典型故障及特征频谱

2X 1X
轴向
3X
频率
2.2 平行不对中 平行不对中症状特征：
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
幅
联轴器的设计可能影响振动频谱 值
形状和幅值
2X 1X
径向
3X
频率
2.3 装斜的滚动轴承 装斜的滚动轴承症状特征：
同步转速 NS=2XFL/P 滑差频率 FS=同步转速-转子转速
11.1 定子偏心，绝缘短路和 铁芯松动
定子偏心，绝缘短路和铁芯
松动症状特征：
定子问题产生高幅值的电源频率
二倍（2FL）电磁振动
定子偏心产生不均匀的气隙，其
幅
振动的单向性非常明显
值
软底脚可能导致定子偏心
1X
2FL----二倍电源频率
2FL
皮带张力
1X 主动
幅 皮带频率谐频
值
1X 被动
频率
8.3 偏心皮带轮 偏心皮带轮症状特征：
偏心或不平衡的皮带轮将产生 1X 转速频率的大幅值的皮带轮 振动 在皮带一致方向上的振动幅值最 大 试图动平衡偏心皮带轮要谨慎
1X 偏心皮带轮
幅
值
1X 高速皮带轮
频率
8.4 皮带/皮带轮不对中 皮带/皮带轮不对中症状特 征：
齿轮不对总是激起二阶或更高阶 的齿轮啮合频率的谐波频率，并 伴有旋转转速频率边带 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
13.5 断齿/裂齿 断齿/裂齿症状特征：
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 两个脉冲之间的时间间隔就是 1X 转速的倒数
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-N0 GMF+N0
fn
频率
2GMF
齿轮啮合频率 GMF
幅
值
1XN0 1XN1
2GMF-N0 2GMF-N1
垂直向 频率
1X 2X
径向
幅
值 1/2X
3X
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
5.3 机械松动（C） 机械松动（C）症状特征：
相位经常是不稳定的 将产生许多谐波频率
6.转子摩擦 转子摩擦症状特征：
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
1X 轴向及径向
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
2.不对中 2.1 角向不对中 角向不对中症状特征：
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 幅
率占优势
值
症状可指示联轴器故障
11.4 偏心转子 偏心转子症状特征：
偏心转子产生旋转的，可变的气 隙，它产生脉冲振动 经常要求进行细化谱分析，以分 离二倍电源频率（2FL）与旋转转 速的谐波频率
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幅 1X
值
2X
线圈通过频率 CPF 1X 频率
2FL----二倍电源频率
幅 1X
值
2X
2FL 1/3FL
频率
同相位和反相位合成的结果
宽带谱将显示为一个尖峰上下波动
本身在宽带谱上存在两个尖峰的
频率之差就是拍频，
常规谱 幅
波动
值
频率
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F1 幅 细化谱 F2 值
频率
常见典型振动故障及其典型特征谱
11.电磁振动频率
电源频率 FL(中国为 50 赫兹=3000 转/分) 极数 P 转子条通过频率 Fb=转子条数 X 转子转速
常见典型振动故障及其典型特征谱
常见典型振动故障及其典型特征谱
目录
1．不平衡 1.1 力偶不平衡 1.2 悬臂转子动平衡 2．不对中 2.1 角向不对中 2.2 平行不对中 2.3 装斜的滚动轴承 3．偏心转子 4．弯曲转子 5．机械松动 5.1 机械松动（A 型） 5.2 机械松动（B 型） 5.3 机械松动（C 型） 6．转子摩擦 7．共振 8．皮带和皮带轮 8.1 皮带共振 8.2 皮带磨损，松动或不匹配 8.3 偏心皮带轮 8.4 皮带/皮带轮不对中 9.流体动力激振 9.1 叶片通过频率激振 9.2 流体紊流 9.3 气穴 10．拍振 11．交流电机 11.1 定子偏心，绝缘短路和铁芯 松动 11.2 同步电动机 11.3 电源相位故障 11.4 偏心转子 11.5 转子断条 12．直流电机 13．齿轮 13.1 齿载荷的影响 13.2 齿磨损 13.3 齿轮偏心和侧隙游移 13.4 齿轮不对中
值
电机
风机
1X 电机 1X 风机
频率
1X 2X
轴向
频率
5.1 机械松动（A）
机械松动（A）症状特征：
机器底脚结构松动引起的
基础变形将产生“软底脚”问题
相位分析将揭示机器的底板部件之
间垂直方向相位差约 180 度
1X
幅
值
5.2 机械松动（B） 机械松动（B）症状特征：
由地脚螺栓松动引起的
可能产生 0.5X，1X ，2X 和 3X 转速频率振动 有时，由裂纹的结构或轴承座引起的
齿轮啮合频率 GMF
fn
GMF+N0
GMF-N0
频率
13.3 齿轮偏心和侧隙游移 齿轮偏心和侧隙游移症状特 征：
齿轮啮合频率 GMF 两侧较高幅 值的边带说明齿轮偏心，侧隙游 移和齿轮轴不平行 有故障的齿轮将调制边带 不正常的侧隙游移通常将激起齿 轮自振频率振动
13.4 齿轮不对中 齿轮不对中症状特征：
9. 2 流体紊流 流体紊流症状特征：
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
幅 值 1X
1XBPF
BPF----叶片通过频率 2XBPF
频率
幅 值 随机谱
1X
1XBPF BPF----叶片通过频率
频率
9.3 气穴 气穴症状特征：
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 幅
正
值
1X 轴向及径向
频率
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 幅 力偶不平衡两者，所以都需要修 值 正
7.共振 共振症状特征：
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
1X 2X
4X
幅
值 1/2X
3X
频率
幅
1X 2X 3X 4X
值 1/2X 3/2X 5/2X 7/2X
频率
一阶弯曲
nr1
二阶弯曲
nr2
nr
频率
8.1 皮带共振 皮带共振症状特征：
2FL----二倍电源频率
2FL
频率
幅
值
1X 2X
可控硅整流器频率（SCR） 频率
13.齿轮故障 正常状态频谱
正常状态频谱显示 1X 和 2X 转速 频率和齿轮啮合频率 GMF 齿轮啮合频率 GMF 通常伴有旋 转转速频率边带 所有的振动尖峰的幅值都较低， 没有自振频率
13.1 齿载荷的影响 齿载荷的影响症状特征：
12.直流电动机故障 直流电动机故障症状特征：
利用可控硅整流器频率（SCR） 高于正常的幅值可检测直流电动 机故障 这些故障包括绕组线圈断裂 保险丝和控制板故障可产生 1X 到 5X 电源频率的高幅值振动
幅 值
幅
值
1X 2X
1X FP
FP----极通过频率
2X FP
3X FP
频率
转子条通过频率(RBPF)
齿轮啮合频率往往对载荷很敏感 高幅值的齿轮啮合频率 GMF 未 必说明齿轮有故障 每次分析都应该在最大载荷下进行
N1
N0
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-N1
GMF-N0 GMF+N0频率
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
齿轮啮合频率 GMF
GMF-N1 GMF-N0 GMF+N0
相对相位差为 0 度或 180 度 试图动平衡将使一个方向的振动
幅值减小，但是另一个方向振动可
能增大
幅
值
4.弯曲轴 弯曲轴症状特征：
弯曲的轴产生大的轴向振动 如果弯曲接近轴的跨度中心，则 1X 转速频率占优势 如果弯曲接近轴的跨度两端，则 2X 转速频率占优势 轴向方向的相位差趋向于 180 度 幅
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常见典型振动故障及其典型特征谱
13.5 断齿/裂齿 13.6 摆动的齿 14．滚动轴承 14.1 滚动轴承故障发展的第一阶段 14.2 滚动轴承故障发展的第二阶段 14.3 滚动轴承故障发展的第三阶段 14.4 滚动轴承故障发展的第四阶段 15．滑动轴承 15.1 油膜振荡不稳定性 15.2 油膜涡动不稳定性 15.3 滑动轴承磨损/间隙故障
2FL----二倍电源频率 幅
1X 值 FP
2FL FP
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频率
常见典型振动故障及其典型特征谱
11.5 转子断条 转子断条症状特征：
旋转转速及其谐波频率两侧伴随 极通过频率（FP）边带说明转子 断条故障 在 转 子 条 通 过 频 率 (RBPF) 两 侧 伴随二倍电源频率（2FL）边带说 明转子条松动 往 往 是 转 子 条 通 过 频 率 (RBPF) 的 二 倍 （ 2XRBPF ） 和 三 倍 （3XRBPF）幅值很高，而转子 条 通 过 频 率 (RBPF) 的 基 频 （1XRBPF）的幅值很小
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常见典型振动故障及其典型特征谱
1.不平衡 不平衡故障症状特征：
振动主频率等于转子转速 径向振动占优势 振动相位稳定 振动随转速平方变化 振动相位偏移方向与测 量方向成正比
90 度
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
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
BPF----叶片通过频率
幅
值
1X
1XBPF 宽带随机谱
频率
10.拍振 拍振症状特征：
拍振是两个频率非常接近的振动
2X
4FL
3X 4X
频率
11.2 同步电动机 同步电动机症状特征：
同步电动机的定子线圈松动产生 高幅值的线圈通过频率振动 线圈通过频率两侧将伴随 1X 转 速频率的边带
11.3 电源相位故障 电源相位故障症状特征：
相位问题将引起二倍电源频率 （2FL）伴有（1/3）FL 的边带 如果不修正电源故障，二倍电源 频率（2FL）的电磁振动幅值可能 超过 25 毫米/秒峰值 如果电源接头局部故障只是偶尔 接触故障
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
幅
值
2X 1X
轴向
3X
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
3.偏心转子
偏心转子症状特征：
在转子中心连线方向上最大的 1X 转速频率振动
如果皮带自振频率与驱动转速或 被驱动转速频率一致，则可能出 现大幅值的振动 改变皮带张力可能改变皮带的自 振频率
幅
1X 皮带共振
值
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
8.2 皮带磨损，松动或不匹配 皮带磨损，松动或不匹配症 状特征：
往往 2X 转速频率占优势 振动幅值往往是不稳定的，有时 是脉冲，频率或是驱动转速频率， 或是被驱动转速频率 齿形皮带磨损或不对中将产生齿 轮皮带频率大幅值的振动 皮带振动频率低于驱动转速或被 驱动转速频率
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
13.2 齿磨损 齿磨损症状特征：
激起自振频率同时伴有磨损齿轮 的 1X 转速频率的边带说明齿磨 损 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
幅
值
1XN0 1XN1 2XN0
皮带轮不对中将产生 1X 转速频 率的大幅值的轴向振动
电动机上振动幅值最大的往往是
风机转速频率
1X 主动或从动皮带 幅 值
轴向
频率
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常见典型振动故障及其典型特征谱
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