1、振动波形 振动幅值 振动频率 振动的合成分解振动的合成分解 时频转换 时频转换 时频转换 时频转换通频值、分频值、基频、倍频通频值、分频值、基频、倍频 振动的测量振动的测量-传感器传感器 电涡流传感器结构图电涡流传感器结构图 电涡流传感器原理图电涡流传感器原理图 电涡流位移传感器 磁电速度传感器 磁电速度传感器 压电加速度传感器 压电加速度传感器 三角剪切型三角剪切型 中心压缩型中心压缩型 压电加速度传感器的频响 常用图谱常用图谱 机组结构图 机组信息 波形图 波形图 频谱图 振动趋势图 瀑布图 轴心轨迹图 常见故障的振动特征常见故障的振动特征 常见故障的振动特征 在带滚动轴承的旋转机械中，常
2、见的故障类型有质在带滚动轴承的旋转机械中，常见的故障类型有质量不平衡、轴弯曲、不对中、松动、共振、滚动轴承量不平衡、轴弯曲、不对中、松动、共振、滚动轴承故障、齿轮故障等。故障、齿轮故障等。转子不平衡-来源污物积累或平衡配重的缺失污物积累或平衡配重的缺失 材料不均匀，尤其是在铸件中（如多孔部分、砂眼）材料不均匀，尤其是在铸件中（如多孔部分、砂眼）配合件（如轴、孔配合件（如轴、孔）的尺寸存在差别）的尺寸存在差别 辊子偏转（如造纸机辊）或存在机加工误差辊子偏转（如造纸机辊）或存在机加工误差 电气绕组的质量分布不均匀电气绕组的质量分布不均匀 不均匀的腐蚀、偏心转子或转子腐蚀不均匀的腐蚀、偏心转子或转子
3、腐蚀 不平衡通常会在不平衡通常会在 1 1 倍转速下在任一倍转速下在任一方向上表现出来方向上表现出来 转子不平衡-振动特征波形为简谐波，少毛刺；波形为简谐波，少毛刺；原始质量不平衡原始质量不平衡-轴向振动小轴向振动小 1 1X X频率为主；频率为主；初始弯曲初始弯曲 -轴向轴向1X1X振动振动水平和垂直振动相位差水平和垂直振动相位差9090；部件位移或脱落部件位移或脱落-振动突变后稳定振动突变后稳定一般水平振动大于垂直方向振动；一般水平振动大于垂直方向振动；叶轮结垢叶轮结垢 -振动缓慢增加振动缓慢增加轴向振动不大；轴向振动不大；联轴器不平衡联轴器不平衡 -相邻轴承振动大相邻轴承振动大振幅随转速
4、升高而增大；振幅随转速升高而增大；过临界转速有共振峰；过临界转速有共振峰；某电机=活动端活动端 主动端主动端某电机=某电机=轴弯曲 和不平衡现象类似和不平衡现象类似 轴向有较大的一倍频振动，且相位相反轴向有较大的一倍频振动，且相位相反 对大型机组可以通过晃度来判断对大型机组可以通过晃度来判断 =不对中 在机器设备上，当两个耦合轴的中心线重合时，就是理在机器设备上，当两个耦合轴的中心线重合时，就是理想对中的情况。当它们不重合时，就存在不对中想对中的情况。当它们不重合时，就存在不对中 不对中 不对中的原因可能有以下几种：不对中的原因可能有以下几种：组装不佳，或组装后发生移动组装不佳，或组装后发生移
5、动 管道张力造成变形管道张力造成变形 柔性支撑件的扭矩引起变形柔性支撑件的扭矩引起变形 温度引起机器结构发生变化温度引起机器结构发生变化 联轴器加工不良联轴器加工不良 联轴器润滑不够充分联轴器润滑不够充分 未对准会以两种方式表现出来：未对准会以两种方式表现出来：径向和切向方向上（平行）的径向和切向方向上（平行）的2 2 倍倍频振动频振动 轴向方向上（成角度）的轴向方向上（成角度）的1 1倍频振动倍频振动 不对中波形呈畸变的正弦波；波形呈畸变的正弦波；轴向振动较大；轴向振动较大；联轴器两侧的轴向振动相差联轴器两侧的轴向振动相差180180；振动随负荷的变化明显；振动随负荷的变化明显；某水泵 =某
6、水泵 活动端活动端 主动端主动端某水泵 松动机械松动有两种类型：机械松动有两种类型：旋转松动：旋转松动是由机器的旋转旋转松动：旋转松动是由机器的旋转部件与固定部件之间的过大间隙引起的部件与固定部件之间的过大间隙引起的（例如在轴承中）。（例如在轴承中）。非旋转松动：非旋转松动是两个正常非旋转松动：非旋转松动是两个正常的固定部件之间的松动，例如，支脚和的固定部件之间的松动，例如，支脚和基础之间或轴承外壳和机器之间。基础之间或轴承外壳和机器之间。松动 轴承座套和滚动体之间间隙过大（轴承松动）会产生轴承座套和滚动体之间间隙过大（轴承松动）会产生1 1倍频的各次谐波，倍频的各次谐波，有时可能会延伸到有时
7、可能会延伸到1010倍频率以上倍频率以上 过大的轴颈轴承间隙会产生过大的轴颈轴承间隙会产生0.50.5倍谐波，如图所示。它们称为倍谐波，如图所示。它们称为“半频谐半频谐波分量波分量”或或“分谐波分谐波”。它们可由摩擦和严重的撞击而产生。它们可由摩擦和严重的撞击而产生。大多数类型的非旋转松动也会产生转速的谐波，通常不会太多，不会产大多数类型的非旋转松动也会产生转速的谐波，通常不会太多，不会产生分谐波。生分谐波。非旋转松动还可产生随机噪声，这会产生一种连续频谱，而不是确定的非旋转松动还可产生随机噪声，这会产生一种连续频谱，而不是确定的峰形。峰形。垂直方向振动常大于水平方向；垂直方向振动常大于水平方
8、向；松动结合面两边，振幅有明显差别；松动结合面两边，振幅有明显差别；电厂一次风机 电厂一次风机 电厂一次风机 电厂一次风机滚动轴承故障滚动轴承有特殊的轴承失效形式，可以从波形和频滚动轴承有特殊的轴承失效形式，可以从波形和频谱数据中观察到谱数据中观察到轴承特征频率是真实的缺陷频率轴承特征频率是真实的缺陷频率这些频率只在轴承确实有缺陷时出现这些频率只在轴承确实有缺陷时出现 滚动轴承的结构 滚动轴承的失效频率 CA=CA=接触角接触角 =设备转速设备转速 N=N=滚动体个数滚动体个数 P=P=节园直径节园直径 B=B=滚珠或滚动体直径滚珠或滚动体直径 FTF=FTF=保持架通过频率保持架通过频率 f
9、undamental train frequencyfundamental train frequency BPFI=BPFI=内环通过频率内环通过频率 ball pass frequency inner raceball pass frequency inner race BPFO=BPFO=外环通过频率外环通过频率 ball pass frequency outer raceball pass frequency outer race BSF=BSF=滚珠旋转频率滚珠旋转频率 ball spin frequencyball spin frequency 轴承失效频率和设备转速的单位相同轴承
10、失效频率和设备转速的单位相同 不要忙着计算故障频率，首先寻找故障征兆不要忙着计算故障频率，首先寻找故障征兆不同厂家不同厂家不同型号不同型号-不同滚珠数不同滚珠数滚动轴承的失效频率 滚动轴承的频谱 基本频率、谐波、边带、固有频率及其边带基本频率、谐波、边带、固有频率及其边带=螺杆压缩机 =螺杆压缩机 位置位置4 4=螺杆压缩机 某风电主轴承 某风电主轴承 内径内径600600外径外径870870双列双列2929滚珠滚珠滚动体直径滚动体直径66.566.5接触角接触角11112020主轴转速主轴转速 14.2RPM14.2RPM计算结果 内环通过频率内环通过频率15.79X 3.74hz 15.7
11、9X 3.74hz 滚珠通过频率滚珠通过频率1.184X 0.28hz1.184X 0.28hz外环通过频率外环通过频率13.2X 3.13hz13.2X 3.13hz保持架频率保持架频率 0.456X 0.108hz 0.456X 0.108hz轴承处波形频谱图 齿轮箱的故障分析啮合频率及其谐波、固有频率、边频啮合频率及其谐波、固有频率、边频滚动轴承频率滚动轴承频率啮合频率GMF上边频下边频2X 纸厂辊子 纸厂辊子 纸厂辊子 共振转子系统、支撑系统、各部件都有固有频率转子系统、支撑系统、各部件都有固有频率固有频率由系统的本身性能决定：固有频率由系统的本身性能决定：F=/2F=/2以一倍频振动
12、为主且幅值很高；以一倍频振动为主且幅值很高；转速变化时振幅、相位变化明显；转速变化时振幅、相位变化明显；部件共振时各处相位相同；部件共振时各处相位相同；电机故障中国的线频率为中国的线频率为50hz50hz（美国为（美国为60hz60hz）同步转速同步转速=2=2*线频率线频率/极数极数滑差频率滑差频率=同步转速同步转速-实际转速实际转速转子问题：转频两旁滑差频率的边带转子问题：转频两旁滑差频率的边带气隙不均：气隙不均：2 2倍线频率倍线频率定子短路：定子短路：2 2倍线频率及其谐波倍线频率及其谐波 转子断条转频幅值与边带幅值转频幅值与边带幅值D D的差：的差：54dB 54dB 电机良好电机良
13、好45-54dB 45-54dB 电机状态一般电机状态一般40-45dB 40-45dB 最少有一根断条，需要跟踪最少有一根断条，需要跟踪40dB 40dB 多跟断条，建议马上停机多跟断条，建议马上停机 气隙不均2 2*线频率，可能和线频率，可能和2 2倍转频发生拍振倍转频发生拍振 定子线圈短路2 2*线频率及其谐波线频率及其谐波 泵故障临界转速临界转速结构共振（立式泵）结构共振（立式泵）喘振（流量低）喘振（流量低）气穴气穴 风机故障不平衡不平衡不对中不对中临界转速临界转速共振共振松动松动轴承问题轴承问题软脚软脚气流问题气流问题 通过频率通过频率皮带轮问题皮带轮问题 转速计算转速计算 综合分析
14、结果综合分析结果 测量和诊断错误的常见原因不适当的转速输入不适当的转速输入 不适当的机器设置不适当的机器设置 热瞬变，机器没有达到正常工作温度热瞬变，机器没有达到正常工作温度传感器过载，通常是没有让传感器在采集数据之前达到温度平衡传感器过载，通常是没有让传感器在采集数据之前达到温度平衡 不适当的测量位置不适当的测量位置 在一台循环或浪涌不断开关的机器上进行测量在一台循环或浪涌不断开关的机器上进行测量 对有疑问诊断结果的处理仪表显示仪表显示“严重严重”或或“极严重极严重”，但是没有故障迹象，但是没有故障迹象诊断仪显示诊断仪显示“轻度轻度”或或“中等中等”，但似乎有极严重的振动水平，但似乎有极严重的振动水平诊断仪诊断到超过五个严重或者极严重的故障诊断仪诊断到超过五个严重或者极严重的故障检查机器设置输入值，并重新进行测量检查机器设置输入值，并重新进行测量联系振动专家联系振动专家 =电机试验台-两种以上的故障 =电机试验台 活动端活动端 主动端主动端=电机试验台
