旋转机械振动分析案例共47页文档
振动分析案例(48个实例)
实例No.3 某汽轮机叶片断裂故障
转子不平衡 !
上海石化自备电厂5#汽轮机轴承座振动速度突增至5. 25毫米/ 秒， 有效值，而6#机仅为0. 466毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为 一倍转速频率50赫兹。诊断为转子不平衡，据历史经验，汽轮 14 机叶片又断了!停机检查证实的确断了五片转子叶片!
故障诊断应用实例精选 -------(48例)-------1
Contents目录
实例No.1某压缩机组振动频谱分析 实例No.2某 30万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子 动不平衡故障 实例No.3某汽轮机叶片断裂故障 实例No.4某透平膨胀机叶片断裂故障 实例No.5某锅炉风机地脚螺栓松动故障 实例No.6某大型风机轴承座松动故障 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 实例No.13某除尘风机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断 实例No.14某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障 实例No.15某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断 2 实例No.16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断
振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息
电机转速N0=1480转/分 =24.6667赫兹
9999999
压缩机转速N1=6854.7转/分 =114.245赫兹 小齿轮齿数Z0=38 大齿轮齿数Z1=176 齿轮啮合频率Fm=N0Z0 =N1 Z =4341.3赫兹 齿轮边带频率Fb=Fm±i N0或 Fm ±i N1
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
3.4旋转机械实例分析
机械工程系
Department of mechanical Engineering
North China Electric Po润滑脂，只是润滑脂 总结： 总结： 有些轻微的乳化(轴承室进了些水)。将轴承从中间切开，8个钢 如果风机之前是运行正常的， 如果风机之前是运行正常的，那么出现加油之后振动和噪音下 珠都有许多针头大的坑点，其中有两个滚珠被保持架磨出深 降又很快上升，是典型的轴承故障案例 降又很快上升， 0.7mm，长6mm左右的沟。保持架完好，有轻微磨损，轴承内 加速度是进行轴承诊断的重要参考， 加速度是进行轴承诊断的重要参考，特别是在现场一般巡检习 圈和外圈与滚珠接触面处，也有许多针头大的坑点，还可以看 惯采用测振表的条件下。在长期实践中， 惯采用测振表的条件下。在长期实践中，有工程师总结了加速度 出滚珠在内外圈上磨出的宽带。 评判振动的简单方法：以一倍频频率为参考， 评判振动的简单方法：以一倍频频率为参考，将速度换算成加速 再放大3-5倍 为合理的加速度参考值，超出此范围， 度，再放大 倍，为合理的加速度参考值，超出此范围，应严 密注意，故障可能已经发生（虽然振动值仍符合标准） 密注意，故障可能已经发生（虽然振动值仍符合标准） 本例：加速度=2*3.14*50*4.3/1000=1.35m/ss,放大 倍,应该在 放大3-5倍 应该在 本例：加速度 放大 4-7之间，本例中，加速度值超出很多，应进行检修。此方法虽 之间， 之间 本例中，加速度值超出很多，应进行检修。 没有确实的理论根据，但在现场诊断中发挥了作用， 没有确实的理论根据，但在现场诊断中发挥了作用，可以作为参 考
图4.5 电机水平向振动频谱 图4.6 电机轴向振动频谱图
频谱图上存在复杂的频率成分，基频成分为25.08 Hz（水平）， 25.19 Hz（轴向），对应的各次谐波多且值很高
旋转设备振动案例分析
旋转设备振动案例分析一、水流作用引起的振动1、异常情况简介：7号机1号、2号循环泵并列运行时，2号循环泵电机上机架振动变化不大，1号循环泵电机上机架水平振动最高达到0.17mm；站在电机上机架的平台上有很强的晃动感，1号循环泵电机电流为185A, 2号循环泵电流为225A；两台泵的出口压力均为0.22MPa。
1号循环泵单独运行时的参数：电流225～227A，出口压力0.155MPa（2号泵单独运行出口压力也为0.155MPa），电机上机架水平振动最大0.04mm。
2、振动分析：当1号循环泵单独运行时，电机电流，电机上机架振动，泵出口压力均处于正常状态。
当与2号泵并列运行时，此时1号泵性能不如2号泵性能好，2号泵的出口水压对1号泵产生影响，即水力冲击或1号泵入口产生涡流现象，1号泵的流量大幅度降低，出现1号泵在并列运行时电机上机架水平振动大和电机电流低的现象。
分析原因为1号循环泵的泵体密封环与叶轮密封环由于磨损间隙过大，泵的轴套与导向橡胶轴承间隙由于磨损超标。
3、结论：3个月后利用机组小修的机会对7号机1号循环泵解体检查，橡胶轴承磨损严重与轴套的总间隙达2.5毫米，叶轮密封环间隙达7毫米。
导叶室内积聚有许多细砂。
二、由于处理缺陷工艺程序不正确引起的振动1、详细经过2012年8月30日9时20分，1号机汽泵转速5140r/min，机组负荷280MW，点检员现场点检发现汽泵振动增大，振动产生的声音也很大，用听针进行听诊，驱动端声音比非驱动端声音偏大，由于振动太大，没有听到有摩擦的声音，用点检仪测定振动主要以工频振动为主。
点检员申请降低汽泵转速运行观察，晚上低负荷时停汽泵检查，当转速降低时，振动的振幅值也在下降。
8月31日4时50分停泵检查，解体联轴器罩发现联轴器膜片出现多处对称裂纹，此时由于电泵偶合器润滑油滤网堵塞，润滑油压不断降低，偶合器轴瓦温度在不断上升，切换滤网操作有断油危险，为了防止发生引起停机事故，因此没有进一步检查，更换联轴器膜片后恢复运行。
电厂旋转机械设备振动问题处理案例分析_张学延[1]
![电厂旋转机械设备振动问题处理案例分析_张学延[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/bfad575bf7ec4afe04a1df84.png)
的问题[1-6]。
尽管随着振动监测系统越来越广泛的应用[7]，使得更容易捕捉到反映振动故障根源的特征参数，而且振动故障诊断技术日臻成熟，然而，正确理解并使用好这些技术解决现场出现的振动问题不仅需要扎实的理论知识，而且需要现场诊断经验的持续积累。
如果忽视了一些重要的振动现象和特征，就可能无法查找到真正的故障原因。
有时即使确定了振动故障原因，但如果没有根据现场具体情况，提出有效的解决方案，则只能取得事倍功半的效果，甚至达不到任何效果。
本文通过介绍近几年对某汽轮机、发电机、凝结水泵驱动电机和脱硫增压风机振动问题处理过程的案例分析，说明振动故障诊断和治理技术的实际应用及效果。
这些故障涉及轴承失效、发电机匝间短路、结构共振和不稳定质量不平衡。
1某660MW 汽轮机低压转子突发性振动诊断和处理1.1设备简介及振动特点某机组汽轮机系哈尔滨汽轮机厂生产的6601.2振动故障诊断及处理最初怀疑低压Ⅰ转子上有部件逐渐脱落或出现局部动静碰磨使转子产生热弯曲进而导致振动爬升。
但在4号轴承轴振增大的同时，其轴承座振动几乎没有增大，同时相邻的3、5号轴承轴振也没有增大，这一现象在逻辑上无法解释。
还有观点认为可能是4号轴承轴振测量系统出现问题，但一般同一轴承2个轴振测点同时出现测量数据偏差的可能性较小。
随后检查低压Ⅰ转子末级叶收稿日期：2015-04-26作者简介：张学延（1962—），男，重庆人，研究员，长期从事汽轮发电机组振动故障诊断和治理工作。
图1低压Ⅰ转子4号轴承X 、Y 方向轴振趋势Fig.1Shaft vibration trend in X and Y directions atBearing 4of LP Rotor Ⅰ发电第8期片等未发现异常及检查振动测量系统无误后机组冲转。
在冲转过程中，转速达到1200r/min 后4号轴承X 、Y 方向轴振动快速增大，转速最高冲至1540r/min 时振动已达400μm 以上而跳机（Bode曲线见图2）。
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
大型旋转机械故障诊断案例集
前言S8000系统为阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司开发的新一代大型旋转机械状态监测系统，该系统现已被越来越多的石化、电力、冶金企业所使用，并成为设备管理人员对大机组管理、诊断的得力助手。
本案例集收集了近三年内，使用S8000系统进行的部分诊断案例，并按案例类别进行了大概的整理，供各企业设备管理人员参考；由于原诊断报告篇幅过长，在本案例集中对原报告进行了一些删剪，以方便阅读，如需对某案例进行更详细了解，请与创为实公司联系；由于我们的水平有限，可能的失误难免存在，欢迎批评指正。
阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司2007年9月目 录1 叶片断裂类案例 (1)2 油膜涡动类故障 (35)3 磨擦类故障 (56)4 垢层脱落故障 (64)5 电气干扰类故障 (74)6 动平衡不良类 (88)7 通过相关性分析发现工艺量设置类问题 (95)8 转子热弯曲 (102)1叶片断裂类案例1.1某厂04年09月27日空压机断叶片故障诊断分析故障状态描述：此厂空气压缩机组K1202/KT1202于2004年9月27日发生空压机驱动透平振动突然增大事故，以下把故障发生过程中各图谱的变化情况列举如下：通频值振动趋势图（2004-09-27 12:01:5至2004-09-27 15:36:5的历史数据和灵敏监测数据）从上面的趋势图上可以很清楚的看出，该机组在9月27日的12：18：09时振动瞬间突发性升高，同时，振动的相位也发生了明显的变化，其振动能量主要是集中表现在工作频率上。
这些都意味着透平转子出现了故障，产生了极大的不平衡。
126V035A波形频谱图（事故发生瞬间的整个过程）上图为某一测点事故发生瞬间整个过程的波形频谱图，从图中可以看到转子物质脱落前的4个周期的振动波形、脱落开始的瞬间波形变化以及脱落后的振动慢慢趋于稳定的系列过程，这一瞬间不仅其振动的幅值有大幅度的增大，而且其相位的变化也较明显。
透平入口事故发生瞬间的轴心轨迹图诊断分析结果：通过对S8000系统所捕捉到的数据的分析，我们认为这次故障是因为透平转子上有部件掉落，如叶片突然断裂或围带、拉筋、铆钉脱落，因而瞬间造成了一个很大的不平衡，引起振动在短时间内突然上升。
振动分析案例(48个实例)
实例No.3 某汽轮机叶片断裂故障
转子不平衡 !
上海石化自备电厂5#汽轮机轴承座振动速度突增至5. 25毫米/ 秒， 有效值，而6#机仅为0. 466毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为 一倍转速频率50赫兹。诊断为转子不平衡，据历史经验，汽轮 14 机叶片又断了!停机检查证实的确断了五片转子叶片!
故 障 诊 断 实 例 分 析 之 四
某透平膨胀机叶片断裂故障
(转子不平衡和流体动力激振故障)
罗克韦尔自动化(厦门 )有限公司 大连分公司
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实例No.4某透平膨胀机叶轮叶片断裂故障
1989年1月27 日某透平膨胀 机振动和噪声 突增。频谱显 示1RPM和 8RPM频率 分量最大分别 达5.91和4.68 毫米/秒，有 效值，比正常 机分别大18和 25倍。诊断为 转子不平衡， 并且已断一片 叶片(出口导 叶为8片叶片， 即静子叶片通 过频率为 8 RPM)。
断了一片叶片！
19 离心叶轮14片转子叶片已断一片叶片的透平膨胀机叶轮照片
故 障 诊 断 实 例 分 析 之 五
某锅炉风机 地脚螺栓松动故障
罗克韦尔自动化(厦门 )有限公司 大连分公司
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实例No.5某锅炉风机基础地脚螺栓松动故障
松动
3#和4#测点处地脚螺栓松动
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故 障 诊 断 实 例 分 析 之 六
某大型风机 轴承座松动故障
罗克韦尔自动化(厦门 )有限公司 大连分公司
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实例No.6
5#风机轴承座松动故障
3#轴承座振动3H，3V，3A
1#轴承座振动1H，1V，1A 2#轴承座振动2H，2V，2A
4#轴承座振动4H，4V，4A
汽轮机
轴流式风机
旋转机械振动故障诊断及分析
★ 汽轮发电机组的振源分析
★ 旋转机械的故障诊断
★ 旋转机械振动故障的处理方法
★ 旋转机械振动故障诊断及处理实例
一、影响旋转机械振动的因素 旋转机械，尤其是大型汽轮发电机组轴系的振 动十分复杂，影响因素较多，不但有静态的，而 且有动态的，并且这些因素往往综合作用，相互 影响。影响旋转机械（及其轴系）振动的主要因 素主要包括： 1、临界转速 当转子的工作转速接近其临界转速时，就要发 生共振，这是产生极大振动的主要原因之一。因 此，在转子设计时，应保证工作转速相对于其临 界转速有足够的避开率。
7各种转动机械一般振动故障分类机械种类部件一般故障原因转子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的旋转机械部件弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙腐蚀积垢共振密封松动弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙叶轮弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙汽蚀腐蚀积垢共振转轴热弯曲机械弯曲裂纹轴颈伤痕晃度超标圆盘轮盘耸起刮伤松动齿轮磨损裂纹表面剥落麻点断裂推力盘耸起刮伤裂纹断裂摩擦机械种类部件一般故障原因转子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的旋转机械部联轴器连接不良磨损断裂冷却风扇弯曲断裂裂纹摩擦不合适间隙腐蚀积垢共振活塞裂纹断裂松动曲轴弯曲断裂裂纹刮伤不合适间隙转子特性不平衡临界转速油膜涡动振荡气动液力电气部分的旋转机械部件转子线圈断裂短路集电环工作不正常转子定子间隙偏心间隙太大或过小机械种类部件一般故障原因轴承滚动轴承伤痕麻点松动龟裂表面剥落润滑不足滑动轴承刮伤磨损伤痕松动不对中推力轴承刮伤磨损伤痕松动不对中定子机械部件主要用于机械功能冷却支承密封流体传输的定子机械部轴承座共振松动裂纹机壳共振弯曲断裂裂纹不合适间隙松动积垢腐蚀气蚀阻塞隔板共振弯曲断裂裂纹不合适间隙松动积垢腐蚀阻塞喷嘴阻塞断裂密封松动弯曲断裂摩擦裂纹不合适间隙汽缸变形偏斜孔径偏斜共振裂纹机械种类部件一般故障原因定子电气部件电力机械转换电力传输的定子部件定子铁芯松动变形失园度大不对中定子线圈断裂短路发热端部线圈断裂短路共振定转子轴颈向间隙间隙过大非对称间隙电刷断裂打开结构支承用于支持机器的钢和混凝土结固定螺栓松动断裂基础共振变形刚度不足脱空松动共振变形刚度不够变形三旋转机械的故障诊断旋转机械的振动各种类型原因均有其固有属性
旋转机械振动分析案例
波形出现“削顶” 丰富的高次谐波
滚动轴承故障的振动诊断及实例
1. 滚动轴承信号的频率结构 滚动轴承主要振动频率有：
（1）通过频率 当滚动轴承元件出现局部损
伤时（如图中轴承的内外圈或 滚动体出现疲劳剥落坑），机 器在运行中就会产生相应的振 动频率，称为故障特征频率， 又叫轴承通过频率。
各元件的通过频率分别计算 如下：
测点A水平方向振动信号的频谱结构图
机械松动
地脚松动引起振动的方向特征及频率结构
实例 某发电厂1＃发电机组，结构如图。
1-汽轮机 2-减速机 3-发电机 4-励磁机 ①－后轴承 ②－前轴承
汽轮机前后轴承振动值
①
②
um P－P
um P－PLeabharlann H8530
V
15
6
A
28
28
振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍 频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有 高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在 松动。
取正号，方向相反则取负f号b 。
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实例
一台单级并流式鼓风机，由30KW电动机减速后拖 动，电动机转速1480r/min,风机转速900r/min。两 个叶轮叶片均为60片，同样大小的两个叶轮分别装在两 根轴上，中间用联轴器链接，每轴由两个滚动轴承支承， 风机结构如图所示。
群，这是轴承元件的固有频率。图b是低频段的频谱， 图中清晰地显示出转速频率（15Hz），外圈通过频率 （61Hz），内圈通过频率（88Hz）及外圈通过频率的2 次、3次谐波（122Hz和183Hz），图c是加速度时域波 形 ， 图上 显示出间 隔为 5.46ms的波峰 ， 其频率亦 为 183Hz（1000÷5.46＝183Hz），即为外圈通过频率的 三次谐波，与频谱图显示的频率相印证（见图4－ 38b），据两个频段分析所得到的频率信息，判断轴承 外圈存在有故障，如滚道剥落、裂纹或其它伤痕。同时 估计内圈也有一些问题。
电厂转动设备振动案例讲解与分析
零部件质量不合格
02
关键零部件存在质量问题，如不平衡、刚性不足等，导致设备
运行时振动。
装配误差
03
设备装配过程中存在误差，导致转动时各部件配合不良，引发
振动。
安装因素
基础设计及施工问题
设备基础设计不合理或施工不规范，导致设备运行时产生共振或 振动。
安装精度不足
设备安装过程中精度控制不严格，导致转动时各部件配合不良， 引发振动。
参数优化
根据设备运行状况，调整相关运行参数，如转速、负载等，以减小振动产生的可 能性。
05
振动案例分析总结
案例分析结果
设备故障
通过对电厂转动设备的振动监测，发现某台发电机组存在异常振 动，经过检查，发现轴承损坏导致振动异常。
原因分析
经过进一步分析，发现轴承损坏的主要原因是润滑不良和轴承安装 不当，导致轴承在运行过程中受到较大应力，最终损坏。
伴随噪音
高频率噪音，声音尖锐
振动对设备的影响
降低设备使用寿命
振动会导致设备部件疲劳损伤 ，缩短使用寿命。
影响设备性能
振动会改变设备的工作状态， 影响其性能参数。
增加维护成本
需要定期对设备进行检测和维 修，增加维护成本。
安全隐患
长期振动可能引发设备故障， 甚至造成安全事故。
03
振动原因分析
设计因素
设计参数不匹配
设备设计时各参数未充分考虑实际工况，导致运 行时出现振动。
材料选择不当
材料性能不满足要求，导致设备在运行过程中出 现变形或疲劳。
动静平衡设计不足
转动设备未进行有效的动静平衡设计，导致转动 时产生振动。
制造因素
制造工艺问题
01