振動分析基礎講義1課件

振動分析基礎講義1ppt課件6、露凝無游氛，天高風景澈。7、翩翩新來燕，雙雙入我廬，先巢故尚在，相將還舊居。8、吁嗟身后名，于我若浮煙。9、陶淵明（約365年—427年），字元亮，（又一說名潛，字淵明）號五柳先生，私謚“靖節(jié)”，東晉末期南朝宋初期詩人、文學家、辭賦家、散文家。漢族，東晉潯陽柴桑人（今江西九江）。曾做過幾年小官，后辭官回家，從此隱居，田園生活是陶淵明詩的主要題材，相關作品有《飲酒》、《歸園田居》、《桃花源記》、《五柳先生傳》、《歸去來兮辭》等。10、倚南窗以寄傲，審容膝之易安。振動分析基礎講義1ppt課件振動分析基礎講義1ppt課件6、露凝無游氛，天高風景澈。7、翩翩新來燕，雙雙入我廬，先巢故尚在，相將還舊居。8、吁嗟身后名，于我若浮煙。9、陶淵明（約365年—427年），字元亮，（又一說名潛，字淵明）號五柳先生，私謚“靖節(jié)”，東晉末期南朝宋初期詩人、文學家、辭賦家、散文家。漢族，東晉潯陽柴桑人（今江西九江）。曾做過幾年小官，后辭官回家，從此隱居，田園生活是陶淵明詩的主要題材，相關作品有《飲酒》、《歸園田居》、《桃花源記》、《五柳先生傳》、《歸去來兮辭》等。10、倚南窗以寄傲，審容膝之易安。設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術內部培訓教材設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術目錄第一節(jié)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的含義、目的和發(fā)展一、設備診斷的含義……………………二、設備故障診斷的目的………………三、設備診斷技術的發(fā)展………………第二節(jié)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用的方法………………一、聲學監(jiān)測方法………1、聲音和噪聲的測量………………2、超聲波診斷方法…………………二、溫度監(jiān)測方法………1、簡易溫度監(jiān)測方法…………………2、紅外測溫監(jiān)測技術…………………三、無損檢測技術……………………1、滲透探傷法…………振動分析基礎講義1ppt課件6、露凝無游氛，天高風景澈。振動1振動分析基礎講義1課件2振動分析基礎講義1課件3振動分析基礎講義1課件4振動分析基礎講義1課件5

3.2峰峰值、單峰值、有效值…………3.3振動位移、振動速度、振動加速度………………4、頻率…………………5、相位…………………5.1同相振動、反相振動………………6、相對振動、絕對振動…………7、徑向振動、軸向振動………………8、剛性轉子、撓性轉子………………9、剛度…………………10、臨界轉速…………11、諧波、次諧波……………………12、同步振動、異步振動、亞異步振動、超異步振動……………13、動壓軸承、靜壓軸承……………二、振動診斷的常用圖譜………………1、波形圖………………2、頻譜圖………………3、軸心軌跡圖…………4、振動趨勢圖…………

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5、軸心位置圖…………6、全息譜圖……………7、波德圖………………8、奈奎斯特圖…………第五節(jié)振動頻譜分析技術………………一、物理解釋頻譜中的每條譜線………1、振動頻譜中存在哪些頻譜分量……2、每條頻譜分量的幅值多大…………3、這些頻譜分量彼此之間存在什么關系……………4、如果存在明顯的高幅值的頻譜分量，它的精確的來源…………二、現(xiàn)場頻譜分析要點…………………1、無故障時：隨機信號，振動幅值低小，整個振動小……………2、有故障時：隨機信號+周期信號，振動幅值增大，振動頻率域擴大，振值總值增大…………………3、頻率形態(tài)（大小及其變化等）代表故障類型……4、幅值代表故障劣化程度……………5、確認主要故障和誘發(fā)故障…………

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6、對轉動設備進行故障診斷時要將電機和被牽引部分作為整體來考慮………………………7、測量位置的選擇……………………8、測量參數(shù)的選擇……………………三、頻譜中的異常頻率分析……………1、振動頻率以基頻為主………………2、主要異常振動分量為低頻…………3、主要異常振動分量為二倍頻………4、其它頻率為主要異常振動分量……第六節(jié)常見設備故障的機理及診斷……一、轉子質量分布不平衡………………1、力不平衡……………2、力偶不平衡…………3、動不平衡……………4、轉子動不平衡的主要征兆與信號特征……………二、轉子偏心……………三、軸彎曲………………

8四、轉子不對中…………1、角不對中……………2、平行不對中…………3、軸承不對中…………4、轉子不對中的主要征兆與信號特征………………五、共振…………………六、轉子與定子摩擦……………………七、松動故障……………1、結構框架或底座松動………………2、軸承座松動…………3、轉子熱套過盈不足…………………八、滑動軸承故障………九、滾動軸承故障………十、氣流激振故障………十一、氣流渦動…………十二、空心轉子進液……………………十三、齒輪故障…………

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1、齒磨損故障………2、齒輪的負載故障…………………3、齒輪偏心和齒隙游移……………4、齒輪不對中故障…………………5、齒斷或齒裂故障…………………6、軸承配合松動……………………十四轉子或軸裂紋的診斷……………第七節(jié)設備振動標準參考………………一、國際標準化組織標………………1、ISO7919-1~5非往復式機器的機械振動----在旋轉軸上的測量和評價……………

…………………2、ISO10816-1~6機械振動----在非旋轉部件上測量和評價機器振動………………………3、ISO5348(GB/T14412-93)機械振動與沖擊----振動加速度計的機械固定………………4、ISO2954(GB/T13824-92)旋轉式和往復式機器的機械振動—對測量振動烈度儀器的要求……………

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5、ISO5347(GB/T13823.1-93)振動與沖擊傳感器的校準方法基本概念……………………6、ISO1952/1(GBGB/T6444-1995)機械振動----平衡術語………7、ISO1940/1(GB9239-88)剛性轉子平衡品質許用不平衡的確定…8、ISO5343(GB6558-86)柔性轉子平衡的評定準則………………9、ISO2372(GB6075-85)工作轉速在10200赫茲的機器的機械振動----規(guī)定評定標準的基礎……………10、ISO3945(GB11347-89)工作轉速在10200赫茲的機器的機械振動----現(xiàn)場振動烈度的測量和評定……11、ISO10817-1旋轉軸振動測量系統(tǒng)--第一部分：測量徑向方向相對振動信號和絕對振動信號…………12、ISO10817-2旋轉軸振動測量系統(tǒng)第二部分：信號處理……二、有關機器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面的國際標準…1、ISO13372機器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷領域的術語………………2、ISO13373機器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷--機器的振動監(jiān)測……機器振動狀態(tài)監(jiān)測程序………………機器振動狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理和分析程序…………與機器振動狀態(tài)監(jiān)測有關的信息交換的數(shù)據(jù)通訊格式和方法……提供和顯示機器振動監(jiān)測所用的數(shù)據(jù)的格式………

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3、ISO13374診斷用的機器狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和分析程序(包括通訊格式，數(shù)據(jù)顯示交換的方法……4、ISO13375為診斷目的交換與機器狀態(tài)監(jiān)測有關的信息的數(shù)據(jù)通訊格式和方法………5、ISO13376為診斷目的提供和顯示機器狀態(tài)監(jiān)測中所用的數(shù)據(jù)的格式…………………6、ISO13377振動狀態(tài)監(jiān)測儀表系統(tǒng)………………7、ISO13378振動狀態(tài)監(jiān)測傳感器…………………8、ISO13379利用與某機器狀態(tài)有關的信息和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解釋和診斷技術………………9、ISO13380機器性能監(jiān)測和診斷，包括熱，電子和水力學因素，環(huán)境狀態(tài)和產(chǎn)品質量…10、ISO13381數(shù)據(jù)解釋和診斷技術，利用與機器過去和現(xiàn)在狀態(tài)有關的信息和數(shù)據(jù)預測其將來可能的狀態(tài)，表現(xiàn)和性能(預測)………11、ISO14380以摩擦學為基礎的機器監(jiān)測…………三、中石化旋轉機械振動標準SHS01003-2004關于機器振動烈度的評定等級………………

12第三節(jié)故障診斷的思路方法第三節(jié)13一、狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷廣義上講涉及到社會領域的各個方面

狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷廣義上講涉及到社會領域的各個方面，比如人們定期到醫(yī)院體檢就是對影響我們身體健康的血壓、血脂、心率等指標的檢查，這就是對我們身體的狀態(tài)檢測，當這些指標出現(xiàn)異常或我們感覺身體某部位不舒服時去看醫(yī)生，這就是對我們身體的一種故障診斷。我們每個人身邊隨時隨地都會遇到一些問題，并對這些問題進行判斷，因此可以說我們每個人都已經(jīng)從事故障診斷好多年了振動分析基礎講義1課件14二、減少設備故障發(fā)生，準確判斷故障原因是我們故障診斷分析的任務能及時地、正確地對各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)作出診斷，預防或消除故障，對設備的運行進行必要的指導，提高設備運行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平是我們故障診斷的目的減少設備故障發(fā)生是我們故障診斷分析的延續(xù)振動分析基礎講義1課件15三、檢測儀器及檢測方法的局限性和片面性

首先向大家強調的是任何檢測儀器都不是萬能的，都有它的局限性和片面性，它只是我們使用的工具和判斷故障的重要的依據(jù)之一，關鍵還是在我們使用儀器的人,我們用于診斷故障的每一種分析方法都針對性，同時也具有局限性。例如在振動分析中，時間波形雖然簡單，但在某些場合非常有效；頻譜雖然與大多故障特征具有對應關系，有時候也不能準確地反映機組運行狀態(tài)。從不同的角度（域）看問題，得到的信息肯定也是局部的。振動分析基礎講義1課件16四、現(xiàn)場設備的分類及監(jiān)測

我們現(xiàn)場的設備可以歸并為兩類，即動設備和靜設備，比如利用紅外熱像、超聲波儀器對電器開關、變壓器的溫度檢測和閥門的內漏檢測等等，都是常用的對靜設備的檢測方法，它得到的結果比較直觀，有問題就是有問題，沒問題就是沒問題，而且影響結果的因素非常少，通?？梢灾苯优袛喑龉收显颍鸵驗榻Y果比較直接，所以對電器設備的紅外熱像的監(jiān)測診斷就有部頒的診斷標準，而不只是溫度標準，而對于動設備而言其影響因素多，并且往往相同的振動特征對應著不同的設備故障，所以現(xiàn)在我們只有各類的振動標準，而沒有成熟的診斷標準，這就需要我們在進行故障診斷時有清晰明確的診斷思路，首先應該考慮到什么，這個設備的故障原因都有哪些，優(yōu)先提取哪些故障特征？才能快速準確的判斷部位和原因。振動分析基礎講義1課件17振動實例：排煙風機振動診斷

排煙風機振動概述：某電廠#1號排煙風機形式為雙吸、雙支撐、齒式聯(lián)軸器傳動,自2001年2月以來，運行狀態(tài)一直不穩(wěn)定，以基頻為主，3倍頻較為突出，但振幅及頻譜峰值發(fā)展趨勢穩(wěn)定，通頻幅值較?。?0um）符合振動標準（100um）要求。4月25日檢修部門停排煙風機，進行軸封漏油處理，20小時后重新開機發(fā)現(xiàn)振幅慢慢上漲，到4月26日振幅漲至180um（徑向）且還有上漲趨勢，于是停機準備做轉子動平衡(由于3倍頻較為突出，所以轉子不平衡不一定是引起振動的主要原因，但是為了維持設備運行，只要相位穩(wěn)定，適當加重可以減小振幅)，重新開機進行相位數(shù)據(jù)測試時發(fā)現(xiàn)振幅發(fā)生突變，最初只40um，且相位波動較大，由于2號發(fā)電機組正在檢修，1號風機長時間停機將影響整個發(fā)電機組1/3負荷，決定加強監(jiān)測繼續(xù)運行，至5月9日振幅漲至220um。振動實例：排煙風機振動診斷

排煙風機振動概述：某電廠#1號18測點1測點2測點3測點4電機轉速：740/分輸送介質：煙氣介質溫度：145℃軸承型號：3540風機結構、測點布置圖測點1測點2測點3測點4電機轉速：740/分19由于振動以水平為主，且3、4號測點頻譜一致，只是4號測點頻譜幅值略微小于3號測點，所以只列舉3號測點水平頻譜。由于振動以水平為主，且3、4號測點頻譜一致，只是4號測點頻譜20提取振動特征量1、測點1、2三個方向振動幅值均小于38um，測點3軸向50um，水平220um垂直19um；測點4軸向41um，水平170um，垂直16um2、振動幅值不穩(wěn)定，最大波動范圍達0～70um3、屬于徑向振動且振幅與負荷變化無關4、停起機時振幅發(fā)生突變5、振動相位不穩(wěn)定，變化范圍達0～50°提取振動特征量1、測點1、2三個方向振動幅值均小于38um，21提取振動特征量6、振動以工頻為主，3倍頻較為突出，并伴隨有高次諧波7、3號測點軸承座基礎左右振動偏差55um提取振動特征量6、振動以工頻為主，3倍頻較為突出，并伴隨有高22故障分析振幅波動及相位不穩(wěn)定

1、磨擦可造成振幅波動及相位不穩(wěn)定，它應與負荷大小有關系，1號排煙風機各軸封均為軟密封，且軸封及4號測點軸端處無發(fā)熱現(xiàn)象，風機內部集流器經(jīng)檢查，間隙符合標準要求，在時域波形中也沒有發(fā)現(xiàn)其明顯的削波現(xiàn)象2、當存在機械松動時，由于轉子振動的非線性，使轉子始終處于不穩(wěn)定的運行狀態(tài)，可產(chǎn)生振幅波動及相位不穩(wěn)定

根據(jù)ENTEK電機診斷儀對電機的測試，發(fā)現(xiàn)電機轉子運行正常，而且電機各測點的振幅均小于38um，因此可排除電機引起振動的因素故障分析振幅波動及相位不穩(wěn)定1、磨擦可造成振幅波動及相位23故障分析3、不穩(wěn)定氣流引起振幅波動及相位不穩(wěn)定時軸向振幅應較大，由于氣流的渦動還將造成機殼的振動，當渦流嚴重時并伴有低吼聲，對流量的改變振幅變化非常明顯，實際監(jiān)測中并沒有此現(xiàn)象且機殼無較大漏風量，調節(jié)檔板亦同步動作。起停機振幅突變

1、葉輪上如果有移動或脫落物體時將造成振幅的突然改變，但葉輪并無積灰和可移動或脫落的物體

2、當存在機械松動時，由于設備在啟動過程中力矩較大，及存在溫差等關系，相對松動部件易出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，使振幅突然變大或減小，在一定時間內形成較穩(wěn)定的運行狀態(tài)。當設備溫度趨于正常，且零部件充分膨脹后，振幅將迅速上漲故障分析3、不穩(wěn)定氣流引起振幅波動及相位不穩(wěn)定時軸向振幅應較24故障分析基頻振動1、轉子質量不平衡是始終存在的一種激振力，將產(chǎn)生基頻振動，振幅與負荷大小無關，但其振動相位應該穩(wěn)定，且振幅突然改變后振幅在40um～50um能夠維持較長時間2小時～2天，說明它不是主要振源。2、基礎剛度及連接剛度不足時將產(chǎn)生基頻振動。軸承座各連接螺栓經(jīng)探傷及振動測試均連接牢固，但測點3處軸承左右側基礎振幅存在較大差值，說明基礎剛度存在不足。3、如是聯(lián)軸器不對中時，由于其在傳遞運動和轉矩時產(chǎn)生附加徑向力和附加軸向力，產(chǎn)生基頻的同時應伴隨有較大峰值的2倍頻出現(xiàn)，但頻譜中并沒有突出的2倍頻，且對于雙支撐的旋轉機械若聯(lián)軸器不對中時軸向振幅應較大，并與負荷有密切關系故障分析基頻振動1、轉子質量不平衡是始終存在的一種激振力，將25故障分析4、軸熱彎曲造成的基頻振動應與負荷的改變有密切關系，振幅相對于負荷的改變存在滯后現(xiàn)象，隨設備的穩(wěn)定運行，整機溫度趨于均勻振動會逐漸減小。3倍頻及高次諧波振動1、有資料說明頻譜中出現(xiàn)3倍頻是由于軸與旋轉體存在過盈不足引起。

2、由于磨擦或松動是非線性和時變的，因此產(chǎn)生非線性振動，將出現(xiàn)大量的高次諧頻。

3、軸承不對中時，由于平衡位置發(fā)生變化，使軸系載荷重新分配，軸承油膜呈非線性，在一定條件下出現(xiàn)高次諧波。故障分析4、軸熱彎曲造成的基頻振動應與負荷的改變有密切關系，26故障分析從以上分析可以看出，影響1號排煙風機振動的因素有轉子不平衡、基礎剛度不足、機械松動。由于振動突變后，振幅在40～70um運行時間較長，可斷定轉子不平衡及基礎剛度不足不是引起振動的主要原因。根據(jù)1號排煙風機結構特性，機械松動包括軸承與軸承座配合間隙不當，軸與旋轉體存在過盈不足。其中軸與旋轉體存在過盈不足包括，葉輪與軸過盈不足、軸承內圈與軸過盈不足、聯(lián)軸器與軸過盈不足，聯(lián)軸器經(jīng)檢查測試不存在松動，而葉輪無任何檢測手段,當葉輪與軸過盈不足失去緊力時，將產(chǎn)生隨設備運行工況的變化而變化的不穩(wěn)定不平衡，不過葉輪套裝連接處設有鍵，因此不論是低速或高速下，其圓周方向都不能自由移動，而且徑向不對稱位移量很小，其直接引起的不平衡量很小。由于軸承內圈與軸過盈不足和軸承座配合間隙不當兩者振動特征相似，以及兩軸承之間振動的傳遞由于是非線性的，且3號測點基礎存在問題，所以并不能確定振動大的軸承存在松動，所以從3、4測點取油樣進行鐵譜分析，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)4測點有大量軸嚴重磨損的顆粒（80～150um）及切屑（50～100um），而沒發(fā)現(xiàn)軸承座所特有的鑄鐵磨粒，說明軸承跑內圈，3號測點油樣經(jīng)分析都是正常磨損顆粒。由于在其他激振力很小的情況下，輕微松動對其激振力放大并不明顯，1號排煙風機振動的嚴重超標，說明軸乘內圈與軸存在嚴重過盈不足，且可能引起了軸承不對中。故障分析從以上分析可以看出，影響1號排煙風機振動的因素有轉子27應對措施

針對以上分析進行檢修時發(fā)現(xiàn)測點4軸承嚴重跑內圈，軸徑被磨掉1700um，在對軸徑進行修補時采用了可塞新技術，24小時后恢復安裝，為了以后便于觀察葉輪與軸是否松動，在其結合面打了細鋼印。檢修完畢，重新試機各測點振幅均小于50um。應對措施針對以上分析進行檢修時發(fā)現(xiàn)測點4軸承嚴重跑內圈，軸28修后測點3水平頻譜修后測點3水平頻譜29

五、反向推理診斷分析

反向推理也稱目標直接推理，它是依據(jù)振動特征反推出振動故障原因，因此稱它反向推理。在推理過程中只與單一的目標有關，當振動特征與故障特征符合時，即可做出診斷。所以反向推理診斷故障容易掌握，不需要了解故障范圍，而只要對有關的故障特征有所了解，即可進行診斷，所以目前已獲得廣泛應用，在判斷簡單故障時是非?？旖萦行У?，但應對高參數(shù)、結構復雜的設備在實際診斷振動故障時往往也有弊端。

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六、正向推理診斷分析（明確振動故障范圍）

使用正向推理診斷故障的前提，是振動故障范圍必須明確，具體推理方法是在能夠引起設備振動的全部原因中，與實際設備存在的振動特征、故障歷史、進行搜索、比較、分析、采取逐個排除的方法剩下不能排除的故障即為診斷結果--某種故障不能排除。

31振動故障范圍振動故障范圍32當今設備振動劃分方法，是首先將設備振動按振動性質劃分為普通強迫振動、電磁振動、拍振、隨機振動、自激振動、參數(shù)振動、汽流激振、摩擦渦動等，然后按振動類別將振動故障原因再分類。普通強迫振動：A、電磁激振：在普通強迫振動中，兩極發(fā)電機轉子產(chǎn)生不均衡電磁力的頻率為fp（轉子工作頻率）；產(chǎn)生均衡電磁力的頻率為2fp。

B、高次諧波共振：振動系統(tǒng)中具有某種共振響應，其頻率為激振力頻率的整數(shù)倍，即f=Kfp(K=2、3.4……)，這種現(xiàn)象稱為高次諧波共振。C、分諧波共振：動系統(tǒng)中具有某種共振響應，其頻率為激振力頻率的整數(shù)分之一，即f=fp/K(K=2、3…)，這種現(xiàn)象被稱為分諧波共振，也稱亞諧波或分數(shù)振動。當今設備振動劃分方法，是首先將設備振動按振動性質劃分為普通強33D、隨機振動：隨機振動的頻率和振幅都是隨機的，產(chǎn)生這種振動的激振力是由不規(guī)則的沖擊所激起的，所以在振動波形上包含了沖擊的強迫振動（非周期性）和衰減的自由振動兩種，E、撞擊振動：傳動齒輪的輪齒撞擊或活動式聯(lián)軸器的磨損，將會產(chǎn)生這種振動拍振：兩個振動頻率相近而又不成整數(shù)倍的簡諧振動的疊加便形成拍振，現(xiàn)場較常見的拍振多發(fā)生在兩個基礎相鄰、功率較大的異步電動機驅動的水泵、風機軸承上。兩個異步電動機銘牌轉速雖相同，但在實際運行中，由于所帶的負荷不同，電動機轉速是有差別的，從而造成激振頻率不同；由于振動的相互傳遞，從而形成拍振。

D、隨機振動：隨機振動的頻率和振幅都是隨機的，產(chǎn)生這種振動的34自激振動：是指振動系統(tǒng)通過本身的運動，不斷地向振動系統(tǒng)內饋送能量，它與外界激勵無關，完全依靠本身的運動來激勵振動。自激振動也稱負阻尼振動，因為這時振動系統(tǒng)的阻尼是負值，由振動物體運動所產(chǎn)生的阻尼力非但不阻止振動，反而進一步激勵振動，從而形成并維持振動。

氣流激振：汽封腔內壓力周向變化起的激振力，由于軸封腔室內徑向壓差引起原轉子渦動力比直觀想像要大得多。汽流激振特征是：振動頻率低于轉子工作頻率、振動有良好的再現(xiàn)性。

自激振動：氣流激振：35振動特征和振動機理掌握故障特征和故障機理是獲得正確診斷結果的先決條件，那么正確獲取設備振動特征和振動機理，是獲取準確必要條件，若采用正向推理，首先應全面地獲取振動特征及其歷史，查明振動機理，只有這樣才能排除所有的無關故障，獲得肯定的診斷振動特征和振動機理36七、設備信息及故障信息的收集

1、設備的型號、電機級數(shù)、電壓、電流；設備的轉速、臨界轉速等參數(shù)2、設備的基本機構、性能、用途，如基礎是混凝土還是鋼制框架，是剛性基礎還是彈性基礎；轉子是懸臂支撐還是雙支撐、單級還是多級；葉輪葉片數(shù)目、是否變頻調速、工作介質、密封形式等。3、工藝參數(shù)：如工藝介質、流量、壓力、溫度；潤滑油類型、油壓、溫度等。4、軸承形式是滾動軸承還是滑動軸承，是深溝球軸承、角接觸軸承，還是橢圓瓦、可傾瓦5、聯(lián)軸器形式：剛性連接還是彈性連接；齒型連接還是膜片連接

七、設備信息及故障信息的收集1、設備的型號、電機級數(shù)、電壓376、齒輪的形式、布局、齒輪齒數(shù)、速比等7、故障經(jīng)過：發(fā)生故障前后的經(jīng)過，以及故障前后油溫、振動等參數(shù)的變化，故障停機過程中有什么異常等等8、設備運行歷史：是否有過同類故障現(xiàn)象，故障發(fā)生前是否進行過檢修作業(yè)，如果是，更換過什么零部件，調整過什么間隙等等6、齒輪的形式、布局、齒輪齒數(shù)、速比等7、故障經(jīng)過：發(fā)生故38八、故障原因的直觀尋找由于是采用肉眼或一般的測量直觀去尋找，因此能找到的振動故障必然是直觀可見的故障，例如軸承座松動、臺板接觸不好、轉子上存在自由活動部件等，對于直觀不能發(fā)現(xiàn)的故障，例如轉子不平衡，系統(tǒng)共振，轉子存在熱彎曲等故障，即使多次尋找，也無法查明。這樣有利于快速排除故障原因，如轉機地腳剛度不足，從儀器上分析只有基頻分量，而基頻分量對應多種故障，易使振動分析復雜化，而使用簡易振動表或用手貼緊底座結合面則很容易發(fā)現(xiàn)振動分析基礎講義1課件39事例一、軸電流故障一臺發(fā)電機組為20萬千瓦火力發(fā)電發(fā)電機組,2004年8月23日檢修完畢投入運行，運行狀態(tài)穩(wěn)定各瓦振動均在30um以下，8月24日運行人員發(fā)現(xiàn)3～7瓦反復發(fā)生振動跳躍，最大振動達160um，但每次發(fā)生振動后瞬間消失現(xiàn)場沒有明顯振感，在振動其間機組各參數(shù)正常且沒有進行任何操作。采集數(shù)據(jù)如下事例一、軸電流故障一臺發(fā)電機組為20萬千瓦火力發(fā)電發(fā)電機組,40dcs系統(tǒng)采集各瓦的振動趨勢

dcs系統(tǒng)采集各瓦的振動趨勢41故障分析

根據(jù)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)其典型故障特征為，振動具有突然性及瞬間性，振動無擴散，無時滯性,且毫無時間規(guī)律，因此可排除由于轉子部件突然脫落造成失衡或其它機械原因

當振動發(fā)生突變時，現(xiàn)場沒有明顯振感，也可以排除地震勘探等環(huán)境因素的干擾由于當振動產(chǎn)生時，機組各運行參數(shù)穩(wěn)定，可排除由于調整運行參數(shù)造成轉子碰磨等原因造成的機組振動通過采集數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)振動頻譜中無明顯諧波成分，但波形不規(guī)則、不穩(wěn)定，并且是延續(xù)的，說明存在不規(guī)則擾動

通過以上分析可以確定此次振動為干擾信號，排除了傳感器連接線路方面的干擾影響后,認為影響傳感器信號的直接因素一般為靜電，為確認是否存在靜電干擾，將傳感器與軸承座絕緣進行測量發(fā)現(xiàn)信號正常，而去掉絕緣墊采集信號被干擾

故障分析根據(jù)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)其典型故障特征為，振動具有突42軸電流故障產(chǎn)生的原因及危害

發(fā)電機組軸上產(chǎn)生了電壓的一般原因為發(fā)電機磁通的不對稱

及高速蒸汽產(chǎn)生的靜電

，由于在發(fā)電機同軸的汽輪機軸封不好，沿軸的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸內高速噴射等原因使軸帶電荷。這種性質的軸電壓有時很高，當人觸及時感到麻手，由于對地有一定的電位差,如果感應電壓得不到處理，或者電壓釋放系統(tǒng)（通常是軸接地碳刷）不能正常工作，那么該電壓會尋找代替的路徑到地。則相應的金屬體就會成為感應電壓的接地導體。非常典型的就是轉子的軸承或密封件，由此產(chǎn)生的電弧就是靜電放電。這些電弧會損傷金屬表層和增大部件間的正常運行的密封間隙。而如果沒有及時處理，會使?jié)櫥鋮s的油質逐漸劣化，軸承和密封件會逐漸損傷，轉子的動態(tài)特性將慢慢改變，嚴重者會使軸瓦燒壞，被迫停機造成事故。軸電流故障產(chǎn)生的原因及危害發(fā)電機組軸上產(chǎn)生了電壓的一43故障處理當時對這個故障的處理非常簡單,因為當軸產(chǎn)生電壓后通過接地炭刷來消除，所以首先檢查炭刷接地情況，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)當觸及炭刷時出現(xiàn)打火且振動發(fā)生跳躍現(xiàn)象，說明炭刷與軸接觸不良，經(jīng)檢查炭刷表面布滿油泥，經(jīng)清后機組運行正常。故障處理當時對這個故障的處理非常簡單,因為當軸產(chǎn)生電壓后通過44九、做好故障診斷的客觀因素領導對此項工作的重視程度監(jiān)測診斷工作崗位設定參考資料的嚴謹程度九、做好故障診斷的客觀因素45第四節(jié)振動分析基本常識第四節(jié)46一、振動的常用術語1、機械振動物體相對于平衡位置所作的的往復運動稱為機械振動。簡稱振動振動用基本參數(shù)、即所謂的“振動三要素”—振幅、頻率、相位加以描述2、渦動轉動物體相對于平衡位置所作的旋轉運動稱為渦動。物體渦動時，是在繞著自身對稱軸旋轉（自轉）的同時，對稱軸又進一步在繞著某一平衡位置旋轉（公轉），所以渦動又稱為進動。3.振幅3.1振幅振幅是物體動態(tài)運動或振動的幅度。振幅是振動強度和能量水平的標志，是評判機器運轉狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標3.2峰峰值、單峰值、有效值振幅的量值可以表示為峰峰值（pp）、單峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。一、振動的常用術語1、機械振動2、渦動3.振幅3.2峰峰47振動分析基礎講義1課件483.3振動位移、振動速度、振動加速度振幅分別采用振動的位移、速度或加速度值加以描述、度量

5.相位相位是在給定時刻振動部件被測點相對于固定參考點所處的角位置，單位是度［°］。4.頻率頻率f是物體每秒鐘內振動循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲[Hz]。頻率是振動特性的標志，是分析振動原因的重要依據(jù)5.1同相振動、反相振動當兩個振動的相位相同、即相位差為0°（或360°）時，則稱此兩振動為同相振動。當兩個振動的相位相反、即相位差為180°時，則稱此兩振動為反相振動。5.2相位的應用相位在振動領域有著許多重要的應用，主要用于比較不同振動運動之間的關系，比較不同部件的振動狀況，比較激振力與響應之間的關系，確定不平衡量的方位，等等3.3振動位移、振動速度、振動加速度5.相位4.頻率5496.相對振動、絕對振動相對軸振動是指轉子軸頸相對于軸承座的振動，即通常所說的轉子的振動，一般用非接觸式電渦流位移傳感器來測量。絕對軸振動是指軸承座振動它可用磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器來測量7、徑向振動、軸向振動、扭轉振動轉子的振動從空間活動度上分，有徑向振動、軸向振動、扭轉振動。徑向振動是指轉子在垂直于軸線方向上的渦動。軸向振動是指轉子在軸線方向上的往復振動。扭轉振動是指轉子以軸線為轉軸的扭轉振動。簡稱扭轉。8、剛性轉子、撓性轉子工作轉速低于第一臨界轉速的轉子稱為剛性轉子。工作轉速高于第一臨界轉速的轉子稱為撓性轉子。6.相對振動、絕對振動7、徑向振動、軸向振動、扭轉振動8、509、剛度使彈性體產(chǎn)生單位變形y所需的力F稱為剛度k，k＝F/y。剛度反映了彈性體抵抗變形的能力。旋轉機械轉子的剛度包括靜剛度和動剛度兩個部分，靜剛度決定于結構、材質、尺寸，而動剛度既與靜剛度有關，也與支座剛度、連接剛度等有關10、臨界轉速臨界轉速就是轉子軸承系統(tǒng)本身的固有頻率。臨界轉速完全是由轉子軸承系統(tǒng)本身的固有特性（剛度、質量等）所決定的，與外界條件（如不平衡力、介質負荷等）無關。11、諧波、次諧波在通頻信號中，頻率等于轉速頻率整數(shù)倍的分量稱為轉速頻率的諧波，簡稱諧波。如一倍頻（1X）、二倍頻（2X）、三倍頻（3X）…分量等。次諧波是指通頻信號中所含頻率等于轉速頻率整分數(shù)倍的分量，也稱為分數(shù)諧波。如半頻（0.5X）、三分之一倍頻（1/3X）…分量等。9、剛度10、臨界轉速11、諧波、次諧波5112、同步振動、異步振動、亞異步振動、超異步振動同步振動是指頻率成分與轉速頻率成正比的振動。一般情況（但不是全部情況）下，同步成分是轉速頻率的整數(shù)倍或者整分數(shù)倍，不管轉速如何，它們總保持這一關系，如一倍頻（1X），二倍頻（2X），三倍頻（3X）…，半頻（0.5X）,三分之一倍頻（1/3X）…等。由不平衡、不對中所引起的振動都是同步振動。異步振動是頻率成分指與轉速頻率無整數(shù)倍或者整分數(shù)倍關系的振動，也可稱為非同步運動。摩擦引起的振動既有同步振動又有異步振動。亞異步振動是指頻率成分低于轉速頻率的異步振動。由油膜渦動、密封流體激振、旋轉失速等所引起的振動都是亞異步振動。超異步振動是指頻率成分高于轉速頻率的異步振動。由滾動軸承、齒輪缺陷所引起的振動都是超異步振動。13、動壓軸承、靜壓軸承靜壓軸承是依靠潤滑油在轉子軸頸周圍形成的靜壓力差與外載荷相平衡的原理進行工作的。不論軸是否旋轉，軸頸始終浮在壓力油中，工作時可以保證軸頸與軸承之間處于純液體摩擦狀態(tài)。動壓軸承油膜壓力是靠軸本身旋轉產(chǎn)生的，因此供油系統(tǒng)簡單，設計良好的動壓軸承具有很長的使用壽命13、動壓軸承、靜壓軸承52二、振動診斷的常用圖譜1、波形圖波形圖顯示了振動位移與時間的關系，又稱幅值時域圖。波形圖既可以是通頻波形圖，即顯示通頻振動位移（總振值）與時間(周期)的關系，也可以是一倍頻波形圖、二倍頻波形圖、0.5倍頻波形圖、…、等。通常，主要是看通頻波形圖。（一倍頻、二倍頻、0.5倍頻的波形圖在軸心軌跡圖可以看到。）二、振動診斷的常用圖譜53典型的對中不良時，波峰翻倍，波形穩(wěn)定、重復性好2、頻譜圖頻譜圖顯示了各振動分量的頻率及其振幅值。正常運轉狀態(tài)下的頻譜圖通常是：一倍頻最大，二倍頻次之、約小于一倍頻的一半，三倍頻、四倍頻…x倍頻逐步參差遞減，低頻（即小于一倍頻的成份）微量。典型的對中不良時，波峰翻倍，波形穩(wěn)定、重復性好2、頻譜圖543、軸心軌跡圖軸心軌跡圖顯示了轉子軸心相對于軸承座渦動時的運動軌跡，正常運轉狀態(tài)下的轉子軸心軌跡應該是一個較為穩(wěn)定的橢圓形。對中不良時，為月牙狀、香蕉狀，嚴重時為8字形對中不良時，為月牙狀、香蕉狀，嚴重時為8字形554、振動趨勢圖振動趨勢圖顯示了振幅及相位與時間的關系。通過振動趨勢圖可以看到異常振動的起始時間、終止時間、持續(xù)時間。通過振動趨勢圖，還可以更加清晰地看到工頻、二倍頻、0.5倍頻等主要頻率成份的幅值隨時間變化的形態(tài)。5、軸心位置圖在忽略振動的前提下，軸心位置圖顯示了轉子軸心相對于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。通過軸心位置圖可以看出偏位角、偏心距、最小油膜的厚度，從而判斷轉子運行是否平穩(wěn)。4、振動趨勢圖5、軸心位置圖566、全息譜圖全息譜圖全面反映了在同一測量截面上轉子主要振動分量的振幅、相位、頻率信息。全息譜圖實際上是將兩個相互垂直的探頭所測得的同一階次頻率諧波合成后的軸心軌跡圖集合在一起，在分析較疑難的故障時其作用更加明顯。全息譜圖中工頻的軸心軌跡應該為較規(guī)整的橢圓（二倍頻相反，為極偏的橢圓或接近直線），即長、短軸相差不大。若工頻軌跡為正圓或接近為正圓，轉子在各個方向上的工頻幅值相同或相近，與轉子彎曲后的實際渦動軌跡一致，表明為典型的動不平衡。若工頻軌跡為極偏的橢圓或接近直線，轉子在橢圓長軸或直線方向上的工頻幅值要比其它方向大得多，振動的方向性十分明顯，與轉子彎曲渦動軌跡不再一致，而軸承、支承剛度上的差異顯現(xiàn)出來。6、全息譜圖全息譜圖中工頻的軸心軌跡應該為較規(guī)577、波德圖波德圖顯示了轉子振幅和相位隨轉速變化的關系曲線。從波德圖上可以得到以下信息：①轉子系統(tǒng)在各種轉速下的振幅和相位；②轉子系統(tǒng)的臨界轉速；③轉子系統(tǒng)的動態(tài)放大系數(shù)Q(Q=臨界轉速下的峰峰值∕操作轉速下的峰峰值)，動態(tài)放大系數(shù)過大，很可能是不安全的；④轉子的振型；⑤系統(tǒng)阻尼的大?。虎揶D子是否發(fā)生熱彎曲；由以上這些信息可以獲得有關轉子軸承系統(tǒng)的剛度、阻尼特性以及轉子的動平衡狀況。7、波德圖58實例、轉子熱彎曲汽輪機啟動時，（工頻）振動值幾乎為零。升速過程中，振動值很小，基本為1~3μm，最大不超過8μm，相位隨轉速變化，都顯正常。問題是在遠離臨界轉速（約為3700r/min左右）的2000r/min下暖機跑合時，振動值用30分種由2μm、3μm逐步上升到60μm、75μm，同時相位也發(fā)生了變化。在轉速穩(wěn)定不變的情況下，工頻的幅值及相位發(fā)生變化，表明轉子的平衡狀態(tài)發(fā)生了變化；由于是緩慢變化，表明很可能是發(fā)生了轉子因熱膨脹受阻或受熱不均勻而產(chǎn)生的熱彎曲。停車過程中（在降到600r/min后，又有一次升速到1000r/min，并再次發(fā)生熱彎曲的現(xiàn)象），隨轉速降低，振動值降低、但相位基本不變（其中一次變化為再次熱彎曲），進一步驗證了為熱彎曲。停車后，振動值（分別為12.5μm、25.6μm）和相位都回不到原來值，表明已形成了永久性彎曲。汽輪機啟動時，（工頻）振動值幾乎為零。升速過程中，振動598、奈奎斯特圖

奈奎斯特（Nyquist）圖把開停機過程中振幅與相位隨轉速變化關系用極坐標的形式表示出來，又稱極坐標圖。奈奎斯特圖用一旋轉矢量的點代表轉子的軸心，該點在各轉速下所處位置的極半徑就是轉子的徑向振幅，該點在極坐標上的角度就是此時振動的相位角。這種極坐標表示方法在作用上與波德圖相同，但比波德圖更為直觀。8、奈奎斯特圖60第五節(jié)振動頻譜分析技術第五節(jié)611.振動頻譜中存在哪些頻譜分量？2.每條頻譜分量的幅值多大？3.這些頻譜分量彼此之間存在什么關系？4.如果存在明顯的高幅值的頻譜分量，它的精確的來源？它與機器的零部件對應關系如何？振動分析是故障診斷的一種，故障診斷并不一定就是振動分析,但在轉動設備故障分析中,振動分析是最有效的一種,幾乎所有的故障在頻譜上都有反映一、物理解釋頻譜中的每條譜線

我們利用振動頻譜分析儀進行故障分析，實際就是把頻譜上的每個頻譜分量與監(jiān)測的機器的零部件對照聯(lián)系，給每條頻譜以物理解釋1.振動頻譜中存在哪些頻譜分量？2.每條頻譜分量的幅值多大？62壓縮機組振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態(tài)信息壓縮機電動機齒輪箱振動速度頻率電動機轉子動平衡電動機與低速齒輪軸聯(lián)軸器對中壓縮機轉子動平衡壓縮機與高速齒輪軸聯(lián)軸器對中齒輪嚙合，齒缺陷電機轉速N0=1480轉/分=24.6667赫茲壓縮機轉速N1=6854.7轉/分=114.245赫茲小齒輪齒數(shù)Z1=38大齒輪齒數(shù)Z0=176齒輪嚙合頻率Fm=N0Z0=N1

Z1

=4341.3赫茲齒輪邊帶頻率Fb=Fm±iN0

或Fm±iN1N02N03N0N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1高速齒輪左邊帶族高速齒輪右邊帶族低速齒輪左邊帶族低速齒輪右邊帶族高速齒輪低速齒輪壓縮機組振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態(tài)信息壓縮機電動機齒63振動頻譜中包含了如下信息電動機轉子動平衡

電動機轉子與定子等小間隙摩擦

電動機與低速齒輪軸之間聯(lián)軸器對中

壓縮機轉子動平衡

壓縮機轉子與殼體間摩擦

壓縮機與高速齒輪軸之間聯(lián)軸器對中

齒輪嚙合和齒輪缺陷

各軸承運行狀況等等機器主要零部件的機械狀態(tài)信息

振動頻譜中包含了如下信息電動機轉子動平衡電動機轉子與定子64壓縮機電動機齒輪箱振動速度電動機轉子動平衡電動機與低速齒輪軸聯(lián)軸器對中壓縮機轉子動平衡壓縮機與高速齒輪軸聯(lián)軸器對中齒輪嚙合，齒缺陷N02N03N0N12N13N1FmN1N1N1N1N0N0N0N1N1N1高速齒輪左邊帶族高速齒輪右邊帶族低速齒輪左邊帶族低速齒輪右邊帶族高速齒輪低速齒輪壓縮機電動機齒輪箱振動速度電動機轉子動平衡電動機與低速齒輪軸65二、現(xiàn)場頻譜分析要點1、無故障時：隨機信號，振動幅值低小，整個振動小。2、有故障時：隨機信號+周期信號，振動幅值增大，振動頻率域擴大，振值總值增大3、頻率形態(tài)（大小及其變化等）代表故障類型4、幅值代表故障劣化程度。

5、確認哪種故障是主要故障，哪種故障是誘發(fā)故障

6、對轉動設備進行故障診斷時要將電機和被牽引部分作為整體來考慮7、測量位置的選擇8、測量參數(shù)的選擇二、現(xiàn)場頻譜分析要點1、無故障時：隨機信號，振動幅值低小，整66振動加速度傳感器固定自振頻率和最高可用頻率螺栓固定振動加速度傳感器的固定最高可用頻率(赫茲)固定自振頻率(赫茲)膠粘結固定螺栓固定在稀土磁鐵座上固定在快速連接螺栓固定上用2英寸長探桿手持固定不祥162509000750060008003188712075101501475可用的頻率范圍為傳感器固定自振頻率Fn的約50%振動加速度傳感器固定自振頻率和最高可用頻率螺栓固定振動加速度67振動加速度傳感器的頻響特性10赫茲27K赫茲頻率振動幅值5K赫茲高頻振動區(qū)域常規(guī)振動區(qū)域5赫茲低頻振動區(qū)(通常需要使用專用的低頻加速度傳感器)振動加速度傳感器固定自振頻率Fn可用的頻率范圍為傳感器固定自振頻率Fn的約50%10K赫茲普通振動傳感器不宜使用的高頻振動區(qū)域1K赫茲ISO和GB規(guī)定的振動烈度測量頻率范圍振動加速度傳感器的頻響特性10赫茲27K赫茲頻率振動幅值68三、頻譜中的異常頻率分析1、振動頻率以基頻為主工頻在所有情況下都存在，工頻幅值幾乎總是最大，應該在其發(fā)生異常增大的情況下才視為故障特征頻率。工頻所對應的故障類型相對較多。多數(shù)（60％以上）為不平衡故障，如轉子發(fā)生機械損傷脫落（斷葉片、葉輪破裂等）、結垢、初始不平衡，以及軸彎曲等；同時，相當數(shù)量（接近40％）為軸承故障，如間隙過大、軸承座剛度差異過大、軸頸與軸承偏心、軸承合金磨損等；此外，還有剛性聯(lián)軸器的角度（端面）不對中，支座、箱體、基礎的松動、變形、裂縫等剛度差異引起的振動或共振，運行轉速接近臨界轉速等。2、主要異常振動分量為低頻低頻所對應的故障類型相對復雜?？蛇M一步分為兩種類型，一種是分數(shù)諧波振動，頻率為轉速頻率的整分數(shù)倍數(shù)，如1/2倍頻、1/3倍頻、…，且頻率成分較多，多數(shù)為摩擦及松動故障，如密封、油封、油擋的摩擦，軸承瓦背緊力不夠、瓦背接觸面積偏小等；另一種是亞異步振動，頻率為轉速頻率的非整分數(shù)倍數(shù)，相應的故障有旋轉失速、油膜渦動、油膜振蕩、密封流體激振，其中油膜振蕩、密封流體激振為自激振動，是一種很危險、能量很大的振動，一般發(fā)生在轉速高于第一臨界轉速之后，多數(shù)是在二倍第一臨界轉速以上，頻率成分較為單一。也就是說低頻振動主要是軸承、氣流脈動、發(fā)生摩擦、松動等故障引起三、頻譜中的異常頻率分析693、主要異常振動分量為二倍頻時二倍頻在所有情況下也幾乎都存在，幅值往往低于工頻的一半以上，常伴有呈遞減狀的三倍頻、四倍頻、…，也應該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。二倍頻所對應的故障類型較為集中。絕大多數(shù)為不對中（含聯(lián)軸器）故障，如齒式聯(lián)軸器（帶中間短接）和金屬撓性（膜盤、疊片）聯(lián)軸器的不對中、剛性聯(lián)軸器的平行（徑向）不對中，其中，既有安裝偏差大所產(chǎn)生的冷態(tài)不對中，又有由溫差產(chǎn)生的支座升降不均勻以及管道力所引起的熱態(tài)不對中，以及聯(lián)軸器損傷故障等；此外，還有概率較小的其它故障，如轉子剛度不對稱（橫向裂紋），轉動部件松動，軸承支承剛度在水平、垂直方向上相差過大等。4、其它頻率為主要異常振動分量在主要異常振動分量是工頻、低頻、二倍頻以外的其它某一個頻率時，要考慮：是不是高次諧波頻率，即是不是齒輪嚙合頻率、葉輪通過頻率、螺桿通過頻率、等等；是不是滾動軸承滾動體、外圈、內圈的特征頻率；是不是臨界轉速頻率；是不是底座、基礎、管道等等的固有頻率；是不是50Hz；等等。如果能夠與這些特定的頻率對上號，那么故障原因就容易找到了。3、主要異常振動分量為二倍頻時70轉動設備的常見振動故障及診斷一、轉子質量分布不平衡1.力不平衡力不平衡是同相位和穩(wěn)定的。不平衡產(chǎn)生的振動幅值在轉子第一階臨界轉速以下隨轉速的平方增大(例如，轉速升高3倍，則振動幅值增大9倍)。總是存在1轉速頻率，并且通常在頻譜中占優(yōu)勢。在轉子重心平面內只用一個平衡修正重量便可修正之。在內側軸承與外側軸承水平方向及內側軸承與外側軸承垂直方向的相位差應該接近0度。不平衡轉子的每個軸承上水平方向與垂直方向的相位差應該接近90度。轉動設備的常見振動故障及診斷一、轉子質量分布不平衡71轉動設備的常見振動故障及診斷2、力偶不平衡力偶不平衡在同一軸上導致180度反相位運動?？偸谴嬖?轉速頻率，并且通常在頻譜上占優(yōu)勢。振動幅值隨轉速升高的平方增大?？梢鸫髲较蛘駝?，偶不平衡在機器兩端支承處均產(chǎn)生振動，有時一側比另一側大較大的偶不平衡有時可產(chǎn)生較大的軸向振動。至少需在兩個修正平面內放置平衡重量才能修正。在內側軸承與外側軸承水平方向及內側軸承外側軸承垂直方向應該存在約180度相位差。每個軸承上水平方向與垂直方向之間相位差通常應該約為90度(30度)。轉動設備的常見振動故障及診斷2、力偶不平衡72轉動設備的常見振動故障及診斷3、動不平衡動不平衡是不平衡的最普遍的類型，它是力不平衡和力偶不平衡兩者的組合。振動頻譜中1轉速頻率占優(yōu)勢，真正需要雙面修正。內側軸承與外側軸承之間徑向方向的相位差可能在從0度到180度范圍內的任何一個角度。然而，當內側軸承與外側軸承測量比較時(30度)，水平方向的相位差應該精密地與垂直方向的相位差相匹配。還有，如果不平衡突出，每個軸承上水平方向與垂直方向之間的相位差大致為90度(40度)。轉動設備的常見振動故障及診斷3、動不平衡73轉子動不平衡的主要征兆與信號特征是：1、一倍頻振幅突出，并且占通頻振幅總量的70%以上2、定轉速下振幅穩(wěn)定，相位穩(wěn)定，振幅與轉速增減成正比（一階臨界轉速以下）3、振動受負荷的影響輕微4、雙支撐設備振動方向徑向，懸臂支撐表現(xiàn)在徑向和軸向5、振動相位穩(wěn)定與轉子不平衡頻譜特征相同的故障一般有,基礎剛度,軸彎去等故障.轉子動不平衡的主要征兆與信號特征是：74振動分析基礎講義1課件75實例一、物體脫落引起質量失衡這是一套大型生產(chǎn)裝置中的關鍵機組，由一臺工業(yè)汽輪機驅動兩臺離心式壓縮機，透平與低壓缸用齒型連軸節(jié)直聯(lián)，經(jīng)齒輪向增速后聯(lián)接高壓缸。汽輪機和低壓缸工作轉速7200轉/分，高壓缸工作轉速13900轉/分，透平的軸瓦是四圓弧瓦、第一階臨界轉速為：4500轉/分、透平進汽壓力4MPa、進汽溫度攝氏360度、軸相對振動報警幅值為66微米、停車值為91微米；低壓缸的軸瓦形式是橢圓瓦、迷宮式密封、第一階臨界轉速為4200轉/分；高壓缸徑向軸瓦形式是可傾瓦、第一階臨界轉速是8000轉/分。機組功耗7.2兆瓦。該機組在運行過程中振動突然增大，振動頻譜如下：實例一、物體脫落引起質量失衡這是一套大型生產(chǎn)裝置中的關鍵機組76實例一、物體脫落引起質量失衡振動信號中的主要最大分量是轉子的轉速頻率成份，即118.14HZ的成份，占通頻總振幅84~88%、振幅具有運行參數(shù)不變情況下突然增大的特點，信號中其他分量十分不明顯。因此認為，機組汽輪機振動增大的主要原因是：振動屬于轉子質量不平衡型，轉子上的垢層脫落、及其他物體脫落都可能造成此類振動。停機解體搶修，發(fā)現(xiàn)汽輪機轉子的次末級葉片斷了兩只。實例一、物體脫落引起質量失衡振動信號中的主要最大分量是轉子的77轉動設備的常見振動故障及診斷二、轉子偏心皮帶輪，齒輪，軸承和電動機框架等旋轉中心與幾何中心線偏離時出現(xiàn)偏心。最大的振動出現(xiàn)在兩個轉子中心連線方向上，振動頻率為偏心轉子的1轉速頻率。水平方向和垂直方向振動相位差或是0度或是180度(每一種都表示直線運動)。平衡偏心的轉子的試圖往往導致一個方向振動減小，而另一個徑向方向的振動增大(與偏心量有關)。轉動設備的常見振動故障及診斷二、轉子偏心78振動特點：在兩個轉子中心連線方向上產(chǎn)生較大的1X振動；偏心泵除產(chǎn)生1X振動外，還由于流體不平衡會造成葉輪通過頻率及倍頻的振動垂直與水平方向振動相位相差為0或180采用平衡的辦法只能消除單方向的振動。振動特點：79轉動設備的常見振動故障及診斷三、軸彎曲

彎曲的軸引起大的軸向振動，同一臺機器上軸向振動相位差趨向于180度，如果彎曲接近軸的中部，占優(yōu)勢的振動出現(xiàn)在1轉子轉速頻率，如果彎曲接近力偶，則占優(yōu)勢的振動出現(xiàn)在2轉速頻率(如果您改變傳感器的方向的話，應該仔細考慮每次軸向測量時振動傳感器的方位)。轉動設備的常見振動故障及診斷三、軸彎曲80轉動設備的常見振動故障及診斷軸彎曲的主要特征：振動特征類似動不平衡，振動以1X為主，如果彎曲靠近聯(lián)軸節(jié)，也可產(chǎn)生2X振動。類似不對中、通常振幅穩(wěn)定，如果2X與供電頻率或其諧頻接近，則可能產(chǎn)生波動軸向振動可能較大，兩支承處相位相差180。振動隨轉速增加迅速增加，過了臨界轉速也一樣。轉動設備的常見振動故障及診斷軸彎曲的主要特征：81振動分析基礎講義1課件82實例二、轉子臨時彎曲振動工業(yè)汽輪機是某公司乙烯裝置的一臺大型關鍵設備，這臺工業(yè)汽輪機額定功率為２１兆瓦，額定轉速:5223RPM，當年運行轉速在4600～5000RPM之間，屬于中間抽汽冷凝式工業(yè)汽輪機。按檢修計劃對該機進行解體檢修，經(jīng)2個月重新裝配之后。進行汽輪機單機試運轉，但啟動升速到低速暖機速度即500轉/分時振動便顯著增加，升速到1000轉/分汽輪機振動更大，當轉速升到1800～2000轉/分還沒有越過第一階臨界轉速時，振幅急劇增加到振動聯(lián)鎖停車值100微米，致使汽輪機聯(lián)鎖停車。分析：由于停機前該設備振動良好，根據(jù)該設備隨轉速的增加，僅一倍頻與二倍頻增加，其余高次分量幾乎不增加；振幅不僅隨轉速增加而增大，而且在轉速穩(wěn)定時振幅會隨時間延長而增大等特征懷疑是中心不正或轉子彎曲問題，但經(jīng)實例二、轉子臨時彎曲振動工業(yè)汽輪機是某公司乙烯裝置的一臺大型83實例二、轉子臨時彎曲振動

檢查對中符合要求，認為該轉子是處于弓形彎曲狀態(tài)，只要使盤車的時間足夠長，盡管所增加的靜撓度并不能完全恢復，但由于該轉子為撓性的其第二階振型動撓度比第一階振型的動撓度小許多，只要汽輪機能迅速越過第一階臨界轉速，振動程度就會大大地下降。經(jīng)采用近十小時的盤車與低速運轉交替進行的處理措施及必要的蒸汽凝液管線檢查與處理之后，開機試車，在一階臨界轉速時振動升達90um，但隨后振動逐漸減小到58微米，連續(xù)運行48小時后穩(wěn)定在42微米正常運行實例二、轉子臨時彎曲振動檢查對中符合要求，認為該轉子是84轉子不對中角不對中角不對中的特征是軸向振動大，聯(lián)軸器兩側振動相位差180度。典型地出現(xiàn)在1轉速頻率和2轉速頻率的大的軸向振動。然而，不常見1轉速頻率，2轉速頻率或3轉速頻率占優(yōu)勢。這些征兆也指示聯(lián)軸器故障。如果2X或3X超過1X的30％到50％，則可認為是存在角不對中，嚴重的角向不對中可激起1轉速頻率的許多階諧波頻率。與機械松動不一樣，這些轉速諧波頻率典型地在頻譜上都沒有升高的噪聲地平轉子不對中角不對中85平行不對中平行不對中的振動征兆類似于角向不對中，但是，徑向方向振動大，并且聯(lián)軸器兩側振動相位差接近180度。2轉速頻率振動往往大于1轉速頻率振動，聯(lián)軸器的類型和結構決定2轉速頻率振動相對于1轉速頻率振動的高度。角向不對中或平行不對中嚴重時，可在較高諧波頻率(4到8轉速頻率諧波)處出現(xiàn)大的振動，甚至出現(xiàn)類似于機械松動時出現(xiàn)的完整系列的高頻諧波。當不對中嚴重時，聯(lián)軸器的類型和材料往往對整個頻譜有很大的影響。典型地沒有提高的噪聲地平。平行不對中86軸承不對中不對中的滾動軸承卡在軸上時將產(chǎn)生明顯的軸向振動。將引起同一軸承座上頂部與底部振動相位差約180度的軸向振動及左側與右側振動相位差約180度的軸向振動。對準聯(lián)軸器或平衡轉子都不能緩解此故障。通常，必須卸下軸承并重新正確安裝軸承不對中使軸頸中心的平衡位置發(fā)生變化，使軸系的載荷重新分布。負荷大的軸承油膜呈現(xiàn)非線型，在一定條件下出現(xiàn)高次諧波振動，負荷較輕的軸承易引起油膜渦動進而導致油膜振蕩，支承負荷的變化還使軸系的臨界轉速和振型發(fā)生改變

軸承不對中87振動分析基礎講義1課件88實例三轉子不對中的分析診斷

設備型號為：G4-73-11No12D，鍋爐用送風機，1450rpm，懸臂式支撐風機故障表現(xiàn)為：聯(lián)軸器兩側軸承座振動超標，分別為：電機軸承：軸向0.080mm，徑向0.060mm，垂直0.045mm；水泵側軸承座：軸向0.090mm，徑向0.070mm，垂直：0.055mm。測得的頻譜圖如下實例三轉子不對中的分析診斷89從測得的振動位移可以看出，聯(lián)軸器相鄰的軸承振動大，且軸向振值大，此結果證明，振源來源于軸上，分析幅值譜可以看出，主要振動頻率為基頻的2倍頻(50Hz)，并伴有1倍、3倍頻，兩方面綜合考慮得出結果：聯(lián)軸器對中精度差是風機振動的主要原因。停機后重新對中，振動明顯降低，降至0.040mm以下從測得的振動位移可以看出，聯(lián)軸器相鄰的軸承振動大，90共振

強

迫振動頻率與系統(tǒng)的自然頻率一致時出現(xiàn)共振，使振動幅值急劇放大，導致過早損壞或災難性破壞。這可能是轉子的自然頻率，也常常起源于支承框架，基礎，齒輪箱或甚至傳動皮帶。如果轉子處在或接近共振，由于很大的相位漂移，幾乎不可能平衡掉(共振時相位漂移為90度，通過共振時相位漂移接近180度)。往往需要提高或降低自然頻率來改變自然頻率。自然頻率通常不隨轉速變化，這一點有助于識別自然頻率(除非在大型平面軸頸軸承機器或在有明顯懸臂的轉子上)。共振91轉子與定子摩擦當旋轉件與靜止件相接觸時，轉子摩擦產(chǎn)生類似于機械松動產(chǎn)生的頻譜。摩擦可能是局部的，也可能是整個轉子一周都摩擦。通常，產(chǎn)生一系列頻率，往往激起一個或多個共振。根據(jù)轉子自然頻率的位置，常常激起轉速的整分數(shù)倍亞諧波頻率(1/2，1/3，1/4，1/5，……1/12等)。轉子摩擦可激起許多高頻(類似于粉筆在黑板上拖動時產(chǎn)生的寬帶噪聲)。如果軸與巴氏合金相接觸引起摩擦時，它可能非常嚴重，非常短促。整個軸圓周全部角度摩擦可產(chǎn)生“反進動”，即轉子以臨界轉速頻率回轉，但是，方向與軸的旋轉方向相反轉子與定子摩擦92故障特征譜的特點：一般性轉子與定子摩擦的特點：碰磨時振幅突然增大；頻譜成份豐富，譜線密集，呈齒形分布，以一倍頻及其高次諧波為主，同時存在一臨界轉速頻率；時域波形有削頂現(xiàn)象；摩擦與熱彎曲復合型故障譜特點：除上述一般碰磨譜特點之外，還具有當轉速穩(wěn)定時，振幅隨時間延長而增大，譜圖中各分量幅值也相應增加的特點；碰磨熱彎曲具備碰磨與轉子不平衡的復合特征。故障特征譜的特點：93振動分析基礎講義1課件94實例四大型機組動靜摩的幾率比一般設備要大得多。對煙機來說，由于高溫變形，煙氣粉塵堆積作用更易發(fā)生碰摩故障（尤其是二級式的煙氣輪機）。另外，氣封間隙過小，同軸度偏差過大，油膜不穩(wěn)，承載力減低等因素都會導致碰摩發(fā)生。

動靜摩擦會產(chǎn)生切向摩擦力，使轉子產(chǎn)生渦動，轉子的強迫振動、碰摩自由振動和摩擦渦動運動疊加在一起，產(chǎn)生出復雜的、特有的振動響應，因而摩擦力表象具有明顯的非線性特征。

實例四95以上是煙機粉塵堆積后發(fā)生動靜碰摩的典型實例，可以看出:1時域波形有明顯的“削頂”現(xiàn)象。

2頻譜上除工頻外還存在豐富的高次諧波成分，如2X、3X…和1/2X、1/3X、1/4

3全息譜上出現(xiàn)較多偏心率大的橢圓。

4軸心軌跡上有“尖角”。

5振動大小有方向性，可能在某個方向會明顯偏大。

6當葉片部位發(fā)生碰摩時，還會在葉片通過頻率處產(chǎn)生高頻的響應特征。

它的譜圖特征與前所述十分吻合。事后檢查該煙機轉子，發(fā)現(xiàn)其級間導葉組件上堆滿結垢了的煙氣粉塵，導致與煙機輪盤直接接觸、摩擦。

以上是煙機粉塵堆積后發(fā)生動靜碰摩的典型實例，可以看出:96松動故障機械松動本身不是純粹的故障,不會直接產(chǎn)生振動，但它可放大故障的作用。常見的的機械松動由三種1、結構框架或底座松動這種頻譜是機器底腳，底板或基礎的結構松動/減弱引起的，或者由基礎上惡化的水泥漿，松動的地腳螺栓，或者框架或者基礎變形(即軟腳)引起的。相位分析可以揭示在螺栓或機器底腳與基礎底板或基礎本身垂直方向測量之間的相位差約90度到180度類似不平衡或不對中,頻譜主要以1X為主。振動具有局部性,只表現(xiàn)在松動的轉子上。同軸承徑向振動垂直,水平方向相位差0或180。底板連接處相鄰結合面的振動相位相差180。如果軸承緊固是在軸向,也會引起類似不對中的軸向振動.松動故障類似不平衡或不對中,頻譜972、軸承座松動這種頻譜通常是由螺栓松動，或軸承座裂紋引起的主要以2X為特征(主要是徑向2X超過1X的50%)幅值有時不穩(wěn)定振動只有伴隨其它故障如不平衡或不對中時才有表現(xiàn),此時要消除平衡或對中將很困難.在間隙達到出現(xiàn)碰撞前,振動主要是1X和2X；出現(xiàn)碰撞后,振動將出現(xiàn)大量諧頻。在實際工作中遇到的地腳螺栓松動和地腳列紋只引起1X的振動2、軸承座松動主要以2X為特征(主要983、軸承等部件配合松動這種頻譜通常是由零部件之間配合不良引起的，由于松動的零部件對轉子的動態(tài)力產(chǎn)生非線性的響應，所以，將產(chǎn)生許多諧波頻率。