第6章 频谱分析-典型故障
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。
最新典型故障简单频谱教学提纲
1.不平衡
振动主频率等于转频 径向振动占优势 振动相位稳定或渐变（渐变不平衡）、突变（突变） 振动随转速平方变化（理论） 振动相位偏移方向与测量方向成正比
1.1 力偶不平衡
力偶不平衡症状特征： 同一轴上相位差180 度 总存在1X转速频率而且占优势 振动幅值随提高的转速的平方变化 可能引起很大的轴向及径向振动幅值 动平衡需要在两个修正面内修正
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齿轮啮合频率基频（1XGMF）的幅值较小，而2X 和3X 齿轮啮合
频率的幅值较高 为了捕捉至少2XGMF 频率，设置足够高的最高分析
频率Fmax很重要
断齿/裂齿
断齿或裂齿将产生该齿轮的1X转速频率的高幅值的 振动
它将激起自振频率振动，并且在其两侧伴有旋转转速 基频边带
利用时域波形最佳指示断齿或裂齿故障
9、流体动力激振
9.1 叶片通过频率激振
流体动力激振症状特征：
如果叶片与壳体之间的间隙不均匀，叶片通过频率 （BPF）振动的幅值可能很高
如果摩擦环卡在轴上，可能产生高幅值的叶片通过频 率（BPF）振动
偏心的转子可能产生幅值过大的
叶片通过频率（BPF）振动
10、流体紊流
在风机中，由于流道内气流的压力变化或速度变化， 往往会出现气流紊流流动
将产生随机的，可能在0 到30赫兹频率范围的低频 振动
11、气穴
气穴将产生随机的，叠加在叶片通过频率（BPF）上 的高频宽带能量振动
通常说明进口压力不当 如果任凭气穴现象存在，则可能导致叶轮的叶片腐蚀
和泵壳体腐蚀 声音听起来像砂石经过泵的声音
12、拍振
拍振是两个频率非常接近的振动同相位和反相位合成 的结果
信号分析与处理第6章
信号分析与处理第6章频谱分析是信号处理领域中重要的技术，它可以帮助我们了解信号的频率特性和频谱特性，从而更好地理解信号的性质和特点。
本章将介绍频谱分析的原理、方法和应用。
首先，频谱分析是将信号在频域上进行分析的过程。
频域是指信号在频率上的表现，而时域是指信号在时间上的表现。
频域分析可以将信号分解成不同频率的成分，从而了解信号在不同频率上的强度和分布情况。
频谱分析的基础是傅里叶分析，傅里叶分析是将一个周期信号分解成一组正弦和余弦函数的过程。
傅里叶变换可以将时域上的信号转换成频域上的函数，得到信号的频谱表示。
常用的傅里叶变换方法有离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）。
DFT和FFT算法可以高效地计算信号的频谱，广泛应用于信号处理领域。
在频谱分析中，我们常用的图形表示方法是频谱图。
频谱图可以直观地展示信号在不同频率上的能量分布情况。
常见的频谱图包括幅度频谱图和相位频谱图。
幅度频谱图表示信号在不同频率上的能量强度，相位频谱图表示信号在不同频率上的相位差异。
频谱分析的应用非常广泛。
在通信领域，频谱分析可以帮助我们了解信号在传输过程中的频率特性和功率特性，从而进行信号的调制和解调。
在音频处理领域，频谱分析可以用于音频信号的均衡和滤波，提高音质和减少噪音。
在图像处理领域，频谱分析可以用于图像的去噪和增强，改善图像的质量和清晰度。
此外，频谱分析还可以用于故障诊断和信号检测。
通过分析信号的频谱特性，可以判断设备是否存在故障，并进行相应的维修和调试。
频谱分析也可以用于检测目标信号，比如雷达信号和生物信号等，从而实现目标的识别和追踪。
总之，频谱分析是信号分析与处理中重要的技术之一，它可以帮助我们深入理解信号的频率特性和频谱特性。
通过频谱分析，我们可以有效地处理信号，改善信号的质量和清晰度，实现各种应用需求。
在实际应用中，我们需要结合具体的信号类型和问题要求，选择合适的频谱分析方法和工具，从而取得更好的分析和处理效果。
解答频谱分析仪6种常见故障问题及技术交流
解答频谱分析仪6种常见故障问题及技术交流解答频谱分析仪6种常见故障问题频谱分析仪是电子工程师工作台上或高校试验室内的常用工具。
这里整理出关于频谱仪使用的常见问题，希望它能为你答疑解惑。
1.怎样设置才能获得频谱仪较佳的灵敏度，以便利观测小信号首先依据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽（SPAN）以及参考电平；然后在频谱分析仪没有显现过载提示的情况下渐渐降低衰减值；假如此时被测小信号的信噪比小于15dB，就渐渐减小RBW，RBW越小，频谱分析仪的底噪越低，灵敏度就越高。
假如频谱分析仪有预放，打开预放。
预放开，可以提高频谱分析仪的噪声系数，从而提高了灵敏度。
对于信噪比不高的小信号，可以削减VBW或者接受轨迹平均，平滑噪声，减小波动。
需要注意的是，频谱分析仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和，要使测量结果精准，通常要求信噪比大于20dB。
2.辨别率带宽（RBW）越小越好吗？RBW越小，频谱分析仪灵敏度就越好，但是，扫描速度会变慢。
可以依据实际测试需求设RBW，在灵敏度和速度之间找到平衡点–既保证精准测量信号又可以得到快速的测量速度。
3.平均检波方式（average type）如何选择：power？Log power？Voltage？·Log power对数功率平均又称Video Averaging，这种平均方式具有最低的底噪，适合于低电平连续波信号测试。
但对”类噪声“信号会有确定的误差，比如宽带调制信号W—CDMA等。
·功率平均又称RMS平均，这种平均方式适合于“类噪声“信号（如：CDMA）总功率测量·电压平均这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。
4.扫描模式的选择：sweep还是FFT？现代频谱仪的扫描模式通常都具有Sweep模式和FFT模式。
通常在比较窄的RBW设置时，FFT比sweep更具有速度优势，但在较宽RBW的条件下，sweep模式更快。
第6章旋转机械故障诊断
▪ 半速涡动
➢ 因为油具有黏性，所 以轴颈表面的油流速 度与轴颈线速度相同， 均为rω，而轴瓦表面 的油流速度为0
➢ 假设油流速度呈直线 分布
➢ 轴颈某一直径扫过的 面积，即为油楔入口 与出口的流量差
rωl C e dt rωl C e dt 2rlΩedt dQ
2
2
1 1 dQ
（1）原始不平衡； （2）渐变不平衡； （3）突发不平衡。
转子不平衡的轴心轨迹
同步采集
转子不平衡故障谱图
转子不平衡与转速的关系
•当ω<ωn，即在临界转速下，振幅随着转速的增加而增 大； •当ω接近ωn时，发生共振，振幅具有最大峰值； •当ω>ωn，即在临界转速上，转速增加时振幅趋于一个 较小的稳定值； •当工作转速一定时，相位稳定.
第6章旋转机械故障诊断
2021年7月30日星期五
大型汽轮机外形及转子
多级汽轮机转子
转子是由合金钢锻件整体精加工，并且在装配上叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡
6．1 动力学特征及信号特点
▪ 何谓旋转机械
➢ 主要运动由旋转运动来完成的机械
汽轮机、离心式压缩机、水泵、风机、电动机
➢ 核心：转轴组件
中
向振动较大。
频谱中2X较大，常常超过1X，这与联轴节
A
结构类型有关。 角不对中和平行不对中严重时，会产生较多
谐波的高次（4X～8X）振动。
联轴节两侧径向振动相位差180。
联角
轴不
器
Байду номын сангаас
对 中
不
典型的频谱
相位关系
对
定义：当转子轴线之间存在偏角位移。
2x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类 型和结构
常见故障频谱分析
齿轮故障常见形式
• 齿面磨损 • 齿面胶合和擦伤 • 齿面接触疲劳 • 弯曲疲劳 • 断齿
齿轮磨损
齿轮偏心
齿轮故障
齿轮故障通常频谱
通常故障频谱会显示齿轮啮合频率及其谐波，同 时在其啮合频率上有边频，边频大小通常为工频。 建议最大频率至少设置为3.25倍的啮合频率，如 不知齿轮齿数，将最大频率设置为200倍的转轴 频率
f=1/60*n
• 在转子径向测点的频谱图上，工频有突出的峰 值
• 工频的高次谐波幅值很低，在时域上的波形接 近于一个正弦波
不平衡频谱图
对于两端支撑的转子，轴向测点的振值不明显
对于悬臂转子，轴向测点的振值较为明显
不对中
角度不对中 平行不对中
不对中的含义
• 转子与转子之间的连接对中，主要反映在连 轴节的对中程度上
轴承翘起
轴承翘起分析
转子偏心
动静摩擦
齿轮啮合
啮合频率
主动齿轮，85齿
电机 转速2900r/min
从动齿轮，26齿
压缩机
啮合频率（续）
• 电机及主动齿轮工频： f=2900/60=48.33Hz
• 从动轮及压缩机工频： f=2900*85/26=9480.76r/min=158Hz
• 啮合频率 Fz=48.33*85=158*26＝4108.05Hz
滚动轴承故障
滚动轴承故障形式
• 轴承转速n<1r/min时，其损坏形式主要是塑 性变形，这与接触表面的最大挤压应力有关 ，接触表面的最大挤压应力发生在受力最大 的一个滚动体与轴承内圈的接触点处，其损 坏的特征是滚道上形成一个个小圆穴（凹痕 ），使轴承在运转时产生很大的振动和噪声 。
滚动轴承故障形式（续）
基于频谱分析的电机故障定向的设想
基于频谱分析的电机故障定向的设想[摘要]通过采集多个传感器采集电机故障时发出的噪声，用傅里叶变换得出几个特殊频率的幅值，来确定故障的方位，更进一步可以判别故障发生的原因。
【关键词】频谱分析；傅里叶变换；故障频率一．引言电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，也俗称马达。
它在工业中的应用主要有风机、水泵、皮带以及各种振动机械。
由于在工业生产中起着举足轻重的作用，如何保障电机的正常运行及故障的早期发现，也就显得尤为重要了。
目前有很各种各样的电机智能保护器。
通过检测各种各样的不同的信号，像：电流、电压，机械振动的幅度等，来辨别电机故障。
这些方法都存在各自的优缺点。
但由于很多故障不一定能及时的从这些数据上体现出来，所以不利于及时发现故障。
最传统的方法，在目前还有不少的工厂也在使用，用听棒搭在电机的不同部分。
这种方法是通过人耳来分辨电机是否运转正常，耳脑系统本身就是相当灵敏的感觉系统，因此它能够正确地区分各种声音。
但是由于在机房里噪声，对人耳的伤害很大，同时对检测人员的经验要求很严苛。
所以这就是我想做一个类似人工耳的仪器，代替人耳来定位噪声源和分辩噪声的原因。
二．电机噪声的频谱分析1．频谱分析将信号源发出的信息源按频率顺序展开，使其成为频率函数，并考察变化规律，称为频谱分析。
目的是把复杂的时间历程波形，通过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研究，以获得信号的频率结构以及各谐波的相位信息。
将得到的数据，配合模拟神经网络或者查表与指定转算功率的电机的声功率级做出比较。
得出可能的噪声产生的故障原因。
当然前提是有电机的频率与转速。
当然这也涉及到一个如何利用快速傅里叶变换（FFT），由于我们都知道计算机可处理信息都是离散的，所以我们可以通过离散傅里叶变换来求得具体某个频率的幅值。
然后个相对比得出可能的故障原因。
2．噪声频率2.1风扇噪声频率风扇噪声：它是电机通风噪声的频谱特性的典型代表，大致由涡流噪声和叶片声组成，正常情况下都是频带很宽，声级很稳定，但当叶片与导风圈间隙变小时失会产生：频率为：i为倍数，取1,2,3。
常见故障频谱分析
2020年4月
目录
1
典型故障识别
二2、
典型频谱分析
三3、
案例介绍
2
一、典型故障识别
1X频以下：轴承保持架、油膜涡动、紊流、低频响应 1X-10X频：
－不平衡，1X －不对中，1X，2X －轴弯曲，1X，2X －松动，1X－10X －叶片通过频率，叶片数X工频 大于10X频：
动相位差为180度。（此类振动是由于地脚螺栓、胎板或水泥浆松动引起，会产生1倍频的振
6
三、松动
3、轴承座松动
二、典型频谱分析
特征：径向1X、2X和3X波峰。
频谱有上显示1X，2X和3X处有振动分量，但通常没有其它谐波，在严重的情况下还会有0.5X 的的波峰。相位也被用来辅助识别这种故障。轴承和基础间有180度的相位差
结构设计不合理 制造和安装误差 材质不均匀 转子的腐蚀、磨损、结垢 零部件的松动及脱落
不同原因引起的转子不平衡故障规律接近，但各有特点，在分析时 需仔细了解设备运行历史
6
二、不对中
1、平行不对中
二、典型频谱分析
特征：径向2X波峰，径向1X低幅波峰（垂直或水平方向上）。
如果不对中轴的中心线平行但不共线，这样的不对中称为平行不对中（或相离不对中）。平 行不对中在各个轴的联结端产生剪切应力和弯曲变形。联轴器两端的轴承，会在径向（垂直 和水平方向上）上产生高强度的1X和2X振动。在多数情况下，2X处的幅度要高于1X。对于单 纯的平行不对中，轴向上1X和2X处的振幅都很小。沿联轴器检测到的振动在轴向和径向上异 相，并且轴向上的相位差为180度。
6
二、典型频谱分析 四、共振、轴弯曲、偏翘轴承
1、共振
特征：频谱中通常只在一个方向有“峰丘”出现。
机械振动信号的频谱分析与故障识别
机械振动信号的频谱分析与故障识别振动是机械设备运行过程中常见的现象，但当机械设备发生故障时，振动信号会发生变化，成为故障的重要指示。
为了准确判断机械设备故障原因，频谱分析成为一种常用的方法。
本文将探讨机械振动信号的频谱分析方法及其在故障识别中的应用。
一、频谱分析的基本原理频谱分析是将信号在频率域上进行分解，将信号分解成一系列频率成分的方法。
在机械振动信号的分析中，通常使用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号。
傅里叶变换将振动信号分解成一系列正弦波，每个正弦波表示一种特定频率的振动成分。
通过分析每个频率成分的振幅和相位，就可以了解机械设备的振动状况和故障特征。
二、频谱分析在故障诊断中的应用1. 轴承故障诊断轴承是机械设备中常见发生故障的部件。
轴承故障通常表现为高频振动成分的增加。
通过频谱分析可以清晰地观察到高频部分的振动信号，进而判断轴承的磨损程度和故障类型。
2. 齿轮故障诊断齿轮传动是机械设备中常见的传动方式，但齿轮在长时间运行后容易出现故障，如齿面磨损、断齿等。
这些故障会产生特定的频率成分，通过频谱分析可以直观地观察到对应的频率峰值，进而确定齿轮故障的位置和类型。
3. 泵故障诊断泵是常见的机械设备之一，其内部复杂的运动机构容易受到外界因素的影响。
频谱分析可以帮助识别泵的不同故障类型，例如轴承故障、叶片磨损等。
三、频谱分析方法频谱分析有多种方法，常见的有傅里叶变换、快速傅里叶变换（FFT）、小波变换等。
1. 傅里叶变换傅里叶变换是一种精确的频谱分析方法，但计算量较大，不适用于实时监测。
可以通过将信号分段，再进行傅里叶变换来解决这一问题。
2. 快速傅里叶变换（FFT）FFT是一种将信号进行快速傅里叶变换的算法，通过采样和插值的方法，可以有效地降低计算时间。
FFT广泛应用于机械振动信号的频谱分析，尤其适用于实时监测和故障诊断。
3. 小波变换小波变换是一种时频分析方法，在处理非稳态信号方面比傅里叶变换更具优势。
典型故障简单频谱
14、滚动轴承故障
15、滑动轴承
油膜振荡
如果机器在2X 转子临界转速下运转，可能出现油膜 振荡
当转子升速到转子第二阶临界转速时，油膜涡动接 近转子临界转速，过大的振动将使油膜不能支承轴。
油膜振荡频率将锁定在转子的临界转速。转速升高， 油膜涡动频率也不升高。
相位经常是不稳定的 将产生许多谐波频率
6.转子摩擦
振动频谱类似于机械松动 通常产生一系列可能激起自激振动的频率 可能出现转速的亚谐波频率振动 摩擦可能是部分圆周或整圆周的
7、共振
当强迫振动频率与自振频率一致时，出现共振 轴通过共振时，相位改变180 度 系统处于共振状态时，将产生大幅值的振动
2.2 平行不对中
大的径向方向相位差180 度的振动 严重不对中时产生高次谐波频率 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 联轴器的设计可能影响振动频谱 形状和幅
2.3 装斜的滚动轴承
振动症状类似于角向不对中 试图重新对中联轴器或动平衡转
子不能解决问题 将产生相位偏移约180 度的侧面 对侧面或顶部对底部的扭动运动
1.2悬臂转子动平衡
悬臂转子动平衡症状特征： 径向和轴向方向存在1X转速频率 轴向方向读数同相位，但是径向方 向读数可能不稳定 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
2.不对中
2.1角向不对中 特征是轴向振动大 联轴器两侧振动相位差180 度 典型地为1X 和2X 转速大的轴向振动 通常不是1X，2X 或3X 转速频率占优势 症状可指示联轴器故障
边带是比齿轮啮合频率GMF 更好的磨损指示 当齿轮的齿磨损时齿轮啮合频率的幅值可能不变
齿轮偏心和侧隙游移
常见故障频谱分析
常见故障频谱分析
一、定义
频谱分析是一种分析、检测和诊断电力系统故障的有效手段，通过观测电力系统的电磁特性，可以对发生故障的时间、原因和位置进行准确的定位。
它采用的技术是根据电力系统中各部件的声发射特性，来识别不同类型的故障模式，从而判断出可能的故障原因。
二、常见故障
1、绝缘故障：绝缘故障是引起电力系统故障最为常见的原因，包括熔断器烧毁、绝缘老化、绝缘污染等。
绝缘故障的频谱分析表明，绝缘故障频率最高的是在低频（20kHz以下）和中频（100kHz以下）区间，频率在20kHz和100kHz之间存在一定的差异。
2、过温故障：过温故障包括变压器、电容器等部件温度过高，频谱分析表明，过温故障的频率一般在低频（20kHz以下）和中频（100kHz以下）区间，其频率峰值介于20kHz和100kHz之间。
3、频率冲击故障：频率冲击故障是指电力系统中的其中一种故障发生，导致系统的频率发生冲击性变化，这种变化释放的频谱频率介于
50kHz和500kHz之间，并且由一组近似的波形组成。
4、绕组损坏故障：绕组损坏包括变压器的线圈、电容器、高压器件等损坏。
频谱分析表明，绕组损坏故障的频率以及幅值在50kHz和
100kHz之间，且有较大的幅值波动。
第6章 频谱分析-典型故障
图 5 - 转轴中心线在联轴器处 相交。注意联轴器无位移，并且 轴承的径向和轴向位移大。
图 6 – 转轴中心线在轴承处相交。 注意到联轴器径向位移大，轴承径 向位移小，轴向位移大
平行不对中
图 7 – 平行不对中引起的典型 FFT 说明: 转轴中心线平行但不相交
平行不对中的特征: （1）1x rpm径向振动大, 2x & 3x处有谐波。 （2）2x rpm轴向振幅可能和1x的一样大或更大。 （3）在1x, 2x 和 3x的径向振动可能比轴向小。 （4）联轴器的径向相位变化明显 (> 60°)。 （5）联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
依靠频谱分析法进
行故障诊断
减速箱故障分析
a）时域波形 b）频域波形
不平衡
不平衡 – 通常是诊断中最简单的故障 (也是最常 见的)。 不平衡是离心力。 例如一台 直径为0。 91 米的风扇，转速为 2000 rpm: 周长 = 0。91 x 3。14 = 2。86m。 2000 rpm = 120,000 转/小时 (rph) 120,000 rph x 2。86m/rev = 342888m/hour OR 342。9 km/hr 风扇边缘的不平衡质量 (不管是多大)运行速度接 近与一台跑车的最快速度。 另外要记住: 力 = 质量 x 速度的平方
图 2 – 在松动方向上 容许的运动
上述动画模拟的是在一个低速运动研究中，一个松动的电机地脚 垂直运动的情况。 现在注意在这种情况下，垂直振幅会比水平振幅大许多。 转轴每转一圈电机地脚会升降一次。 由于冲击可能出现2x rpm (时域图的形状 – 通过时域图可了解 更多的信息)。 由于时域信号的形状可能产生附加的谐波。 如果图形由正弦波 变为方波，会有更多的谐波。
典型故障频谱
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
27
ISO振动判定标准
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
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绝对评价标准的范围(适用中/高速滚动轴承)
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
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风机类振动标准
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
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压缩机振动标准
压缩机类振动标准
设备名称 制氧原料空压机 氧气压缩机低压段 氧气压缩机高压段
华阳检测仪器有限公司
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滑动轴承机械的频谱特点
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
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滚动轴承机械的频谱特点
2021/4/14
华阳检测仪器有限公司
22
BS OU
齿轮故障的诊断
上辊
输 IS OL
入 轴
齿轮箱
下辊
• 齿轮啮合频率GMF等于齿 数乘以齿轮转速频率。
• 齿轮啮合频率两边有边频， 间距为1X。
2
D
60
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18
滚动轴承故障的特征频率
外环故障频率 f=0.4ⅹZⅹ n/60
d 内环故障频率 f=0.6ⅹZⅹ n/60
D
D — 节圆直径 d — 滚珠直径
— 接触角
z — 滚珠数
n — 轴的转速
滚珠故障频率 f=0.18ⅹZⅹ n/60 (Z 10) f=0.23ⅹZⅹ n/60 (Z 10)
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2021/4/14
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谢谢大家！
频谱仪的工作原理及常见故障的检修
微波频谱仪的工作原理及常见故障的检修频谱分析仪是微波测量中必不可少的测量仪器之一，它能对信号的谐波分量、寄生、交调、噪声边带等进行很直观的测量和分析，因此，广泛应用于微波通信网络、雷达、电子对抗、空间技术、卫星地面站、EMC测试等领域。
2 微波频谱仪的基本工作原理和各主要组件的功能2．1 微波频谱仪的基本工作原理为了能动态地观察被测信号的频谱，现代频谱仪大多采用扫频超外差式接收方案，利用扫频第一本振的方法，被测信号经混频后得到固定的中频信号，经不同带宽滤波器后，就能观察到频差较小的两个信号。
在宽带外差式频谱仪设计中，为消除镜像和多重响应等干扰，常采用两种方案：第一种是采用预选器；第二种是采用上变频。
由于预选器频率受下限限制，宽带频谱仪总是被划分成高、低两个波段。
低波段采用高中频的方案，它只要一个固定的低通滤波器而不是可调的低通或带通就可以对镜像进行抑制。
高波段采用预选器对输入信号进行预选，有效地抑制镜像。
图1是HP859X系列频谱仪的简化原理框图。
微波信号经输入衰减器后被分成两路，分别输入到高、低两个波段。
在低波段，频率为9kHz～2．95GHz的信号被切换到第一变频器中的基波混频器部分（MXR1），得到第一中频F1IF（3．9214MHz），F1IF经过第二变频器得到第二中频F2IF（321．4MHz）。
高波段，频率为2．75GHz～22GHz的信号被切换到预选器（YTF），预选后的信号输入到第一变频器中的谐波混频器部分（MXR2），得到第二中频F2IF。
F2IF经第三变频器变换得到第三中频F3IF（21．4MHz）。
在该中频上，对信号进行处理，使信号经不同带宽滤波器的选择，再经过线性及对数放大、检波、数字量化和显示。
调谐方程如下：式中：N为谐波混频次数，F1LO为第一本振频率，F2LO为第二本振频率，FRF为输入信号频率。
2．2 各主要组件的功能输入衰减器是0～70dB；以10dB步进的程控衰减器，主要用途是扩大频谱仪的幅度测量范围，使幅度测量上限扩展到＋30dBm。
如何看懂频谱图分析设备故障类型
如何看懂频谱图分析设备故障类型设备故障类型●共振●不平衡● 不对中●轴弯曲●机械松动●电动机问题● 滑动轴承问题●滚动轴承问题● 齿轮问题● 皮带问题●风机问题●泵的问题●压缩机的问题● 透平的问题详细频谱分析方法/步骤1:共振共振是旋转机械常见的问题。
旋转部件如转轴的共振通常叫做临界转速。
共振存在于一个结构的所有部件，甚至在管路和水泥地板等，重要的是要避免机器运行在导致共振的频率上。
识别共振的简单方法是比较同一轴承三个方向水平、垂直和轴向的振动值，如果某一方向的振动大于其它方向的振动三倍以上，机器则可能在该方向存在共振。
方法/步骤2:不平衡当旋转部件的重心与旋转中心不一致，即质量偏心时产生不平衡。
不平衡的转子产生离心力使轴承损坏，导致轴承寿命降低。
仅仅百分之几毫米的重心位移可引起非常大的推动力。
不平衡引起明显的转频振动。
方法/步骤3:不对中不对中是指两个耦合的轴的中心线不重合，如果州中心线平行称为平行不对中，如果轴中心线在一点相交则称为角不对中，现实中的不对中是两种类型的结合。
方法/步骤4:轴弯曲轴弯曲引起的振动类似不对中，轴弯曲可能是电动机转子笼条故障引起的转子受热不均导致的。
如果弯曲发生在轴中心位置，主导振动是1 x RPM，如果弯曲发生在接近、连轴器，主导振动频率会是2 x RPM。
方法/步骤5:机械松动有两种机械松动，旋转和非旋转，旋转松动指在机器旋转和固定部件间存在太大的空间；非旋转松动指两个固定部件之间间隙太大。
二者都在三个测量方向产生过大的 1x RPM 谐频振动。
方法/步骤6:电动机故障电动机具有与其它旋转机械相同的故障，但是也有一些故障是电动机特有的。
如转子热弯曲、气隙偏心、转子松动、偏心转子、线圈松动、转子笼条故障等。
方法/步骤7:电动机故障电动机具有与其它旋转机械相同的故障，但是也有一些故障是电动机特有的。
如转子热弯曲、气隙偏心、转子松动、偏心转子、线圈松动、转子笼条故障等。
频谱分析
频谱分析：将时域信号变换至频域加以分析的方法称为频谱分析。
频谱分析的目的是把复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研究，以获得信号的频率结构以及各谐波和相位信息。
（傅立叶变换在实际中有非常明显的物理意义，设f是一个能量有限的模拟信号，则其傅立叶变换就表示f的谱。
从纯粹的数学意义上看，傅立叶变换是将一个函数转换为一系列周期函数来处理的。
从物理效果看，傅立叶变换是将图像从空间域转换到频率域，其逆变换是将图像从频率域转换到空间域。
）很多情况下的振动是周期的，任何关于时间的周期函数都能展开成傅立叶级数，即无限多个测试信号的频域分析是把信号的幅值、相位或能量变换以频率坐标轴表示，进而分析其频率特性的一种分析方法，又称为频谱分析。
对信号进行频谱分析可以获得更多有用信息，如求得动态信号中的各个频率成分和频率分布范围，求出各个频率成分的幅值分布和能量分布，从而得到主要幅度和能量分布的频率值。
由时间函数求频谱函数的傅里叶变换公式就是将该时间函数乘以以频率为系数的指数函数之后，在从负无限大到正无限大的整个区间内，对时间进行积分，这样就得到了与这个时间函数对应的，以频率为自变量的频谱函数。
频谱函数是信号的频域表示方式。
根据上述傅里叶变换公式，可以求出常数（直流信号）的频谱函数为频域中位于零频率处的一个冲激函数，表示直流信号就是一个频率等于零的信号。
与此相反，冲激函数的频谱函数等于常数，表示冲激函数含有无限多个、频率无限密集的正弦成分。
同样的，单个正弦波的频谱函数就是频域中位于该正弦波频率处的一对冲激函数。
利用傅里叶变换的方法对信号进行分解，并按频率展开，使其成为频率的函数，进而在频率域中对信号进行研究和处理的一种过程，称为频谱分析。
对信号进行频谱分析，是对其进行傅里叶变换，得到其振幅谱与相位谱。
分析软件主要为Matlab。
对于信号来说，分模拟信号与数字信号。
进行频谱分析时，对于模拟信号来说，首先对其进行抽样，使其离散化，然后利用离散傅里叶变换（DFT）或者快速傅里叶变换（FFT），然后对其幅度（ABS）和相位（ANGLE）的图像进行分析，而对于数字信号来说，则可直接进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换。
电力设备频谱分析与故障识别研究
电力设备频谱分析与故障识别研究随着电力设备的不断发展和应用，相关设备的无故障运行和故障诊断变得日益重要。
在电力系统中，电力设备频谱分析和故障识别成为一种有效的手段。
本文将探讨电力设备频谱分析的原理与方法，并探讨其在故障识别方面的研究。
第一部分：频谱分析原理频谱分析是一种通过将信号从时域转换到频域来研究其频率特性的方法。
在电力设备中，频谱分析可以通过分析设备产生的电压和电流信号的频率，来研究设备的工作状态和潜在故障。
在频谱分析中，常用的分析方法有傅里叶变换和小波变换等。
第二部分：频谱分析方法1. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的方法，可以将信号分解成一系列基频和谐波。
通过对设备电压和电流信号进行傅里叶变换，可以获得频谱图，并从中获取有关设备运行状态和故障的信息。
傅里叶变换的主要优点是计算速度快，缺点是对信号波形的突变响应较差。
2. 小波变换小波变换是一种将信号从时域转换到频域的方法，相对于傅里叶变换，小波变换具有更好的时域和频域分辨率。
在电力设备频谱分析中，小波分析方法可以提供更详细的频域和时域信息，对于故障识别更具有优势。
第三部分：电力设备故障诊断1. 诊断方法通过对电力设备电压和电流信号进行频谱分析，可以识别出设备所存在的故障类型。
例如，对于变压器来说，通过分析其电流频谱图，可以辨别出绕组内部的短路、开路和接地故障。
对于电机来说，可以通过分析电压和电流的相位差来判断故障类型和程度。
不同的故障类型具有不同的频谱特征，通过对电压和电流频谱图的比对和分析，可以准确地判断设备的故障类型。
2. 故障识别通过频谱分析方法，可以将设备的频谱图与预设的故障频谱特征进行比对，进而实现故障的识别。
通过对故障频谱特征的研究和分析，可以建立故障识别的模型，并通过实时监测设备的频谱变化，进行故障预警和诊断。
故障识别的准确性和及时性对于保障电力设备的安全运行具有重要意义。
第四部分：研究现状与前景电力设备频谱分析与故障识别是一个重要且活跃的研究领域。
频谱分析_滚动轴承_齿轮和电气故障
低压 (离心) 风机或送风机 – 通常不容易发生这类问题。 BPF（叶片通过频率） – 很少见的故障， 除非频率激发了下游管道系 统的共振频率。 通常是归类为噪声问题, 很少是结构问题。 它几乎不 能引起机械故障，如加速轴承或部件磨损。 紊流 – 能引起低频宽带振动 (低于或略高于 1x rpm)。
2) 回到 gSE 频谱，将振幅单位定为dB。 然后把这个故障频率峰值振幅 和附近的背景噪声比较 (周围的)。 如果差值为 12 - 18 dB, 说明发生了相 当明显的冲击。 如果差值为18+ dB, 说明有大量的冲击发生。 冲击等级 越高, 轴承破坏就越快。 注意 – 有两个主要原因: 如果你使用“过载” 或“幅度” (趋势) 值 而不分析包络频谱，你必须 意识到会有很多不同因素能引起冲击，而这些检测到的信号很多并不是 来自轴承故障。
紊流症状: （1）高频, 随机振动类似气穴。 （2）叶片或叶轮 (螺旋桨) 在通过频率 (指 ‘VPF’以下)振幅大。 （3）VPF谐波振幅大。
注意: 重要的是压缩机和送风机的 VPF是正常的机械振动。 过度依赖 初始读数而不知道正常的运行情况是十分危险的。 振幅也和负载有关， 应该不断地在同等的负载条件下采集读数。 如果压缩机负载或卸载读 数相同，就可采纳。
图 3典型的包络图说明轴承故障频率的影响
频谱测试数据异常的原因分析
频谱测试数据异常的原因分析频谱监测、发射机谐波测试和互调测试，在外场的现场测试，通常采用的测试设备是频谱仪或接收机，期间可能出现一些“奇怪”异常现象，本文透过这些现象，分析其本质原因。
常见问题现象•频谱监测中，改变频谱仪的参考电平和内置衰减器设置值，发现信号峰值读数随之变化，什么原因？•发射机厂商手册中谐波指标很好，但使用频谱仪现场测试的结果差很多，为什么？•频谱监测时，在空闲或受保护频道检测到信号，例如，已知附近发射机频率f1和f2，而f3空闲却检测到较强信号，为什么？•内置预选器的接收机和不带预选器的接收机在同一地点同时测试，为何结果有时相同有时差异大？频谱仪自身杂散识别•调节频谱仪内置衰减器，能够识别频谱仪自身非线性产生的虚假信号。
•跟随衰减器数值变化，频谱峰值读数发生变化的信号，来自于频谱仪自身非线性杂散，是伪信号。
•频谱仪内置衰减器数值调节增大，直到峰值读数不发生变化，则此读数来自于外部源或发射机。
•如果直到噪声淹没信号峰值，峰值读数始终随衰减器数值调节增大而变化，此杂散峰值完全由频谱仪自身非线性产生。
频谱仪杂散测试能力分析•频谱仪自身谐波指标限制了其杂散测试能力。
•频谱仪指标手册中二次谐波的定义方式有两种：2次谐波截点SHI，单位是dBm；另一种表述为2次谐波失真，单位是dBc，体现2次谐波与基波功率比，本指标需要同时定义输入信号功率。
•定义谐波指标的条件，是衰减器设为0，体现混频器的非线性指标。
•频谱仪输入基波功率P0，已知频谱仪SHI，内置衰减器设置ATT，则频谱仪自身非线性谐波：o H2(dBc) = P0 -SHI - ATT•频谱仪输入基波功率P0，已知频谱仪2次谐波失真H2r(定义参考输入功率Pr)，内置衰减器设置ATT，则频谱仪自身非线性谐波：o H2(dBc) = P0 - (Pr-H2r) - ATT例1，某频谱仪SHI指标40dBm，基波输入功率3dBm，内置衰减器30dB此频谱仪当前自身2次谐波H2=3-40-30=-67dBc谐波功率显示值P2=P0+H2=3-67=-64dBm例2，某频谱仪谐波H2指标（输入功率-30dBm时）-65dBc，基波输入功率3dBm，内置衰减器25dB此频谱仪当前自身2次谐波H2=3-(-30+65)-25=-57dBc谐波功率显示值P2=P0+H2=3-57=-54dBm发射机谐波测试通用方法•如果频谱仪通过衰减器直连发射机，按照以上计算方法，频谱仪自身谐波是其谐波测量极限，不能测量优于此极限的发射机。
典型轴承故障的4个发展阶段及频谱分析
典型轴承故障的4个发展阶段及频谱分析解调频谱作为一个早期指示故障的测量参数，检查正常频谱和解调频谱：1.都没有故障频率，状态良好，作为基线继续监测；2.只在解调频谱存在故障频率，早期故障指示或需要润滑；3.在两种频谱中存在谱峰值，计划下一次维修时更换轴承；4.只在正常频谱中存在谱峰值，同时在解调频谱中噪声水平升高，应立即更换轴承故障劣化发展不是按线性规律，而是按指数规律变化!i •初始阶段a. 噪声正常b. 温度正常c. 可用超声、振动解调谱、声发射测量出来；d. 轴承外环有缺陷e. 振动总量比较小，无离散的轴承故障频率尖峰f. 轴承剩余寿命大于B-10规定的10%------------- ifi 常蜿百弁之八十至九十的轴承青命 时间轴承故障发展的四个阶段频谱Stage 1Stage 2ii•第二阶段a.噪声略增大b.温度正常c.超声、声发射、振动解调频谱明显增大，轴承外环有缺陷d.振动总量略增大（振动加速度总量和振动速度总量）e.对数刻度频谱上可清楚看到轴承故障频率，线性刻度频谱上难得看到，噪声地平明显提高f.轴承剩余寿命大于B-10规定的5%Stage 3iii.第三阶段a.可听到噪声b.温度略升高c.非常高的超声、声发射，解调频谱通频值，轴承外环有故障d.振动加速度总量和振动速度总量有大的增加e.在线性刻度的频谱上清楚地看出轴承故障频率及其谐波和边带f. 振动频谱噪声地平明显提高g 轴承剩余寿命大于B-10规定的1%Stage 4defect s harmonic frequencies develop multiple sidebands(haystack}. furKlarrental freqs grow and also develop sidebandsIV •第四阶段a. 噪声的强度改变b. 温度明显升高c. 超声，声发射，振动尖峰能量迅速增大，随后逐渐减小d. 轴承外环处在损坏之前故障状态e. 振动速度总量和振动位移总量明显增大，振动加速度总量减小f. 较低的轴承故障频率占优势的振动尖峰，振动频谱中噪声地平非常高 g 轴承剩余寿命大于B-10规定的0.2%综上所述，通过对影响，缩短股东轴承寿命的分析，得出不同轴承故障的解决、 预防措施，根据滚动轴承解调分析原理得到轴承故障频谱曲线， 结合滚动轴承故 障发展的四个阶段特征，判断轴承工作状态，能很好的监控滚动轴承的运行状况 及时准确地判断滚动轴承更换周期，确保设备的正常维修及运行。
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以下的内容将针对可能出现的 不同机器故障，提供典型的振 动频率范例。 这是以概率计算 为基础的，并且不管你多确信 诊断结果，现场测试总是必要 的。
振动时域/频域图形
不同频率的正弦波频谱变化
振动时域/频域图形（续）
包含高次谐波的频谱
基波与三次谐波的频谱
基波与
3次谐
波合成
的波形
方波可分解 成同频基波 及 3、 5、 7……奇次 谐波
图 1 – 由不平衡产生的典型径向FFT
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）
图 5 - 转轴中心线在联轴器处 相交。注意联轴器无位移，并且 轴承的径向和轴向位移大。
图 6 – 转轴中心线在轴承处相交。 注意到联轴器径向位移大，轴承径 向位移小，轴向位移大
平行不对中
图 7 – 平行不对中引起的典型 FFT 说明: 转轴中心线平行但不相交
平行不对中的特征: （1）1x rpm径向振动大, 2x & 3x处有谐波。 （2）2x rpm轴向振幅可能和1x的一样大或更大。 （3）在1x, 2x 和 3x的径向振动可能比轴向小。 （4）联轴器的径向相位变化明显 (> 60°)。 （5）联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
图 2 - 倾斜轴承
8:00传感器
11:00 传感器
注意到传感器位置变化了，相位会随之变 化。 这是由于轴承的扭转造成的
轴系弯曲
图 1 – 轴系弯曲所产生的典型 FFT
轴系弯曲的特征: （1）振动特征非常类似于刚性联轴器的角度不对中。 （2）1x & 2x rpm轴向振动大。 （3）2x rpm径向和1x的相同或更大。 （4）轴承轴向相位变化与传感器位置的改变一样 (扭转作用)。 （5）轴承的两边径向相位变化明显 (> 60°)。 这可能在如下的图 2中了 解。 当轴承右边的转轴上升时, 转轴的左边会相应到降低。
静不平衡
不存在其它问题时, 不平衡产生一 个正弦图形 (不会扭曲信号的形 状) ，因此在1x rpm产生峰值。
静不平衡的特征: •径向振动 @ 1x rpm。 •轴承相位随传感器改变 90°而改变 90°。 •两轴承之间很少或没有相 位改变 [轴承振动是 “同相 "]
偶不平衡特征:
•径向振动 @ 1x rpm。 •传感器改变 90°相位改变90° 。 •轴承之间有明显的相位改变 (> 60°) [轴承振动是 “不同相的"]
依靠频谱分析法进
行故障诊断
减速箱故障分析
a）时域波形 b）频域波形
不平衡
不平衡 – 通常是诊断中最简单的故障 (也是最常 见的)。 不平衡是离心力。 例如一台 直径为0。 91 米的风扇，转速为 2000 rpm: 周长 = 0。91 x 3。14 = 2。86m。 2000 rpm = 120,000 转/小时 (rph) 120,000 rph x 2。86m/rev = 342888m/hour OR 342。9 km/hr 风扇边缘的不平衡质量 (不管是多大)运行速度接 近与一台跑车的最快速度。 另外要记住: 力 = 质量 x 速度的平方
直接驱动的不对中
图 1 – 完全对中
图 2 – 纯粹的角度不对中
图3 – 纯粹的平行不对中
角度不对中
图 4 – 角度不对中引起的典型 FFT 说明: 转轴中心线相交但不平行
角度不对中的特征: （1）1x rpm轴向振动大, 可能在 2x & 3x有谐波。 （2）2x rpm 轴向可能和1x 的轴向同样大或更大。 （3）径向振动在1x, 2x 和 3x可能比轴向振幅小。 （4）径向振动取决于转轴中心线在何处与装配中心线相交。 （5）通过联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
• • • • • • • • • • •
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3:1 — 1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
图 2 – 在松动方向上 容许的运动
上述动画模拟的是在一个低速运动研究中，一个松动的电机地脚 垂直运动的情况。 现在注意在这种情况下，垂直振幅会比水平振幅大许多。 转轴每转一圈电机地脚会升降一次。 由于冲击可能出现2x rpm (时域图的形状 – 通过时域图可了解 更多的信息)。 由于时域信号的形状可能产生附加的谐波。 如果图形由正弦波 变为方波，会有更多的谐波。
轴承扭转 / 轴系弯曲
轴承扭转/ 轴系弯曲 – 它们与不对中故障特征相同 (相位例外)- 主要是角度 不对中 (轴向振动)。 因此一定要检测和分析轴向相位。
轴承扭转
轴承扭转特征: 振动症状非常类似于直接驱动的角度不对中。 1x rpm轴向振动大, 在2x & 3x处有谐波。 2x rpm径向和1x一样或更大。 轴承的轴向相位变化同传感器的位置变化相同。
轴承座变形 (软脚, 管道应力等)
轴承座变形的症状: （1）1x rpm轴向振动大或有2x rpm。 （2）轴向相位分析可说明相位在通过轴承部件时改变了。 （3）轴向相位分析可说明轴承变形 (如轴承扭曲)。 （4）电机上的2x网频是由气隙振动产生的, 尤其是径向的。 （5）泵 /风扇可能出现严重问题 (叶片脱落)。 （6）非直接驱动部件的轴向振动大 (如皮带驱动, 悬臂风机等)。 （7）泵、压缩机和风机/送风机可能出现相同的管道应力状况。
轴承松动
图 1 – 轴承松动产生的典型径向FFT
松动的特征: 1x的径向振动谐波大。 当松动严重时，谐波会延伸 一段，甚至在极端的情况下 会产生半速谐波 (1.5、 2.5、 3.5等)。
图 2 – 轴承松动产生更多的方波，多于 正弦波，并形成更多的谐波
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。 具有较强的谐波存在，特别是在3-10XRPM处。 还可能出现次谐波或混叠谐波。 时域波形显示出杂乱和冲击。 — 具有较低或正常的轴向振动，如果是止推轴承出现了松动则会出现较大的 轴向振动。 — 松动引起的振动，幅值与负荷有密切关系，随负荷增加而增大；松动时设 备对转速的变化也很敏感，随转速的增减而表现出无规律变化，忽大忽 小。 测量 — Fmax 设置500HZ以下；速度频谱图；加速度时域图 — 检查径向振动3-10XRPM处是否出现了峰值。 — 检查轴向振动是否较低或正常。 — 检查时域波形是否杂乱或存在冲击。 — 检查是否有次谐波或混叠谐波。 — 松动时设备上各个点的相位读数会发生漂移。 — 一般地脚与基座之间有相位差，而且通常相位差大于90° — 有机械松动的波形非常明显，随机和不具有重复性。
图 2 –轴承轴向的扭曲作用
图 3 -轴承轴向的扭曲作用
松动
松动 – 不是振动源而是放大器。 这意味着当部件松动时, 无论产生的力有 多大，都会很容易使受影响的部件发生振动。 但是，如果力很小或没有， 可能只增大很少的振动量。 为了明白这一点, 假设一台理想的机器 – 没有 任何机械故障，没有任何振动。 现在松动固定地脚的螺钉，…… 什么也 没发生因为没有力会把机器抬高离开基础。
许多位置会发生影响振动测量的松动。 它们是: 轴承 / 转轴 (轴承松动) 轴承 /轴承座 (轴承松动) 轴承的内部裂纹 (轴承松动) 相邻的加固表面 (结构松动) 基础面 (结构松动) 然而，每一种都可能有不同的特征。
结构松动
图 1 – 机械（结构）松动引起的典型 FFT
结构松动特征: （1）1x, 2x rpm 径向振动大(经常 2x较大)， 也有可能有较小的3x径向振动。 （2）可能只在松动方向振幅很大 (垂直的或水平的) – 比正交的径向方向要大 得多。 （3）很容易发现邻近表面上的背景振动。 （4）低速运动的研究是诊断此类状态的有效工具。
图 8 – 转轴中心线不相交。 注意。 注意到 轴承的径向和轴向位移甚至更高。
不对中轴心轨迹
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
图 3 – 软脚或其它轴承座变形如管道应力能引起轴承的部件不对中而使配合失常
轴承座变形 (软脚, 管道应力等)