴振振动是指指转子轴轴颈相对对于轴承承座的振振动，它它一般是是用非接接触式电电涡流位位移传感感器来测测量。绝对轴振振动是指指转子相相对

23、于大大地的振振动，它它可用接接触式传传感器或或用一个个非接触触式电涡涡流传感感器和一一个惯性性传感器器组成的的复合传传感器来来测量。两个传传感器所所测量的的值进行行向量相相加就可可得到转转子轴相相对于大大地的振振动。轴承座振振动是指指轴承座座相对于于大地的的振动，它它可用速速度传感感器或加加速度传传感器来来测量。通常所说说的大机机组振动动实际上上是转子子的相对对轴振动动，必要要时辅之之于轴承承座振动动。5. 径径向振动动、横向向振动、轴向振振动径向振动动是指垂垂直于转转子中心心线方向向上的振振功。径径向振动动也称为为横向振动动。水平振动动是指与与水平方方向一致致的径向向振动。垂直振动动是指与与

24、垂直方方向一致致的径向向振动。轴向振动动是指与与转子中中心线同同一方向向上的振振动。由于转子子的实际际振动是是涡动，其其涡动轨轨迹通常常为不规规整的椭椭圆，因因此需要要两个相相互垂直直的探头头才能较较为准确确地测出出转子真真实的振振动。6刚度度、阻尼尼、临界界阻尼使弹性体体产生单单位变形形y所需的的力F称为刚度度k，k=FF/y 。刚度度反映了了弹性体体抵抗变变形的能能力。机机械件以以及压力力较高的的液体（如如油膜）和和气体都都可以视视为弹性性体。旋旋转机械械转子的的刚度包包括静刚刚度和动动刚度两两个部分分，静刚刚度决定定于结构构、材质质、尺寸寸，而动动刚度既既与静刚刚度有关关，也与与支座刚刚

25、度、连连接刚度度等有关关。阻尼是指指振动系系统中的的能量转转换（从机机械能转转换成另一一种能量量形式，一一般是热热能），这这种能量量转换吸收、消化了了振动能能量，抑抑制了振振动过程程中的振振幅值。转子阻阻尼主要要来自于于轴承阻阻尼，另另外还有有介质阻阻尼、材材料内部阻尼尼。临界阻尼尼是指系系统能回回到平衡衡位置而而不发生生振荡所所要求的的最小阻阻尼。7. 临临界转速速临界转速速就是转转子轴承承系统本本身的固固有频率率。临界转速速完全由由转子轴轴承系统统本身的的结构特特性（转转子的轴轴径、长长度、集集中质量量大小及及分布、支座跨跨度、以以及支座座的刚度度、阻尼尼、质量量等）所所决定，与与外界条条

26、件（如如不平衡衡力、介介质负荷荷等）无无关。临临界转速速有计算算值（转转子无阻阻尼的自自振频率率）或现现场实际际值（转转子有阻阻尼的共共振频率率），由由于转子子阻尼相相对很小小，故此此二值相相差很小小。与物物体的固固有频率率一样，临临界转速速也有若若干阶，如如一阶（第第一临界界转速）、二阶、n阶。8. 刚刚性转子子、挠性性转子刚性转子子是指工工作转速速低于第第一临界界转速的的转子。挠性转子子是指工工作转速速高于第第一临界界转速的的转子。9. 挠挠度、弹弹性线、主振型型、轴振振型挠度是指指转子轴轴线的横横向弯曲曲变形值值。或称称为转子子挠曲。转子的挠挠度又分分为静挠挠度和动动挠度。静挠度度是指在

27、在静止状状态下转转子因重重力或其其它载荷荷而产生生的弯曲曲变形值值，沿转转子轴线线不同的的点，静静挠度值值不同；动挠度度是指在在旋转状状态下转转子因不不平衡力力矩或其其它交变变载荷而而产生的的弯曲变变形值，同同样因不不平衡力力矩所处处位置及及大小的的不同，动动挠度值值也会有有所不同同；转子子动挠曲曲又分同同步挠曲曲和异步步挠曲两两种，这这两种挠挠曲将直直接迭加加到转轴轴振动上上。转子子的动挠挠曲变形形既可以以是平面面的，也也可以是是空间的的。弹性线是是指振动动时转子子轴线的的形状。主振型是是在临界界转速下下振动时时的弹性性线。对挠性转转子来说说，在高高速旋转转状态下下，转子子受到由由质量偏偏心

28、而产产生的离离心力的的作用，轴轴线被拉拉弯，并并非是直直线，所所以弹性性线为弓弓状弯曲曲的形状状。与临界转转速一样样，主振振型同样样由转子子轴承系系统本身身固有的的结构特特性所决决定，与与外界条条件无关关；同时时，对应应于不同同阶数的的临界转转速，也也有形状状各不相相同的各各阶主振振型，如如一阶主主振型、二阶主主振型、n阶阶主振型型。对于无阻阻尼刚性性铰支的的光轴，各各阶主振振型的形形状如下下图所示示。即，一阶主主振型为为一个弯弯、无节节点（振振幅为零零的点），二阶主振型为两个弯、一个节点，。其中：弯数（拐拐点数）阶数，节点数阶数0 。需要指出出的是，由由于支座座弹性、外伸跨跨度等因因素的影影

29、响，实实际上各各阶主振振型的具具体形状状和节点点数并无无确定的的规律，刚刚性铰支支光轴的的各阶主主振型完完全没有一般般性，仅仅仅是帮帮助我们们对各阶阶主振型型有一些些形象上上的大致致了解。转子轴振振型就是是转子实实际运转转状态下下的弹性性线，是是由一阶阶、二阶阶等多阶阶主振型型相互迭迭加的结结果。转转速越靠靠近某一一阶临界界转速，某某一阶主主振型的的影响就就相对大大一点；多数情情况下，起起主导影影响因素素的是一一阶、二二阶、三三阶等低低阶主振振型，其其中又以以一阶、二阶为为主。另另外，各各阶主振振型的大大小与不不平衡质质量所在在的轴向向位置有有关，也也就是说说不平衡衡量也会会对转子子实际轴轴振

30、型的的形状及及大小产产生影响响。同样，弹弹性线可可以是平平面的，也也可以是是空间的的。10. 通频振振动、选选频振动动、工频频振动通频振动动是原始始的、未未经傅立立叶级数数变换分解处处理的、由各频频率振动动分量相相互迭加加后的总总振动。其振动动波形是是复杂的的波形。选频振动动是从通通频振动动中所分分解出来来的、某某一选定定频率（如如工频、半频、二倍频频等）的的振动。其振动动波形是是单一的的正弦波波。工频振动动是指振振动频率率等于转转速频率率的选频频振动。工频也也称为基基频、一一倍频。转速为为60000r/minn的转子子，工频频振动的的频率ffN60 = 66000060 =1000 Hz 。

31、11. 谐波、次谐波波在通频信信号中，频频率等于于转速频频率整数数倍的分分量称为为转速频频率的谐谐波，简简称谐波波。如一一倍频（1X）、二倍频（2X）、三倍频（3X）分量等。次谐波是是指通频频信号中中所含频频率等于于转速频频率整分分数倍的的分量，也也称为分分数谐波波。如半半频（00.5XX）、三三分之一一倍频（1/3X）分量等。12. 同步振振动、异异步振动动、亚异异步振动动、超异异步振动动同步振动动是指频频率成分分与转速速频率成成正比的的振动。一般情情况（但但不是全全部情况况）下，同同步成分分是转速速频率的的整数倍倍或者整整分数倍倍，不管管转速如如何，它它们总保保持这一一关系，如如一倍频频（

32、1XX），二二倍频（2X），三倍频（3X），半频（0.5X）,三分之一倍频（1/3X）等。由不平衡、不对中所引起的振动都是同步振动。异步振动动是频率率成分指指与转速速频率无无整数倍倍或者整整分数倍倍关系的振振动，也也可称为为非同步步运动。由摩擦擦所引起起的振动动为异步步振动。亚异步振振动是指指频率成成分低于于转速频频率的异异步振动动。由油油膜涡动动、密封封流体激激振、旋旋转失速速等所引引起的振振动都是是亚异步步振动。超异步振振动是指指频率成成分高于于转速频频率的异异步振动动。由滚滚动轴承承、齿轮轮缺陷所所引起的的振动都都是超异异步振动动。13. 共振、高次谐谐波共振振、次谐谐波共振振共振是振振

33、幅和相相位的变变化响应应状态，由由对某一一特殊频频率的作作用力敏敏感的相相应系统统所引起起。共振振通常通通过振幅幅的显著著增加和和相应的的相位移移动来识识别。共振振发生时时，激振振频率稍稍有变化化（上升升或下降降）时，其其振动响响应就会会明显地地减小。因激振频频率f的n倍（n=2,33,4,，正整数数）谐波波，等于于或接近近于系统统的固有有频率而而引起的的共振称称为高次次谐波共共振。因激振频频率f的1/nn倍（n=2,33,4,，正整数数）次谐谐波，等等于或接接近于系系统的固固有频率率而引起起的共振振称为次次谐波共共振。需要特别别强调的的是，谐谐波共振振所对应应的频率率是系统统的固有有频率，并

34、并不是转转子工作作转速频频率，因因此是异异步振动动，只有有在系统统固有频频率等于于转速频频率的特特殊情况况下才为为同步振振动。亚异步振振动的油油膜涡动动、密封封流体激激振、旋旋转失速速都有可可能转变变为高次次谐波共共振。14. 简谐振振动、周周期振动动、准周周期振动动、瞬态态振动、冲击振振动、随随机振动动按振动历历程及信信号特点点，振动动可分为为简谐振振动、周周期振动动、准周周期振动动、瞬态态振动、冲击振振动、随随机振动动。a）简谐谐振动简谐振动动是指振振动的历历程按正正弦函数数变化的的振动。简谐振振动是最最简单的的振动，波波形为正正弦波，频频率成分分单一，频频谱图上上只有一一根谱线线。b）周

35、期期振动周期振动动是指经经过一定定时间间间隔能完完全重复复的振动动。周期期振动是是由若干干谐波迭迭加组成成的振动动，波形形不再是是正弦波波，但显显现周期期性，即即波形的的重复性性好。频频谱图上上为若干干根离散散的谱线线。周期期振动的的频率称称为基波波频率，它它是各谐谐波频率率的最大大公约数数，基波波频率在在频谱图图上不一一定能直直接反映映出来。如谐波波频率为为50HHz、75HHz、1000Hz时时，频谱谱图上找找不到225Hzz的基波波频率。c）准周周期振动动准周期振振动是由由若干振振动频率率不成比比例的简简谐振动动迭加成成的振动动。由于于不再是是谐波，因因此波形形不显周周期性，频频谱图由由

36、若干离离散的谱谱线构成成。d）瞬态态振动瞬态振动动是一种种短暂的的振动，如如系统受受激后的的衰减自自由振动动过程、起停机机过程等等。瞬态态振动的的波形有有一定的的往复周周期，振振幅随时时间衰减减。频谱谱图显示示的是有有一定带带宽的连连续谱，峰峰尖位置置处的频频率即瞬瞬态振动动的频率率，峰高高取决于于刚度，宽宽度取决决于阻尼尼。越寛寛，则预预示振动动过程越越短，若若寛到整个个频带，表表明已变变成冲击击振动；若收缩缩成线谱谱，表明明已延长长为简谐谐振动。e）冲击击振动冲击振动动是指振振动能量量（动能能）传递递到系统统的时间间短于系系统固有有周期时时的振动动。其过过程比瞬瞬态振动动更为短短暂。单单个

37、冲击击是呈周周期性衰衰减的，衰衰减周期期与脉寛寛成反比比，脉冲冲越尖衰衰减越慢慢。在实实际状态态监测图图谱中，冲冲击振动动往往是是一种常常见的现现象，多多数是由由干扰信信号所引引起的假假像。f）随机机振动随机振动动是运动动周期无无规律，而而且过程程不会再再现的振振动。与与上述振振动不同同，随机机振动不不能用精精确的时时间函数数式来描描述，其其振动过过程具有有不可重重复性和和不可预预知性。随机振振动应该该看成是是一种偶偶然因素素造成的的干扰或或噪声，不不是大机机组故障障的主要要形式。15. 自由振振动、受受迫振动动、自激激振动、参变振振动从动力学学角度看看，振动动可分为为自由振振动、受受迫振动动

38、、自激激振动、参变振振动。a) 自自由振动动自由振动动是指物物体在经经历初始始扰动后后，不再再受外力力作用下下的振动动。自由由振动的的频率为为物体自自身的固固有频率率，与初初始扰动动无关；振幅呈呈衰减趋趋势。b) 受受迫振动动受迫振动动是指物物体在持持续的交交变力作作用下所所产生的的振动。受迫振振动不仅仅与激励励力的频频率和大大小有关关，而且且与转子子轴承系系统自身身的固有有特性有有关。受受迫振动动的特点点具体如如下：受迫振振动的频频率与激激振力频频率相同同；受迫振振动的振振幅除与与激振力力大小成成正比、与自身身刚度成成反比外外，还与与频率比比及阻尼尼有关（/n ，为激振振力频率率，n为自身身

39、固有频频率），小（即激振力的频率低）振幅接近于静态位移，大（力的频率很高、系统因惯性跟不上力的变化反而几乎停止不动）振幅小，1时振幅很大、即共振；受迫振振动的相相位、即即位移最最大值与与激振力力最大值值之间的的时间差差与频率率比及阻尼尼有关，1时相位趋于相同，1、即共振时相位差等于90，1时相位差趋向于180； 当激激振力频频率或激激振力频频率的谐波与系系统固有频率相同同时即发生共振振。c) 自自激振动动自激振动动是指由由振动体体自身能能量所激激发的振振动。维维持振动动的交变变力是由由系统本本身产生生或控制制的。自自激振动动通常有有下述特特点： 一般为亚亚异步振振动，即即振动频频率小于于转子工

40、工作转速速且不同同步； 自激振动动的频率率与转子子的第一一临界转转速基本本符合； 呈随机性性，一般般都为偶偶然因素素引起，没有一定规律可循； 振动系统统自身的的刚度、阻尼非非线性特特征较强强，振幅幅随时可可能急剧剧上升； 振幅的变变化与转转速或负负荷存在在一定的的关联； 失稳状态态下的振振动能量量来源于于系统本本身。大机组自自激振动动时有发发生，如如轴承油油膜振荡荡、密封封流体激激振、气气流激振振、摩擦擦涡动、转子配配合松动动等。d) 参参变振动动参变振动动是指由由结构参参数周期期性变化化而引起起的振动动。造成结构构参数周周期性变变化的常常见因素素有基础础松动、锚爪及及滑动支支座连接接螺栓紧紧

41、度不一一、转子子有较深深的横向裂纹纹、齿轮轮及滚动轴承承缺陷、转子不不对称截截面引起起的弯矩矩等。参变振动动有以下下特点：振动频频率与转转速有关关，构成成谐波关关系，如如1X、2X、nX；结构参参数周期期改变，振振动系统统的固有有频率也也随之改改变；当参变变振动产产生的二二次谐波波与系统统第一临临界转速速相一致致时会产产生共振振。16. 高点、重点高点是指指转子产产生最大大振动位位移时的的角位置置。具体体为，当当转子和和振动探探头之间间的距离离最近时时，转子子上与振振动探头头所对应应的那一一点任一一时刻的的角位置置；也就就是当振振动探头头产生正正的振动动峰值信信号时，转转子与振振动探头头对应点

42、点的位置置。高点点会随转转子动力力特性的的变化（如如转速变变化）而而移动。重点是指指在某一一断面处处转子不不平衡向向量的角角位置。重点实实际上就就是转子子质心的的角位置置。重点点与转子子的质量量分布有有关，当当有异物物附着在在转子上上（如结结垢、催催化剂粘粘结等）以以及转子子上有对对象脱落或滑滑移（如如断叶片片、轴套套移动等等）时，重重点会发发生改变变；但是是，重点点不随转转速变化化，重点和高高点之间间的夹角角称为机机械滞后后角。对对应于不不同的转转速，会会有不同同的机械械滞后角角。在大机组组的在线线状态监监测中，高高点的角角位置是是通过与与键相探探头的角角度差来来确定的的。17. 同相振振动

43、、反反相振动动同相振动动、反相相振动是是指在时时间或空空间上相相位相同同或相反反的振动动。通过是否否为同相相振动或或反相振振动，有有助于对对振动问问题进行行更深入入的了解。例如，通通过判断断同一转转子两端端支持轴轴承在同同一方向向上的振振动相位位是否相相同或相相近，可可以初步步判断转转子的振振型，若若是同相相振动则则为一阶阶（三阶阶、五阶阶、）振型型，若是是反相振振动则为为二阶（四四阶、）振型型。依据据联轴器器的型式式，通过过判断相相邻两转转子是否否为同相相振动或或反相振振动，可可以对平平行不对对中、角角度不对对中、轴轴向不对对中做出出进一步步判断。通过比比较工频频与二倍倍频的振振动相位位以判

44、断断两者之之间是否否存在因因果关系系。等等等。18. 机械偏偏差、电电气偏差差、晃度度机械偏差差是指对对应于测测振探头头处转子子轴颈表表面的机机械缺陷陷。机械械缺陷造造成测振振探头所所测的振振动间隙隙变化并不不是由轴轴线位置置变化或或转子动动态运动动所引起起的，这是非接接触式电电涡流位位移传感感器系统统输出信信号误差差的来源源之一。机械缺缺陷通常常来源于于轴颈的的圆度、损坏、键标记记、凹陷陷、划痕痕、锈斑斑、甚至至是弯曲曲变形、等等，或或其它结结构原因因所引起起的。电气偏差差也是非非接触式式电涡流流位移传传感器系系统输出出信号误误差的来来源之一一，转子子每转一一圈，该该偏差就就重复一一次。传传

45、感器输输出信号号的变化化并不是是来自探探头所测测振动间间隙的改改变（动动态运动动或位置置的变化化），而而通常是是来自于于转子表表面材料料电导率率的变化化或转子子表面上上某些位位置局部部磁场的的存在。转子磁磁化后，其其频谱特特征为22X、4X、6X等比比较高，且且差不多多高。AAPI6612、APII6177标准规定定转子的的剩磁应应小于44高斯、5高斯斯。转子轴颈颈的晃度度，或称称为轴的的径向偏偏差，是是电气偏偏差和机机械偏差差的总和和。在AAPI标标准及其其它有关关的振动动标准中中，规定晃晃度的数值不不能超过过所允许许振动位位移的225或或6.44m，取取两者中中的较大大值。通通常在稳稳定的

46、低低转速下下（APPI 6617标标准规定定为30006000rppm），测测振探头头所测得得的振值值基本上上就大致致相当于于转子的的晃度值值。大部部分情况况下，晃晃度与振振动为同同一方向向，相反反的情况况很少。19. 旋转失失速、喘喘振旋转失速速是指由由于气体体介质的的容积流流量偏小小，在离离心式（及及轴流式式）压缩缩机的叶叶轮或扩扩压器流流道中所所发生的的气流脉脉动现象象。当压缩机机容积流流量降低低、偏离离设计工工况运行行时，叶叶轮入口口处气体体的绝对对速度就就会降低低，引起起气体进进入叶轮轮通道后的的相对速速度与设设计工况况不一致致，产生生偏离而而冲向叶叶片工作作面，原原来在非非工作面面

47、上就存存在的气气流脱离离区因更更缺乏主主流的推推动而扩扩大，形形成涡流流团而阻阻塞叶片片间的气气流通道道。脱离离团使流流入该叶叶道的气气体受阻阻，只能能改变方方向流入入相邻的的叶道。流入旋旋转方向向前方叶叶道的气气流冲向向叶片非非工作面面，使原原有脱离离区消失失；流向向后方叶叶道的气气流冲向向工作面面，使非非工作面面处的脱脱离区扩扩大成脱脱离团而而阻塞叶叶道。这样，脱脱离团在在叶轮中中便产生生了移动动。脱离离团的移移动方向向始终与与叶轮旋旋转方向向相反，但但又随着着叶轮一一起转动动，因此此从绝对对坐标系系上来看看，其旋旋转速度度低于叶叶轮转速速，所以以称之为为旋转失失速，又又称为旋旋转脱离离。旋转