10旋转机械常见故障特征

3
振动随油温 变化
2
振动随负 荷变化
4
振动随流 量变化
5
振动随压力 变化
6
其它识别方法
明显
不明显
不变
不变
不变
振幅突然增 加
Expert
表5
故障 来源
郑州大学振动工程研究所
转子质量偏心的故障原因
2
安装、维修
1
设计、制造
3
运行、操作
4
机器劣化 转子上零件 配合松动
主要 原因
结构不合理， 转子上零件安 转子回转体 制造误差大， 装错位 结垢（例如 材质不均匀， 压缩机流道 动平衡精度低 内结垢）
不明显
不明显
不变
不变
不变
时域波形严重削波
表24
转子与静止件径向摩擦的故障原因
2
安装、维修
1. 2. 3.
1 故障 来源 设计、制造
转子与静止 主要 件（如为轴 承、密封、 原因 隔板等）的 间隙不当
3
运行、操作 机器运行 时热膨胀 严重不均 匀 转子位移
4
机器劣化 基础或壳 体变形大
转子与定子偏心 1. 转子对中不良 转子动挠度大
明显
不明显
不变
不变
不变
低速时振幅 趋于零
Expert
表3
1
1×
郑州大学振动工程研究所
转子部件缺损的振动特征
3 4
径向
2
5
突变后 稳定
6
椭圆
7
正进动
8
突变后 稳定
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
突发性增 大后稳定
表4
1
振动随转 速变化
转子部件缺损的敏感参数
明显
不明显
不变
不变
不变
2.
机器开始升速运行 时，在低速阶段振 动幅值就较大 刚性转子两端相位 差180°
Expert
表9
1 2 3
振动 稳定性 常伴 特征频率 频率
郑州大学振动工程研究所
转子临时性弯曲的振动特征
4
振动 方向
5
相位 特征
6
轴心 轨迹
7
进动 方向
8
矢量区域
1×
升速时矢量逐渐 径向、 稳定 稳定 椭圆 正进动 增大，稳定运行 轴向 后矢量减小
旋转机械常见故障产生原因 及其频谱特征
郑州恩普特设备诊断工程有限公司 郑 州 大 学 振 动 工 程 研 究 所 李 凌 均
表1
故障来源
旋转机械故障的来源及主要原因
主要原因
1. 设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫 振动或自激振动 2. 结构不合理，有应力集中 3. 工作转速接近或落入临界转速区 设计、制造 4. 运行点接近或落入运行非稳定区 5. 零部件加工制造不良，精度不够 6. 零件材质不良，强度不够，有制造缺陷 7. 转子动平衡不符合技术要求
不 稳定
紊乱 并扩 散
正 进动
突变
Expert
表33
1
振动随 转速变化
郑州大学振动工程研究所
密封和间隙动力失稳的敏感参数
2 3
振动随 油温变化
4
振动随 流量变化
5
振动随 压力变化
6
其它 识别方法
振动随 负荷变化
在某阈值 矢稳
很敏感
明显改变
不变
有影响
1）分数谐 波及组合 频率 2）工作 转速达到 某阈值时 突然振动 剧烈
表6
故障 来源 主要 原因 1
转子部件缺损的故障原因
2
安装、维修
1.
3
运行、操作
4
机器劣化
设计、制造
结构不合理， 转子有较大 制造误差大， 预负荷 材质不均匀
2.
超速、超 转子受腐蚀 负荷运行 疲劳，应力 零件局部 集中 损坏脱落
Expert
表7
1 2 3 4 5
郑州大学振动工程研究所
转子弓形弯曲的振动特征
表1
1
1×
郑州大学振动工程研究所
转子质量偏心的振动特征
3
稳定
2
4
径向
5
稳定
6
椭圆
7
正进动
8
不变
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
表2
1
振动随转 速变化
转子质量偏心的敏感参数
3
振动随油温 变化
2
振动随负 荷变化
4
振动随流 量变化
5
振动随压力 变化
6
其它识别方法
表10
1 2
振动随转 振动随负 速变化 荷变化
转子临时性弯曲的敏感参数
3 4 5 6
其它识别方法 振动随油 振动随流 振动随压 温变化 量变化 力变化
明显
不明显
不变
不变
不变
升速过程振幅大， 往往不能正常启动
Expert
郑州大学振动工程研究所
表11
转子弓形弯曲的故障原因
2
安装、维修
1 故障 来源 设计、制造
故障来源
1. 2.
主要原因
机器安装不当，零部件错位，预负荷大 轴系对中不良（对轴系热态对中考虑不够） 机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调 整位置不当 管道压力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安 装精度 转子长期放置不当，破坏了动平衡精度 安装或维修工程破坏了机器原有的配合性质和精度 机器在非设计状态下运行（如超转速、超负荷或低负 荷运行），改变了机器工作特性 润滑或冷却不良 旋转体局部损坏或结垢 工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）不 当，机器运行失稳 启动、停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨 胀不均匀或在临界区停留时间长
运行、操作 机器劣化
主要 结构不合理，制造误 转子有较大预 升速过快， 转子稳定 差大，材质不均匀 负荷 加载太大 性差 原因
Expert
1
2×
郑州大学振动工程研究所
表13
2 3
转子不对中的振动特征
4 5 6
双环 椭圆
7
正进动
8
不变
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
2
组合 频率
3
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
2
不稳定
径向
不稳定 扩散不 正进动 （突变） 规则
改变
表20
1
振动发 生后， 升高转 速，振 动不变
油膜振荡的敏感参数
4 5
1.
2
3
6
其它识别方法
工作角频率等于或高于2 n 时突然发生 振动强烈，有低沉吼叫声 振荡发生前发生油膜涡动 异常振动有非线性特征
Expert
表34
故障来源
设计、制造 制造误差造 成密封或叶 轮在内腔的 主要原因 间隙不均匀 安装、维修 转子或密封 安装不当， 造成密封或 叶轮在内腔 的间隙不均 匀
6 7 8
矢量区域
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向
1×
2×
稳定
径向、 稳定 轴向
矢量起始点 椭圆 正进动 大，随运行 继续增大
表8
1 2
振动随转 振动随负 速变化 荷变化
转子弓形弯曲的敏感参数
3
振动随油 温变化
4
5
6
其它识别方法
1.
振动随流 振动随压 量变化 力变化
3.
安装、维修
4.
5.
6. 1. 2.
运行操作
3. 4. 5.
故障来源
1. 2.
主要原因
长期运行，转子挠度增大 旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹 零、部件磨损、点蚀或腐蚀等 配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等， 破坏了配合性质和精度 机器基础沉降不均匀，机器壳体变形
机器恶劣
3. 4. 5.
Expert
2.
Expert
表25
振动频率
出现的可能性（％）
郑州大学振动工程研究所
转子系统出现各次谐波的可能性
（0～ （50％～ （40％～50％） 40％） 100％） 不规 则
40
40
10
10
表26
1
特征 频率
<1× （次谐波）
转子过盈配合件过盈不足的振动特征
2 3 4
振动 方向
径向
5
相位 特征
杂乱
6
轴心 轨迹
4
机器劣化 机器基础或 机座沉降不 均匀 ，时不 对中超差 环境温度变 化大，机器 热变形不同
2.
Expert
郑州大学振动工程研究所
表16
1
≤ ×
油膜涡动的振动特征
4
径向
2
1×
3
较稳定
5
稳定
6
双环 椭圆
7
正进动
8
改变
特征频率 常伴频率 振动稳定性 振动方向 相位特征 轴心轨迹 进动方向 矢量区域
1 2
结构不合理， 1. 主要 制造误差大， 材质不均匀 2.
3
4
转子热稳 定性差， 长期运行 后自然弯 曲
运行、操作 机器劣化
原因
转子长期存放不当， 高速、高温 发生永久弯曲变形 机器，停车 轴承安装错位，转 后未及时盘 子有较大预负荷 车
表12
故障 来源 1
转子临时性弯曲的故障原因
2
安装、维修
3
4
设计、制造
有变化
有变化
不变
不变
不变
Expert
表28
故障来源
设计Байду номын сангаас制造
郑州大学振动工程研究所
转子过盈配合件过盈不足的故障原因
1 2 3 4
安装、维修 运行、操作
机械劣化
转轴与旋转 主要原因 体配合面过 盈不足
1）转子多 次拆卸，破 坏了转轴与 旋转体原有 超转速、超 配合件蠕变 的配合性质 负荷运行 2）组装方 法不当
Expert
表15
1 故障 来源 设计、制造
对机器热膨 胀量考虑不 够，给定的 主要 安装对中技 原因 术要求不准
1.
郑州大学振动工程研究所
转子不对中的故障原因
2
安装、维修 安装精度 未达到技 术要求 对热态时 转子不对 中变化量 考虑不够
1. 2.
3
运行、操作 超负荷运 1. 行 机组保温 不良，轴 系各转子 2. 热变形不 同
振动随转 振动随负 振动随油 振动随流 振动随压 速变化 荷变化 温变化 量变化 力变化
不明显
明显
不变
不变
2. 3. 4.
Expert
表21
1 故障 来源 设计、制造
轴承设计或 主要 制造不符合 技术要求
1. 2. 3.
郑州大学振动工程研究所
油膜振荡的故障原因
2
安装、维修
轴承间隙不当 1. 轴承壳体配合过 2. 盈不足 轴瓦参数不当
不 稳定
7
进动 方向
正 进动
8
矢量 区域
改变
常伴 振动稳 定性 频率
1× 不稳
Expert
表27
1
振动随转 速变化
郑州大学振动工程研究所
转子过盈配合件过盈不足的敏感参数
2
振动随负 荷变化
3
振动随油 温变化
4
振动随流 量变化
5
振动随压 力变化
6
其它识别 方法 1）转子失 稳涡动频 率 t n 2）振动 大小与转 子不平衡 量成正比
3
4
运行、操作 机器劣化
润滑油不 轴承磨损， 疲劳损坏， 良 油温或油 腐蚀及气 压不当 蚀等
原因
Expert
表22
1
特征 频率
郑州大学振动工程研究所
转子与静止件径向摩擦的振动特征
3 4 5
相位特征
1.
2
6
轴心轨迹
1.
7
进动方向
1.
8
矢量 区域
常伴 振动稳 振动 频率 定性 方向
高次谐 波、低 次谐波 1× 不稳 径向 2. 及其组 合频率
变动
Expert
表30
1
振动随 转速变化
郑州大学振动工程研究所
转子支承系统联接松动的敏感参数
2
振动随 负荷变化
3
振动随 油温变化
4
振动随 流量变化
5
振动随 压力变化
6
其它 识别方法
很敏感
敏感
不变
不变
不变
非线性振 动特征
表31
故障 来源 主要 原因
转子支承系统联接松动的故障原因
1 设计、制造 配合尺寸加 工误差大， 改变了设计 所要求的配 合性质 2 安装、维修 3 运行、操作 4 机械劣化
油膜涡动的故障原因
2
安装、维修 轴承间隙不当 1. 轴承壳体配合过 2. 盈不足 轴瓦参数不当
3
4
运行、操作 机器劣化 润滑油不 轴承磨损， 疲劳损坏， 良 油温或油 腐蚀及气 压不当 蚀等
原因
3.
Expert
表19
1
≤ 1×
（0.43~0.4 8)
郑州大学振动工程研究所
油膜振荡的振动特征
4 5 6 7 8
支承系统配 支承系统配 合间隙过大 合性质改变， 或紧固不良、 超负荷运行 机壳或基础 防松动措施 变形，螺栓 不当 松动
Expert
表32
1
特征频率
郑州大学振动工程研究所
密封和间隙动力失稳的振动特征
2 3
振动 稳定性
4
振动 方向
5
相位 特征
6
轴心 轨迹
7
进动 方向
8
矢量 区域
常伴频率
小于 1×、 不稳定 （1/2） （1/n) 强烈振 径向 ×的次 ×及n× 动 谐波
连续摩擦： 反向位移、 跳动、突变 局部摩擦： 反向位移
2.
连续摩 擦：扩 散 局部摩 擦：紊 乱
2.
连续摩 擦：反 进动 突变 局部摩 擦：正 进动
Expert
表23
1
振动随转 速变化
郑州大学振动工程研究所
转子与静止件径向摩擦的敏感参数
2 3 4 5 6
其它识别方法
振动随负 荷变化
振动随油 振动随流 振动随压 温变化 量变化 力变化
1×、 3×
稳定
径向、 较稳定 轴向
表14
1 2
振动随转 振动随负 速变化 荷变化
转子不对中的敏感参数
3 4 5
1.
2.
6
其它识别方法
振动随油 温变化
振动随流 振动随压 量变化 力变化
明显
明显
有影响
有影响
有影响
3. 4.
转子轴向振动较大 联轴器相邻轴承处 振动较大 随机器负荷增加， 振动增大 对环境温度变化敏 感
Expert
表29
1 2
郑州大学振动工程研究所
转子支承系统联接松动的振动特征
3
振动 稳定性
4
振动 方向
5
相位 特征
6
轴心 轨迹
7
进动 方向
8