3-典型机器故障振动特征分析(一)平衡与对中

现场设备常见振动故障及其一些表现特征(一)做好故障诊断这项工作，就必须掌握一定量的常见故障原因及其主要表现特征，例如，经频谱分析发现振动为单一的旋转频率，这时候我们会想到，振动原因可能是转子不平衡、是共振、转子中间弯曲、支撑刚度不足等原因，这些故障发生时都将产生绝对的转频振动，我们只能再根据这些故障的其它特征进行排除确定最终找到故障原因，振动方向、振动位置、振动与负荷关系、振动与时间关系、振动与压力关系、振动相位、振动相位差、振动稳定性、相位的稳定性等等，假如我们不知道转频对应的这些原因，或者只知道其中的一两种，而真正的故障原因又不在其中，单从频谱上就无法进行判断，又假如我们知道了上述诸多原因但却不知道每种故障所表现出的特征同样无法进行判断和甄别。

需要强调的是无论是牵引部分振动还是被牵引部分振动，我们都必须将其作为一个整体看待，而不是哪地方振动最大就测哪。

一般情况下振动最大位置往往就是故障部位，但很多情况下却不是这样的，造成这种情况的主要原因是设备整体刚度分布不均，但各部件刚度可能是一样的，但连接成整体以后，刚度可能存在很大差异，往往振动突出在刚度差的部位，另一种情况是共振。

机械松动故障：说到机械松动大家就会想到活动部件，这当然是松动故障之一，比如过盈部件出现了间隙，如轴承内圈与轴的配合、联轴器与轴的配合、叶轮与轴的配合等等，紧固件出现了松动，连接螺栓不紧固等等，但通常配合间隙过大时也会出现以上的松动现象，所以常常也把它列入松动故障之列.松动通常会表现出线性和非线性两种特征，这与松动的程度、转子偏心距的大小、及转速与临界转速之比来确定，也正是这种非线性，致使利用精确平衡减小振动变的极为困难，没有平衡经验工作人员在现场平衡变得几乎不可能完成。

频谱特征，因为松动直接导致的后果是放大不平衡振动，所以松动故障反应在频谱上也就有单一的基频振动或者是基频加丰富倍频的振动，也就形成了是线性与非线性两种振动特征，而且基频几乎总是占有绝对大位置，这种现象在连接松动上表现尤为明显松动故障通常表现出不稳定的振动，一般成周期性变化，比如振动从85um 慢慢涨到110um，又从110um慢慢回到85um，形成一个周期性振动。

旋转机械常见振动故障及原因分析旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。

大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。

本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分析，与大家共同分享。

一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样的。

轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。

二、振动故障原因分析1、旋转失速旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。

当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。

这样失速区会以某速度向叶栅运动的反方向传播。

实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工频的速度移动，这种相对叶栅的旋转运动即为旋转失速。

旋转失速使压缩机中的流动情况恶化，压比下降，流量及压力随时间波动。

在一定转速下，当入口流量减少到某一值时，机组会产生强烈的旋转失速。

强烈的旋转失速会进一步引起整个压缩机组系统产生危险性更大的不稳定气动现象，即喘振。

此外，旋转失速时压缩机叶片受到一种周期性的激振力，如旋转失速的频率与叶片的固有频率相吻合，将会引起强烈振动，使叶片疲劳损坏造成事故。

旋转失速故障的识别特征：1）振动发生在流量减小时，且随着流量的减小而增大；2）振动频率与工频之比为小于1X的常值；3）转子的轴向振动对转速和流量十分敏感；4）排气压力有波动现象；5）流量指示有波动现象；6）机组的压比有所下降，严重时压比可能会突降；7）分子量较大或压缩比较高的机组比较容易发生。

2、喘振旋转失速严重时可以导致喘振。

喘振除了与压缩机内部的气体流动情况有关，还同与之相连的管道网络系统的工作特性有密切的联系。

机械设备典型故障的振动特性1. 引言机械设备在正常运行过程中，可能会出现各种故障，其中振动故障是一种常见的故障类型。

振动特性是用来描述机械设备振动状态的重要参数，通过对振动特性的分析，可以确定故障的类型和严重程度，并采取相应的维修措施。

本文将介绍机械设备典型故障的振动特性，包括离心机械设备的不平衡振动、齿轮传动的故障振动、轴承的故障振动以及主轴的故障振动。

2. 离心机械设备的不平衡振动离心机械设备的不平衡振动是一种常见的故障类型。

当离心机械设备的转子存在不平衡时，会导致设备产生振动。

不平衡振动的特点是振动频率较低，振动幅值较大。

不平衡振动的振动特性可以通过振动传感器进行监测和分析。

常见的振动特性参数包括振动幅值、振动频率和相位。

3. 齿轮传动的故障振动齿轮传动是机械设备中常用的传动方式之一，但是在使用过程中会出现齿轮的故障，导致振动增大。

齿轮传动的故障振动可以分为齿轮啮合故障和轴承故障两种情况。

•齿轮啮合故障振动：齿轮啮合故障会导致传动系统产生周期性振动，其频率与齿轮的啮合频率有关。

常见的齿轮啮合故障包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面脱落等。

•轴承故障振动：轴承是机械设备中常见的零部件之一，当轴承出现故障时，会导致传动系统产生高频振动。

轴承故障的振动特点包括高频率、小幅度的振动，振动信号中常含有谐波成分。

轴承是机械设备中常见的关键零部件之一，其故障会导致设备振动增大。

轴承的故障振动可以分为内圈故障、外圈故障和滚动体故障三种情况。

•内圈故障振动：内圈故障会导致轴承产生低频振动，其振动频率一般较低，并且振动幅值较大。

•外圈故障振动：外圈故障会导致轴承产生高频振动，其振动频率一般较高，并且振动幅值较小。

•滚动体故障振动：滚动体故障会导致轴承产生特定频率的振动，其频率与滚动体的旋转频率有关。

主轴是机械设备中常见的关键部件之一，其故障会导致设备振动增大。

主轴的故障振动特点与轴承的故障振动类似，包括低频振动、高频振动以及特定频率的振动。

电机震动常见于转子不对中包括轴系不对中和轴承不对中两种情况。

轴系不对中是指转子联接后各转子的轴线不在同一条直线上。

轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜，轴颈与轴承孔轴线相互不平行。

通常所讲不对中多指轴系不对中。

不对中的振动特征：（I）最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上，振动值随负荷的增大而增高；（2）平行不对中主要引起径向振动，振动频率为2倍工频，同时也存在工频和多倍频，但以工频和2倍工频为主；（3）不对中在联轴节两端径向振动的相位差接近180度；（4）对中时，轴向振动较大，振动频率为工频，联轴器两端轴向振动相位差接近180度案例：某卧式高速泵振动达16.0mm∕s,由振动频谱图可以看出，50Hz（电机工频）及其2倍频幅值显著，且2倍频振幅明显高于工频,初步判定为不对中故障。

再测量泵轴承箱与电机轴承座对应部位的相位差,发现接近180度。

O2004006008001,000UOO1,4001,6001,8002.000解体检查发现联轴器有2根联接螺栓断裂，高速轴上部径向轴瓦有金属脱落现象，轴瓦间隙偏大；高速轴止推面磨损，推力瓦及惰性轴轴瓦的间隙偏大。

检修更换高速轴轴瓦、惰性轴轴瓦及联轴器联接螺栓后，振动降到A区。

机械存在松动时，极小的不平衡或不对中都会导致很大的振动。

通常有三种类型的机械松动。

第一种类型的松动是指机器的底座、台板和基础存在结构松动，或水泥灌浆不实以及结构或基础的变形，此类松动表现出的振动频谱主要为l×o第二种类型的松动主要是由于机器底座固定螺栓的松动或轴承座出现裂纹引起，其振动频谱除IX外，还存在相当大的2X分量，有时还激发出1/2X 和3X振动分量。

第三种类型的松动是由于部件间不合适的配合引起的，产生许多振动谐波分量，如IX、2X、……,nX,有时也会产生1/2X、1/3X、……等分数谐波分量。

这时的松动通常是轴承盖里轴瓦的松动、过大的轴承间隙、或者转轴上零部件存在松动。

利用振动分析诊断设备故障与性能问题振动是各类机械设备中常见的现象，因此利用振动分析技术诊断设备故障和性能问题已经成为重要的手段之一。

通过观察和分析设备的振动情况，可以提前发现潜在的故障，及时采取措施进行维修，从而避免设备损坏和生产中断。

本文将从设备故障与性能问题的振动特征、振动分析技术和振动诊断方法三个方面进行阐述。

设备故障与性能问题的振动特征当设备运行时，由于内部部件的摩擦、不平衡等原因，会产生振动。

不同故障和问题引起的振动特征各不相同。

例如，当设备存在轴承问题时，会出现低频振动，而齿轮问题则会引起高频振动。

同时，设备故障还会导致振动的幅值、频率和相位发生变化。

通过分析振动的幅值、频率和相位的变化规律，可以准确判断设备的故障和性能问题，并针对性地采取相应的维修措施。

振动分析技术振动分析技术是一种通过检测和分析设备振动信号，以获取装置性能和故障状况信息的方法。

常见的振动分析技术主要包括频谱分析、时域分析和相位分析。

频谱分析是将振动信号变换到频域的一种方法，通过计算振动信号在不同频率上的幅值，可以得到频谱图。

频谱图能够清晰地展示不同频率的振动成分，帮助我们判断设备存在的故障和问题。

时域分析是对振动信号进行时间上的分析。

通过分析振动信号的波形、脉冲和振幅等特征，可以判断出设备的运行状态、异常情况以及故障。

相位分析是分析振动信号中不同频率分量的相位差。

相位差的变化能够反映设备不同部分之间的相对运动情况，从而帮助我们判断设备是否存在问题。

振动诊断方法针对不同的设备故障和性能问题，可以采用不同的振动诊断方法进行分析和判断。

对于轴承故障，可以通过测量设备振动信号的幅值和频率变化来判断故障的类型和程度。

同时，可以使用频谱分析技术，观察振动信号在波形上的特点，比如是否存在阻尼振动或失谐振动等。

对于齿轮故障，可以利用振动信号频谱分析技术，检测高频振动的频率和幅值变化，判断齿轮是否存在磨损、断齿、断裂等问题。

除了频谱分析外，时域分析也是一种常用的方法。

机械故障的振动分析及诊断引言机械故障的振动分析及诊断是现代工程领域一个重要的研究方向。

振动分析能够预测机械故障发生的可能性，诊断能够确定故障的原因和位置，对于提高机械设备的可靠性和可用性具有重要意义。

本文将介绍机械故障振动分析的基本原理、方法和应用。

一、机械故障振动分析的基本原理机械设备在运行时会产生振动，振动是由于设备的不平衡、磨损、故障等因素导致的。

振动分析的基本原理是通过检测和分析振动信号来判断设备是否存在故障，并对故障进行诊断。

振动信号可以通过加速度、速度和位移等形式来表示，其中加速度信号对于高频故障的诊断更为敏感。

二、机械故障振动分析的方法1.振动信号采集振动信号的采集是机械故障振动分析的第一个步骤。

采集振动信号可以通过加速度传感器、速度传感器或位移传感器来实现。

根据故障的类型和位置，选择合适的传感器进行振动信号采集。

多个传感器可以同时采集不同位置的振动信号，以获得更为准确的结果。

2.信号预处理振动信号采集后往往包含大量的噪声，需要进行信号预处理。

常用的信号预处理方法包括滤波、降噪和特征提取等。

滤波方法可以去除高频和低频的噪声，使得振动信号更加清晰。

降噪方法可以通过信号平均、小波分析等技术去除噪声，提高信号的信噪比。

特征提取方法可以从振动信号中提取出故障特征，如频率、幅值、相位等，用于故障诊断。

3.故障诊断故障诊断是根据振动信号的特征来确定故障的类型和位置。

常见的故障诊断方法包括频谱分析、阶次分析和时间域分析等。

频谱分析可以将振动信号转化为频域特性，通过比较频谱图来判断故障类型。

阶次分析可以将振动信号转化为阶次域特性，通过比较阶次图来判断故障位置。

时间域分析可以观察振动信号的波形和周期性，通过波形和周期性的变化来诊断故障。

三、机械故障振动分析的应用机械故障振动分析的应用十分广泛，涵盖了各个领域的机械设备。

例如，航空领域可以通过对飞机发动机的振动信号进行分析，来预测发动机故障并进行维修。

不平衡、不对中机械振动故障症状特征分析与解决处理方法（图文并茂详解）一、不平衡症状特征：（一）、不平衡故障症状特征：1、振动主频率等于转子转速。

2、径向振动占优势。

3、振动相位稳定。

4、振动随转速平方变化。

5、振动相位偏移方向与测量方向成正比。

（二）、力偶不平衡症状特征：1、同一轴上相位差180°。

2、存在1X转速频率而且占优势。

3、振动幅值随提高的转速的平方变化。

4、可能引起很大的轴向及径向振动幅值。

5、动平衡需要在两个修正面内修正。

（三）、悬臂转子不平衡症状特征：1、径向和轴向方向存在1X转速频率。

2、轴向方向读数同相位，但是径向方向读数可能不稳定。

3、悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者，所以都需要修正。

二、不对中症状特征：（一）、角向不对中症状特征：1、特征是轴向振动大；2、联轴器两侧振动相位差180°；3、典型地为1X和2X转速大的轴向振动；4、通常不是1X，2X或3X转速频率占优势；5、症状可指示联轴器故障。

（二）、平行不对中症状特征：1、大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时，产生高次谐波频率。

2、2X转速幅值往往大于1X转速幅值，类似于角向不对中的症状。

3、联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值。

（三）、装斜的滚动轴承症状特征：1、振动症状类似于角向不对中。

2、试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题。

3、产生相位偏移约180°的侧面。

4、对侧面或顶部对底部的扭动运动。

常见故障振动分析11 Analysis Definitions: Unbalance 不平衡 特征：1X 径向（V&H ） 不平衡定义：转轴的几何中心线和质量中心线不重合时的一种状态。

或质量中心线不在旋转轴线上。

换句话说，转轴上有个重点。

两种类型的不平衡：静不平衡和力偶不平衡。

如果转子的跨度相比较直径不是太窄的话，通常是两种类型的组合，即动不平衡。

我们会在频谱中看到1X 转频幅值较高。

由于刚度不同，水平方向振值较垂直方向大。

时域波形：时域时域波形应该是正旋波；如果不是，可能是不对中，松动或其它故障（除了不平衡）。

尽量采用速度单位。

相位：相位是最好的指示。

同一轴承位置的垂直和水平方向间相位差应该是90°。

另请参阅静和偶不平衡，立式和悬臂设备不平衡。

1.1 Unbalance: Static imbalance 静不平衡Symptoms: 1X radial (V & H) 特征：1X 径向（V&H ） 我们会在频谱中看到水平和垂直方向的1X 转频幅值较高，轴向1X 幅值较低。

最简单的不平衡相当于转子的重点在某个单点上。

由于转子停止时也会表现出来，故叫静不平衡。

如果转子放在无摩擦轴承上，会自动旋转，重点会在最低的位置。

静不平衡采用单面平衡校正。

静不平衡会在转子两侧轴承产生1X 力，两侧轴承的力方向总是一致的，所以两侧轴承同向振动信号是同相的也是一致的。

频谱：径向1X 幅值较高，轴向1X 较低时域波形：采用速度单位时，正旋波。

如果不是，可能是不对中，翘曲轴承，轴弯或其它故障。

幅值：对于卧式设备，比较垂直和水平方向上的振值。

如果水平>2倍的垂直方向，那么怀疑基础松动或共振。

（此处我觉得没写错了，基础松动譬如一侧地脚松动，机组产生摆动，此时水平方向就比垂直方向大很多作者应该写反了，应该是垂直>3X 水平） 径向径向阶次相位：同一轴承位置的垂直和水平相位差90°。

振动宝典--振动故障分析基础知识整理振动信号分析的3个方面1,振动频率分析2,分析振幅的方向特性3,分析振幅随转速变化的关系日本石化旭的AMD 振动绝对标准A. 最好平衡及对中最好状态0--1.5mm/sB. 良好有微小缺陷，修理不经济1.5--4.0mm/sC. 注意为了防止磨损，要考虑检修4.0--8.0mm/sD. 严重发生大缺陷，将出故障需检修8.0--16.0mm/sE. 危险要立即停机16mm/s以上不平衡的典型特征诊断具有较高的径向振动.时域波形和频谱图上均具有稳定的1XRPM分量，在1XRPM上的幅值随转速稳定的增加，在2XRPM,3XRPM等处幅值较低。

具有较低的轴向振动不平衡对转速的变化最敏感（与转速平方成正比）。

测量Fmax 设置在500HZ 以下；速度频谱图；加速度时域图检查径向振动频谱图上是否有1XRPM峰值如果出现了其他的谐波成分，请考虑其他故障频谱分析1倍频峰值很大，较少伴随其它倍频无其它较大峰值出现采用细化分析或同步平均确认1倍频峰值特征1倍频水平方向与垂直方向峰值比不超出3:11倍频轴向振动远远低于径向振动相位分析同一轴承座水平方向与垂直方向测得的相位差约为90°轴两端水平方向（垂直方向）测得的相位相同或相反相位数据相对稳定：15°－20°不平衡振动在相位上保持恒定不变，与转速同步不同转子不平衡阵形曲线不对中的典型特征诊断具有较大的轴向和径向振动在1X， 2X或3XRPM处会出现稳定的峰值，在4到10XRPM处谐波成分较低，时域波形中没有“g”形冲击。

不对中振动随负荷的增加而成正比增加，但转速影响不大。

测量Fmax 设置在500HZ 以下；速度频谱图；加速度时域图轴向和径向振动频谱图上是否有1X，2X或3XRPM峰值，若无明显的峰值，请考虑其他故障。

检查轴向和径向振动的频谱图的4-10RPM处的峰值，若较大，则可能是松动。

检查时域波形是否稳定，是否有较大的“g”形冲击若时域波形不稳定或显示有冲击，则考虑其他故障相位分析角度不对中时，联轴器两端轴向相位差180°（±30°）平行不对中时，联轴器两端径向相位差180°（±30°）角度不对中的轴向1倍频峰值非常高平行不对中的径向2倍频峰值非常高组合不对中的轴向和径向峰值都高不对中与负荷及转速的关系机械松动检测与确认诊断具有较大的径向（特别是垂直方向）的振动。