振动讲义故障实例分析
振动分析案例(48个实例)
实例No.7某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断
实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障
实例No.9某原油泵进口管道共振故障的诊断和排除
实例No.10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断
实例No.11某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断
实例No.12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断
1996年11月2日某大型裂解气压缩机中压缸两端轴承座振动突 增数倍，诊断为转子严重不平衡!开缸检查证实，因进口过滤 器支承块断裂，刮下大量积精品焦课件，堆积在转子上造成严重不11 平 衡!经清焦处理，开车证实：振动恢复正常。
Case History #2 Rotor Unbalance
实例NO.2 30万吨/年乙烯装置裂解 气压缩机组转子动不平衡故障
Typical Spectrum典型的频谱
严重不平衡的典型频谱
Typical spectrum shows dominant GMF典型频谱表明转 子转速频率突增，这是精典品课型件 的转子不平衡的特征12!
实例No.41一次风机电动机转子与定子之间气隙变化故障的诊断
实例No.42某离心式冷水机(约克)电动机定子偏心或定子绝缘层短路故障诊断
实例No.43某干燥机排风机电动机转子条松动故障的诊断
实例No.44某变速交流感应电动机转子条松动故障的诊断
实例No.45某离心式冷水机(约克)电动机相位故障的诊断
实例No.46某电厂大型引风机电动机多根转子条断裂故障的诊断
实例No.19某驱动箱伞齿轮高噪声和振动故障的诊断
实例No.20某电动机转子条故障
实例No.21某纸机滚动轴承外环故障
实例No.22某纸机滚动轴承外环故障
实例No.23某纸机滚动轴承内环故障
振动分析案例(48个实例)PPT课件
N1
N1
N1
N1
1
2
N1
N1
N1
N0
3
6
频率
4
N0
N0
低速齿轮左边带族
低速齿轮右边带族
某压缩机组振- 动频谱实例
8
含 了 (1)电 动 机 转 子 动 平 衡
(2)电 动 机 转 子 与 定 子 等 小 间 隙摩擦 (3)电 动 机 与 低 速 齿 轮 轴 之 间 联轴器对中 (4)压 缩 机 转 子 动 平 衡 (5)压 缩 机 转 子 与 壳 体 间 摩 擦 (6)压 缩 机 与 高 速 齿 轮 轴 之 间 联轴器对中 (7)齿 轮 啮 合 和 齿 轮 缺 陷 (8)各 轴 承 运 行 状 况 等 等 机 器
3#轴承座靠风机侧轴
垂直方向振动幅值两者相差约十倍!!!
承座，底板垂直振动 为7. 2至8. 2毫米/秒有
效值；而靠汽轮机侧
轴承座，底板垂直振
8.2mm/s RMS 动仅为0. 5至1. 0毫米/
秒有效值，两侧振动
相差约十倍!!导致轴承
座轴向振动高达13. 6
毫米/秒有效值，远远
13.6mm/s RMS
实例NO.2 30万吨/年乙烯装置裂解气压 缩机组转子动不平衡故障
1996年11月2日某大型裂解气压缩机中压缸两端轴承座振动突 增数倍，诊断为转子严重不平衡!开缸检查证实，因进口过滤 器支承块断裂，刮下大量积焦- ，堆积在转子上造成严重不11 平衡 !经清焦处理，开车证实：振动恢复正常。
Case History #2 Rotor Unbalance
实例NO.2 30万吨/年乙烯装置裂解气 压缩机组转子动不平衡故障
Typical Spectrum典型的频谱
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其振动故障的诊断对于设备的正常运行至关重要。
本文将介绍汽轮发电机组的振动故障诊断方法，并列举相关的案例分析，以提供参考和借鉴。
1. 振动故障的定义振动是指物体在运动过程中产生的周期性的机械波动，而振动故障则是指汽轮发电机组在运行过程中产生的异常振动现象。
振动故障可能导致设备的损坏、性能下降甚至停机，因此需要及时诊断和处理。
2. 振动故障的诊断方法振动故障的诊断可以采用多种方法，常见的包括：(1) 振动信号的采集与分析：通过在汽轮发电机组上安装振动传感器，采集振动信号，并通过信号分析软件对振动信号进行频谱分析、波形分析等，以判断故障类型和严重程度。
(2) 振动信号的比较与参照：将汽轮发电机组的振动信号与正常工况下的参考振动信号进行比较，通过比对差异来诊断故障。
(3) 振动特征参数的提取与分析：通过对振动信号进行特征参数提取，如振动幅值、频率、相位等，进一步分析故障类型和原因。
(4) 振动信号与其他信号的关联分析：将振动信号与其他信号，如温度、压力等进行关联分析，找出振动故障的可能原因。
3. 振动故障的案例分析3.1 轴承故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现明显的振动，经过诊断发现是轴承故障导致的。
通过更换轴承，振动问题得到解决。
3.2 不平衡故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现严重的振动，经过诊断发现是转子不平衡导致的。
通过进行动平衡处理，振动问题得到解决。
3.3 轴间不对中故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是轴间不对中导致的。
通过调整轴间对中，振动问题得到解决。
3.4 齿轮故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是齿轮故障导致的。
通过更换齿轮，振动问题得到解决。
3.5 基础刚度不足故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是基础刚度不足导致的。
通过增加基础刚度，振动问题得到解决。
设备故障的振动识别方法及其实例分析
设备故障的振动识别方法及其实例分析引言在工业生产和设备运行过程中，设备故障是不可避免的问题。
而振动识别方法是一种常用的故障诊断手段，通过监测设备振动信号来判断设备的健康状态。
本文将介绍振动识别方法的基本原理，并通过实例分析来说明其在故障诊断中的应用。
振动识别方法的基本原理振动信号是指设备在运行过程中由于不平衡、机械间隙、磨损等原因产生的机械振动信号。
振动识别方法通过对振动信号进行采集、处理和分析，来判断设备的工作状态和存在的故障。
振动信号的采集振动信号的采集可以通过加速度传感器或振动传感器来实现。
这些传感器会将振动信号转化为电信号，并传送给振动分析设备进行后续处理。
振动信号的处理振动信号的处理包括滤波、特征提取和特征选择等步骤。
滤波主要是通过去除噪声和干扰信号，提取出设备故障产生的特征信号。
特征提取是指通过数学方法将振动信号转化为一组特征参数，用于描述设备的振动特性。
常用的特征参数有时间域特征（如均值、方差、峰值等）、频域特征（如功率谱密度、频率谱等）和小波变换特征等。
特征选择是指从提取的特征参数中选择出与设备故障相关性较高的特征进行分析。
常用的特征选择方法有相关性分析、方差分析和主成分分析等。
振动信号的分析振动信号的分析可以通过传统的统计分析方法和机器学习方法来实现。
传统的统计分析方法包括峰值分析、频谱分析、相关性分析等。
这些方法通过对特征参数的分析，来判断设备是否存在故障。
机器学习方法则是通过建立模型来实现振动信号的分类和识别。
常用的机器学习方法有支持向量机（SVM）、决策树、神经网络等。
这些方法可以通过训练样本集来学习设备的正常工作状态和不同故障状态的振动特征，从而实现振动信号的自动分类和识别。
振动识别方法的实例分析以下是一个通过振动识别方法进行设备故障诊断的实例分析。
假设有一台电机，在运行过程中产生了明显的振动。
我们通过加速度传感器采集了电机的振动信号，并对振动信号进行了滤波和特征提取。
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其工作过程中可能出现振动故障。
振动故障会对设备的正常运行产生严重影响，因此进行振动故障的诊断和处理具有重要意义。
下面将列举一些关于汽轮发电机组振动故障诊断的案例。
1. 振动频率突然增大：在汽轮发电机组运行过程中，突然出现振动频率增大的情况。
经过检查发现，发电机组的轴承出现损坏，导致轴承摩擦不均匀，进而引起振动频率的增大。
解决方法是更换轴承并进行润滑。
2. 振动频率突然减小：在汽轮发电机组工作中，振动频率突然减小。
经过检查发现，发电机组的风扇叶片出现松动，导致不稳定振动。
解决方法是重新固定风扇叶片。
3. 振动幅值异常增大：在汽轮发电机组运行过程中，振动幅值突然增大。
经过检查发现，发电机组的基础螺栓松动，导致机组整体不稳定，振动幅值增大。
解决方法是重新紧固基础螺栓。
4. 振动频率出现谐振：在汽轮发电机组运行中，出现振动频率与机组自身固有频率相同的谐振现象。
经过检查发现，机组的结构刚度不足，导致谐振频率与机组自身频率相同。
解决方法是增加机组的结构刚度。
5. 振动频率与转速相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与转速呈线性关系，振动频率随转速增加而增加。
经过检查发现，机组的动平衡出现问题，导致振动频率与转速相关。
解决方法是进行机组的动平衡调整。
6. 振动频率与电流相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与电流呈线性关系，振动频率随电流增大而增大。
经过检查发现，机组的电机绝缘出现问题，导致电流异常，并引起振动频率的变化。
解决方法是更换电机绝缘材料。
7. 振动频率与负载相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与负载呈线性关系，振动频率随负载增加而增加。
经过检查发现，机组的轴向间隙不合适，导致振动频率与负载相关。
解决方法是调整轴向间隙。
8. 振动频率与温度相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与温度呈线性关系，振动频率随温度升高而增加。
经过检查发现，机组的冷却系统出现故障，导致温度升高并引起振动频率的变化。
振动故障机理及案例资料
通频 152
工频 119∠273° 测点故障
26.7
20.1∠172°
转子质量不平衡
案例2：200MW机组现场动平衡
转子质量不平衡
2009年1月，机组在运行过程中发生发电 机转子漏水事故，随即停机检修。 检修后转子应返回制造厂进行高速动平 衡，考虑到工期及费用的因素，决定采 用现场低速动平衡，机组启动后再进行 现场高速动平衡。
动静碰磨
在盘车检查时，发现5瓦外侧裸露轴段有 一处灼烧痕迹，用手摸可以明显感觉到 发热。在此处打百分表测量也显示，轴 颈晃度较大，达到60μm，高于启动前的 测量值30μm。因此可以确定在5瓦处， 轴颈与油挡发生了较为严重的碰磨。
动静碰磨
5号轴承的油挡采用的是尼龙材料，而不是以 往常用的金属材料，因此安装时忽略了发生严 重碰磨的可能性，将动静间隙留得较小。在机 组启动后，转子随即与油挡发生碰磨。由于此 处转子轴颈较粗，在低转速下，其轴颈表面线 速度也比较大，因此碰磨情况比较严重，导致 转子局部产生高温，发生热弯曲，进一步加重 了碰磨。最后导致轴承振动迅速增大而跳机。
转子在工作转速下发生碰磨
故障机理：此类故障一般发生在机组带 负荷运行过程中，由于运行操作不当， 加负荷过快，使金属温度变化较快，各 部件膨胀变形不均匀，局部动静间隙消 失，产生摩擦。同时，某些转子的二阶 临界转速较为靠近工作转速，转子摩擦 变形后激起较大的二阶模态振动，严重 时会导致跳机。
转子在工作转速下发生碰磨
部件飞脱
故障机理： 转子在运行时，部件突然飞脱，产生较 大的不平衡力，转子振动突然增大。 部件飞脱后，有可能伴随产生碰磨故障。 一般情况下，振动突变后，转子振动维 持在较高水平并网发 电，此时低压转子前轴承振动偏大。在 加负荷至约300MW时，低压转子振动增 大，随后降低负荷，一段时间后振动降 低，随后再次加负荷，转子振动持续增 大，约十几分钟后跳机。
振动讲义故障实例分析
碰摩故障分析
动静碰摩相对改变了轴系的支承刚度，动静部件存 在相互作用，摩擦脱离相互作用消失。碰摩瞬间增大了 转子的支承刚度，脱离时刚度减小，转子刚度在接触与 非接触两者之间变化，变化的频率就是转子的涡动频率。 转子横向自由振动与强迫旋转振动、涡动叠加产生复杂 振动使摩擦振动具有典型的非线性特征。碰摩特征既有 低频成份，也包含2x，3x等高次谐波分量及分数谐波振 动。转子在超过临界转速时，如果发生整周连续接触摩 擦，将会产生一个很强的摩擦切向力，可引起转子的完 全失稳，这时转子的振动响应中具有振幅很大的次谐波 成份。除此之外，还出现基频与谐波频率之间的和差频 率，这些取决于转子自身的固有频率。若转子进动方向 由正向涡动变为向涡动，则表明转子发生了连续接触摩 擦。
0.8
0.4
0.5x 1.5x
0 0
0.9
2x 3x
200
400
Frequency (Hz)
Speed=3518rpm
0.6
600
Amplitude (um)
3.2
1x
Speed=3480rpm
2.4
1.6
0.8
0.5x
0 0
1.5x 2x
200
400
Frequency (Hz)
600
0.3
分别从3个测点采集的频谱图
Amplitude (um)
0
0
200
400
600
Frequency (Hz)
实验现象分析：
在轴刚开始发生摩擦接触的情况下，由于转子的不平衡 或转子的弯曲，振动仍以基频为主，其它（2x，3x）分 量一般并不大，基频幅值高于2x，3x分量；
随着摩擦的扩展，基频幅值有所下降。转速在3800rpm 时加重摩擦力，时域波形出现单边“削波”。并有可能 出现1/2x和3/2x谐波，以及明显的6x，7x和8x非线性分 量；
齿轮故障的振动诊断及案例分析
齿轮故障的振动诊断及案例分析摘要：齿轮故障通常具有相似的现象，即振动和噪声明显增加，但产生齿轮故障的原因却很难从表象作出判断。
本文从振动分析的角度阐述齿轮振动的时域与频域特征，并结合实测案例进行分析。
关键词：齿轮故障；振动特征；时域；频域；案例分析齿轮传动的常见故障有齿断裂，齿磨损，齿面疲劳（点蚀、剥落）和齿轮安装不当。
由结构和工作时受力条件决定，齿轮传动的振动信号较为复杂，故障诊断需同时进行时域与频域分析。
齿轮工作过程中的故障信号频率基本表现为两部分，一为啮合频率及其谐波（高频部分）构成的载波信号；二为低频成分的幅值和相位变化所构成的调制信号。
1.啮合频率及其谐波当轮齿进人或脱离啮合时，载荷和刚度均突然增大或减小，形成啮合冲击。
齿轮啮合频率为fm=f1•Zl=f2•Z2，当齿轮出现故障时，将引起啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
2.幅值调制和频率调制所构成的边频带(1）幅值调制。
幅值调制相当于两个信号在时域上相乘。
假定载波信号为g(t)，调制信号为e(t)，则调制后的时域总信号为X (t) =g (t) • e (t)将上式转换到频域上，则为X(f)＝G(f) •E (f).通常幅度调制的调制频率为旋转频率。
(2）频率调制。
齿轮的转速波动，若载波信号为A sin (2пfmt+φ0），调制信号为βsin2пfmt，频率调制可表示为x (t) =A sin[2пfmt +βsin (2пf1t )＋φ0]。
频率调制不仅产生围绕啮合频率fm的一族边频带，而且在相位信号中产生一个正弦波。
通常频率调制的频率为分度不均匀齿轮的转频。
实际上，齿轮故障中调幅与调频现象可能同时存在，因而在频谱上得到调幅与调频综合影响下形成的边频带。
3．由齿轮转频的低次谐波构成的附加脉冲齿轮的低频故障（不平衡、不对中等）也会对齿轮振动时域波形产生影响，但不会在齿轮频率两侧产生边频带。
4．由齿轮加工误差形成的隐含成分。
该成分的振动通常由加工机床分度齿轮误差造成，它对齿轮的整体运行影响很小。
《振动分析基础讲义》课件
齿轮故障诊断
通过观察振动信号的特征频率 和幅值变化，检测机械齿轮的 故障。
不平衡故障诊断
通过分析振动信号的频谱，判 断机械系统是否存在不平衡问 题。
振动分析实例分析
振动信号采集
使用振动传感器采集到的振动信 号，可以反映机械系统的振动情 况。
频谱分析
通过对振动信号进行频谱分析， 可以确定机械系统的频率分布和 频率特征。
故障诊断
根据振动信号的特征，可以判断 出机械系统可能存在的故障。
振动信号采集与采样
使用振动测量仪采集机械系统的振动信号，，去除噪声和干扰。
时域和频域分析方法
使用时域和频域分析方法对振动信号进行分析，从而了解机械系统的运行状态。
常见的振动故障诊断方法
轴承故障诊断
通过分析振动信号中的频谱和 特征值，判断轴承的健康状态。
《振动分析基础讲义》 PPT课件
本课程将全面介绍振动分析的基础知识，覆盖振动分析的应用、信号处理方 法和常见故障诊断方法。
课程简介
课程目标
学习如何进行有效的振动分 析，掌握振动信号处理的关 键技术。
适用对象
工程师、技术人员和对振动 分析感兴趣的人士。
课程内容
振动分析的基本原理、信号 采集与处理、故障诊断等方 面的知识。
振动分析基础概述
1 什么是振动分析
振动分析是通过对振动信号进行采集、处理和分析，来了解机械系统的运行状态和故障 情况。
2 振动分析的重要性
振动分析可以及早发现机械系统的故障，避免设备停机和不必要的损失。
3 振动分析的应用领域
包括航天航空、汽车制造、能源等领域，适用于各种机械系统的故障诊断。
振动信号处理方法
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，但在运行过程中可能会出现振动故障，影响发电机组的稳定运行。
振动故障诊断是保证汽轮发电机组正常运行的重要环节，下面将列举一些常见的振动故障及其诊断案例。
1. 振动源失衡故障：振动源失衡是引起汽轮发电机组振动的常见原因之一。
失衡会导致旋转部件的质量分布不均匀，引起振动。
诊断方法可以通过在转子上安装动平衡仪，测量转子在不同位置的振动幅值，确定失衡位置。
2. 轴承故障：轴承是汽轮发电机组重要的支撑部件，若轴承出现故障会导致振动增大。
常见的轴承故障有磨损、断裂等。
诊断方法可以通过振动信号分析，观察振动频谱图，确定轴承故障类型。
3. 齿轮啮合故障：汽轮发电机组中的齿轮传动系统是重要的动力传递装置，若齿轮啮合不良或损坏，会引起振动。
诊断方法可以通过振动信号分析，观察齿轮啮合频率和频谱图，确定齿轮啮合故障。
4. 沉降及基础故障：汽轮发电机组的基础和支撑结构若出现沉降或损坏，会导致振动增大。
诊断方法可以通过测量基础的竖向位移，判断是否存在沉降或基础故障。
5. 振动传感器故障：振动传感器是汽轮发电机组振动监测的重要设备，若传感器本身存在故障，会导致振动信号异常。
诊断方法可以通过更换传感器或检查传感器连接线路，判断传感器是否故障。
6. 风扇故障：汽轮发电机组中的风扇若出现故障，会引起振动。
常见的故障有叶片脱落、叶片失衡等。
诊断方法可以通过观察风扇转速、振动信号等，判断风扇是否故障。
7. 调节阀故障：汽轮发电机组中的调节阀若存在故障，会导致汽轮机转速不稳定，进而引起振动。
诊断方法可以通过检查调节阀的工作状态、振动信号等，判断调节阀是否故障。
8. 润滑系统故障：汽轮发电机组的润滑系统若存在故障，会导致部件摩擦增大，引起振动。
诊断方法可以通过检查润滑系统的工作状况、油液清洁度等，判断润滑系统是否故障。
9. 高温故障：汽轮发电机组中的高温部件若存在故障，会引起振动。
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组振动故障诊断是发电机组维修与运行中一个重要的环节。
振动故障是指发电机组在运行过程中产生的振动，其原因通常与发电机组的设计、制造、安装、运行和维护等方面有关。
及时准确地诊断和解决振动故障，可以保证汽轮发电机组的正常运行和延长设备的使用寿命。
本文将从振动故障的诊断方法和案例两个方面进行介绍。
首先，振动故障的诊断方法可以分为两类：直接诊断方法和间接诊断方法。
直接诊断方法通过对振动信号进行分析，直接判断振动原因。
间接诊断方法则是通过对其他参数的分析，间接判断振动原因。
下面将详细介绍这两种方法。
直接诊断方法主要包括：1.振动信号的时域分析：通过分析振动信号在时间上的变化规律，判断振动原因。
常见的方法有波形分析、速度图谱、包络分析等。
2.振动信号的频谱分析：通过分析振动信号在频率上的分布情况，判断振动原因。
常用的方法有频谱分析、阶次分析、谐波分析等。
3.振动信号的轨迹分析：通过观察振动信号的轨迹和幅值变化规律，判断振动原因。
常用的方法有伞形图、径向轨迹图等。
间接诊断方法主要包括：1.温度分析：通过分析发电机组各个部位的温度变化情况，判断振动原因。
例如，发电机组轴承温度升高可能是由于轴承磨损引起的。
2.油液分析：通过分析发电机组油液中的金属颗粒、污染物等情况，判断振动原因。
例如，油液中的金属颗粒增多可能是由于旋转部件磨损引起的。
3.运行参数分析：通过分析发电机组运行参数的变化情况，判断振动原因。
例如，发电机组功率的变化可能与振动相关。
除了振动故障诊断的方法以外，下面将介绍一个振动故障的实际案例。
汽轮发电机组在运行中出现了较大的振动，导致设备不能正常运行。
通过振动信号的频谱分析和振动信号的时域分析，诊断结果表明问题出在发电机组的转子上。
经过检查发现，发电机组转子的动平衡失衡较大，导致了振动故障。
针对这一问题，维修人员进行了动平衡修复，并重新调整了转子的平衡度。
随后，再次进行振动测试，发现振动幅值明显下降，设备正常工作。
设备故障的振动识别方法及其实例分析(doc 71页)
设备故障的振动识别方法及其实例分析(doc 71页)内部学习资料之一设备故障的振动识别方法与实例牛明忠王葆华王桂亮合著上海华阳检测仪器有限公司资料汇编2003年4月前言振动分析是设备故障诊断最重要最常用的方法。
但在设备现场的实际工作中,常常遇到的最困难的也是最关键的问题是，在使用简易诊断仪器〈如振动计〉已经发现设备存在故障的情况下，如何根据各种振动分析仪〈频谱分析仪〉提供的振动波形和频谱，诊断出设备的故障类型、部位及严重程度，以便据此采取相应的措施。
为满足从事设备管理、状态监测、故障诊断和设备维修工作的工程技术人员这方面的需要,我们编写了这本小册子。
本书紧紧围绕设备故障的识别问题，介绍了故障诊断的一般方法和步骤；为了方便查阅，按照故障类型，分别详细地列出了其波形和频谱特征及诊断要点，说明了如何区分不同故障的方法，引用的大量工程实例与方法介绍相互印证，以求具有更大的参考价值。
1.4.4随机信号 (12)2识别故障的一般方法和步骤 (14)2.1搜集和掌握有关的知识和资料 (14)2.2振动数据采集 (14)2.2.1仪器配置 (14)2.2.2参数设置 (15)2.2.3辅助测试 (16)2.3故障分析与诊断 (16)2.3.1注意发展和变化 (16)2.3.2分析振动的频率成分 (16)2.3.3分析振动的方向性和幅值稳定性 (17)2.3.4分析各频率成分的相位 (18)2.3.5边频分析 (18)2.3.6分析波形变化 (19)2.3.7分析轴心轨迹 (20)2.3.8全息谱分析 (23)2.3.9观察随转速的变化 (24)3常见故障的识别及实例 (27)3.l不平衡 (28)实例l 离心压缩机不平衡 (30)实例2 压缩机不平衡 (31)3.2不对中 (32)实例l 压缩机组对中不良 (33)实例2 电机——发电机组对中故障 (35)3.3机械松动 (36)实例l 电机不平衡及支承松动 (38)实例2 发电机组汽轮机支承松动 (39)3.4转子或轴裂纹......................................................（40 ）实验裂纹转子的振动特性及诊断....................................( 41) 实例合成气压缩机轴裂纹 (42)3.5滚动轴承 (43)实例l 压缩机轴承损伤 (45)实例2 煤气排送机故障 (47)实例3 挖土机滚动轴承损坏 (48)3.6滑动轴承 (50)实例l 离心压缩机油膜振荡 (52)实例2 二氧化碳压缩机停车事故 (54)3.7齿轮箱 (56)实例l JCF.500齿轮箱的边频分析 (58)实例2 大型水泥磨齿轮箱故障 (60)实例3 立式车床变速箱故障 (61)3.8传动皮带 (62)3.9叶轮、叶片和旋翼 (63)实例叶片断裂故障 (64)3.10电机 (65)实例冷凝液泵驱动电机故障 (68)3.11共振 (70)实例变速风机的共振故障 (70)1振动信号的波形和频谱不同的振动信号具有不同的波形和频谱。
振动故障机理及案例资料PPT课件
振动故障机理及案例
东北电力科学研究院 常强 2009年8月
转子质量不平衡
机理：转子残余质量不平衡过大，产生 较大离心激振力，转子——轴承系统振 动响应较大。 对于挠性转子来说，低阶不平衡响应对 高转速下的振动响应影响较小 不平衡故障可以通过动平衡试验消除
动静碰磨故障的一般处理原则
如果观察到转子在较低转速下振动过大，尤其 是瓦振偏大，且在固定转速下持续增大时，发 生碰磨故障的可性能很大，应及时停机，不能 再尝试升速越过临界转速区。
机组在启动（尤其是冷态）过程中应严格控制 各项参数，各项保护均应投入，当因振动大跳 机后，不能立即挂闸再次启动
动静碰磨故障的一般处理原则
转子裂纹
转子裂纹
转子裂纹出现早期，机组的振动不会发 生显著的变化。 转子裂纹的扩展周期较长。 在机组振动显著增大后，转子裂纹已经 扩展至较大范围。
油膜振荡
故障机理： 轴承设计不合理，轴系稳定性较差，在 机组受到外界扰动后，轴系振动失稳。 振动迅速增大。 可倾瓦稳定性最好，应用较广。圆筒瓦、 3油楔瓦稳定性较差，目前以很少应用。
转子裂纹
案列：600MW机组小轴裂纹
转子裂纹
2009年2月底至3月中旬，该机组7瓦振动 持续小幅增长。 3月19日，6、7瓦振动突然发生大幅阶跃 式增长 。此后，7瓦振动快速增大。 7瓦振动信号中有明显的二倍频成分。
一起典型的振动事故案例
一起典型的振动事故案例Ms.参的好友老W在某修理厂工作，因为专业相同的缘故，两人针对故障电机的话题自然多一些，Ms.参也因此而有了见识电机故障案例的特权和机会。
他们单位承接了1台H355 2P 280kW的铸铝转子电机，客户称调试过程出现明显的振动，换了轴承不起作用，但迫于供热的时间要求，制造厂家只能求助于就近的修理单位，也就是老W 所在的单位。
结合客户已采取过的措施，拆解检修时通过手动方式可就将轴抽了出来。
检测该电机转子铁芯轴孔与轴的铁芯位尺寸，两者配合是明显的间隙配合，配合最小间隙为单边0.08mm。
修理单位将该问题向制造厂做了反馈，他们就问题的发生过程进行了全面核查。
缘于挚友老W，Ms.参对问题发生的过程略有了解，加之本人对问题的分析，与各位对该案例进行分享。
1故障表象描述●轴的圆周方向有周向擦痕，但未对原加工面造成太大影响，按照制造厂提供的数据，轴加工尺寸没有太大问题，轴孔直径明显超差。
●转子轴孔尺寸偏大的同时，可以发现一端轴孔损伤严重，而且铁芯端部有明显的锅底迹象；●轴孔轴向有明显的实擦拉痕，应该是轴退出过程所致；●该转子表面全部发黑，是明显的受热后的状态；该转子槽锯齿严重。
2基于故障的分析和判断从核查情况发现，该转子轴曾经被加热和退出过，这个过程导致轴孔直径受损和变大，标准轴再次套入后，电机运行过程出现转子离心，与轴发生周期与非周期性的撞击，最终的结果是电机振动。
该问题可能发生的电机的试验阶段，也可能发生在电机的使用阶段，但对电机本身都是致命性的打击。
3来自制造厂家的分析结果该电机转子在动平衡过程无法达到平衡控制要求时，检查转子有马蹄问题，通过油闷冷压方式将轴退出，而后穿入校正工装（类似假轴）对铸铝转子铁芯进行整形，整形完成后轴与铁芯粘合比较紧无法退出，又通过冷压方式强行将轴退出，最终导致铁芯孔受到较严重的损伤、变形，而且轴孔直径也严重正超差；导致转子发黑的原因是初期要整形时将轴与转子加热所致。
旋转机械振动分析案例资料
本例的特点在于，齿轮故障的频率特征很明显， 随着故障的排除，故障特征频率发生了很大的变化， 有的消失，有的减弱。这再一次证明利用频率分析 诊断齿轮故障是很有成效的。本例的另一个特点是 将故障处理前后的振动值及其频率特征作对比分析，
这是故障诊断中应当坚持的基本原则，值得借鉴。
●振动故障识别方法
－主频识别法 实例1 某钢铁厂化铁炉除尘风机，型号D28，电动机功 率800Kw，转速750 rpm ，结构简图如下。
滚动轴承故障的振动诊断及实例
a.外环损坏： b.内环损坏：
f (Hz)fi nfr (1 d cos / D) / 2 f (Hz) nfr (1 d cos / D) / 2
c.滚动体损坏： f (Hz ) fr (D / d ){1 [d (cos ) / D]2}/ 2
d.保持架故障： f (Hfz0 ) { fi [1 d (cos) / D] fo[1 d (cos) / D]} / 2
（26Hz）
V 5.5 3.4 1.0 － 4.5
A 3.7 2.4 1.6 － －
H、V、A分别代表水平、垂直和轴向
测点①水平方向频谱
从频率结构看，测点 ①水平方向的频率结 构非常简单，几乎只 存在风机的转速频率 （26Hz近似于转频）。 对比表中测点①、② 振值，可见测点②的 振值比测点①要小得 多。测点①最靠近风 机叶轮，其振动值最 能反映风机叶轮的振 动状态。据此判断风 机叶轮存在不平衡故 障。
停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗 地脚螺栓没有上紧，原因在于预留热膨胀间隙过 大。后来按要求旋紧螺母，振幅则从85μm下降 至27μm，其余各点的振动值也有所下降，实现 了平稳运行。
这个实例的振动过程完整，它给我们的启示 在于，判断松动故障，频率特征仍是最重要的信 息。此例中因为轴承一侧的螺栓没有上紧，却表 现出水平振动大的现象，这再一次证明，振动的 方向特征是有条件的，只能作为判断时的参考， 应用时必须小心。
转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析
转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析一、不平衡转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。
结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀造成的质量偏心，以及转子运行过程中由于腐蚀、结垢、交变应力作用等造成的零部件局部损坏、脱落等，都会使转子在转动过程中受到旋转离心力的作用，发生异常振动。
转子不平衡的主要振动特征：1、振动方向以径向为主，悬臂式转子不平衡可能会表现出轴向振动；2、波形为典型的正弦波；3、振动频率为工频，水平与垂直方向振动的相位差接近90度。
案例：某装置泵轴承箱靠联轴器侧振动烈度水平13.2 mm／s，垂直11.8mm ／s，轴向12.0 mm／s。
各方向振动都为工频成分，水平、垂直波形为正弦波，水平振动频谱如图1所示，水平振动波形如图2所示。
再对水平和垂直振动进行双通道相位差测量，显示相位差接近90度。
诊断为不平衡故障，并且不平衡很可能出现在联轴器部位。
解体检查未见零部件的明显磨损，但联轴器经检测存在质量偏心，动平衡操作时对联轴器相应部位进行打磨校正后振动降至2.4 mm／s。
二、不对中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：1、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、平行不对中在联轴节两端径向振动的相位差接近180度；4、角度不对中时，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16.0 mm／s，由振动频谱图(图3)可以看出，50 Hz （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。
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产生不平衡力的原因
材质结构不均，线膨胀系数不一样，由此产生 的弯曲，方向不一致。但目前振动大，以前运 行良好；热态时弯曲，冷态和盘车状态好，都 可以排除该原因。
热应力大，由于加工锻造、膨胀不均，排除的 方法同上。
未采取措施，重新启动现象重复，再现性很强。
打闸后测弯曲、汽缸管道膨胀、猫爪和振动偏移。
250
200
150
100
50
0
1#瓦振
2#瓦振
图1 中心孔进油振动变化趋势
振幅（微米）
冷态启动 升速到3000rpm
3000rpm76分 并网后20分 打闸停机 停机后5分 停机后1小时
结合现场实验进行原因分析，发现：
0.8
0.4
0.5x 1.5x
0 0
0.9
2x 3x
200
400
Frequency (Hz)
Speed=3518rpm
0.6
600
Amplitude (um)
3.2
1x
Speed=3480rpm
2.4
1.6
0.8
0.5x
0 0
1.5x 2x
200
400
Frequency (Hz)
600
0.3
分别从3个测点采集的频谱图
通过现场实验，发现振动频率1x占98%，确定为不平衡力引起 的普通强迫振动。
1 动刚度不足 2 现场中心不正 3 不平衡力 经动刚度测试，接合面振动小于3微米，排除了由于动刚度不 足引起的振动大。
3000rpm未带负荷时振动较小，且同心度引起的振动不随时间 变化，因此排除现场中心不正引起振动。
确定为不平衡力过大引起振动.
NCEPUBJ
接长轴
HP
IP
LP
3#轴承 4#轴承
发电机
图1 200MW转子机组结构示意图
现场记录的现象：
启 动 过 程 中 ， 6 0 0 rpm 时 ， 振 动 波 形 规 则，但有明显的毛刺；
1500rpm暖机，升速至2800rpm时域波形 较规则，基本无毛刺；
转速到达2950rpm，3瓦x方向和4瓦x方 向时域波形明显削顶
Amplitude (um)
0
0
200
400
600
Frequency (Hz)
实验现象分析：在轴刚Fra bibliotek始发生摩擦接触的情况下，由于转子的不平衡 或转子的弯曲，振动仍以基频为主，其它（2x，3x）分 量一般并不大，基频幅值高于2x，3x分量；
随着摩擦的扩展，基频幅值有所下降。转速在3800rpm 时加重摩擦力，时域波形出现单边“削波”。并有可能 出现1/2x和3/2x谐波，以及明显的6x，7x和8x非线性分 量；
1 转子动静碰摩
现场碰摩故障分析
背景介绍 某电厂200MW机组在轴承和其密封处的表
面发生了大面积整周摩擦，该汽轮机中、低 压转子之间有一段接长轴，和中低压转子采 用刚性连接，两个短轴也采用刚性联轴节连 接。短轴靠背轮出厂晃度达24um。转速上升 晃度增加，2150rpm时晃度达到53um，大修 发现短轴两测油挡间隙太小，短轴与油挡摩 擦，短轴弯曲达100um。
动力学分析碰摩运动伴有倍周期分叉和混沌运动， 且随转速的变化，周期运动和混沌交替出现。
2 中心孔进油
某厂100MW机组大修后冷态升速，监 测到以下征兆：
升速过程中振动不大，过临界转速时1，2瓦振动 均小于1丝，到达3000rpm下，三个方向振动均小 于2丝；
3000rpm稳定之后，振动最初变化不大，振动和 时间t的关系1小时16分1瓦29微米，2瓦16微米
碰摩故障分析
动静碰摩相对改变了轴系的支承刚度，动静部件存 在相互作用，摩擦脱离相互作用消失。碰摩瞬间增大了 转子的支承刚度，脱离时刚度减小，转子刚度在接触与 非接触两者之间变化，变化的频率就是转子的涡动频率。 转子横向自由振动与强迫旋转振动、涡动叠加产生复杂 振动使摩擦振动具有典型的非线性特征。碰摩特征既有 低频成份，也包含2x，3x等高次谐波分量及分数谐波振 动。转子在超过临界转速时，如果发生整周连续接触摩 擦，将会产生一个很强的摩擦切向力，可引起转子的完 全失稳，这时转子的振动响应中具有振幅很大的次谐波 成份。除此之外，还出现基频与谐波频率之间的和差频 率，这些取决于转子自身的固有频率。若转子进动方向 由正向涡动变为向涡动，则表明转子发生了连续接触摩 擦。
动静碰摩的实验研究
在转子模拟实验台进行接触碰摩，实验台如图所示。
键相 轴振
轴承
轮
瓦振
轴振
盘 轴承座 联轴节
轮盘
电动机
联轴节
底
座
电涡流传感器、速度传感器 208P DAIU
前置器
前置处理板
终端与输出设备
碰摩故障的实验现象
轴心轨迹
波形图
Amplitude (um)
1.6
1x
1.2
Speed=3845rpm
其他各轴振波形存在不同程度的削波
现场记录的现象 - II：
停机检查，短轴DC，DH两部分靠油档处，沿 周向1/3处磨有1-2mm的深沟，被磨处金属法 兰硬度下降。短轴两侧油挡全周磨损，3，4 轴承钨金右侧有较大的摩擦痕迹。
2950r/min时振动频谱图。出现明显的分数谐波1/2x、 3/2x、5/2x、7/2x分量以及3x，4x等分量。
现象分析：
在轻摩擦时除出现2x，3x等倍频分量外，还 出现了大量的低频成份。
随 着 碰 摩 的 加 剧 ， 摩 擦 力 的 作 用 占 主 要 成 份，大量的低频减少，
重碰摩时出现了n/2x分量，（n=1,3,5,7…） 以及2x，3x等高次谐波，
波形发生单边波峰“削波”。 频谱中的分数 谐波属非线性范畴，揭示出碰摩故障具有丰 富的非线性现象。
并网后20分1瓦45微米，2瓦87微米。进行刚度测 试，测量两个接合面振动小于3微米，说明接合良 好，但振动继续增大。
带负荷和不带负荷振动呈线性关系
随着时间的推移，振动有增大的趋势。
由于振动过大，打闸停机，降速过程中，出现强 烈振动，临界转速下振动1瓦110微米，2瓦200微 米；
推断转子产生热弯曲，停机后5分钟2瓦振动从20 丝降到5丝，1小时后振动消失，振幅降到2丝。
So, what’re the conclusions?
碰摩故障的判据
碰摩演化过程中，低频分量的出现是产生碰摩的 必要条件，特别是早期都伴有丰富的低频。
随着碰摩的发展，高频分量逐渐增大，出现>6x 的高频分量。
碰摩故障发展严重时，观察到分数谐波以及时域 波形单边“削波”，可以使碰摩更容易判断。