典型机械振动监测与诊断
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与设备劣化速度有关：劣化缓慢--〉采用较长周期 劣化变快--〉缩短测定周期 劣化加剧--〉连续实时测定
高速旋转机械：汽轮压缩机、汽轮机--〉每日测定 一般旋转机械：水泵、风扇、鼓风机--〉每周测定
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判断标准的确定
绝对判断标准：是根据对某类机械长期使用、观察、维
修与测试后的经验总结，并由企业、行业协会或国家颁布， 作为一标准供工程实践使用。
第三章 典型机械的振动监测与诊断
旋转机械发生振动的主要原因及其比率
（以钢铁工业为例）
第三章 典型机械的振动监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断 §3.2 滚动轴承的监测与诊断 §3.3 齿轮(箱)的监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断
一、转子系统的异常现象 二、转子系统的简易诊断 三、转子系统的精密诊断
不平衡故障的危害
1、加大了设备振动水平； 2、加大了设备轴承的负载； 3、加速了设备轴承的磨损、失效。
不平衡的故障诊断
波形为简谐波，少毛刺。 轴心轨迹为圆或椭圆。 1X频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大。 过临界转速有共振峰。
轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平)
平行不对中
D
D
D
D
角度不对中
D
D
D
D
组合不对中
D
D
D
D
完全对中 角度不对中
平行不对中
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。
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。
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。 通过联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
相对判断标准：是对机器的同一部位定期测定，并按时间
先进行比较，以正常情况下的值为初始值，根据实测值与该 值的比值来判断的方法。
类比判断标准：是指数台同样规格的机械在相同条件下
运行时，通过各台机械的同一部位进行测定和互相比较来 掌握其劣化程度的方法。
大 型 旋 转 机 械 振 动 标 准
以轴承振动位移峰峰值作评定标准
一、转子系统的异常现象
低频：不平衡、不对中（不同轴）、松动、润滑油起泡 中频：压力脉动、通过叶片时的振动 高频：空穴作用、流体噪声振动
返回
二、转子系统的简易诊断
诊断对象（设备）的选定 测定参数选定 测定点的选定 测定周期的确定 判断标准的确定 简易诊断实例
测定参数选定
振动峰峰值 m
趋势分析
280
停机门限值
240
200
报警门限值
160
120
80
40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
日期 d
趋势分析是把所测得的特征数据值和预报值按一定的时间 顺序排列起来进行分析。这些特征数据可以是通频振动、1X振 幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次 采样、按小时、按天等。
谱幅值 m
水电部汽轮机组振动标准(双振峰)
转速/rpm
1500 3000
标准/m
优
良 合格
30
50
70
20
30
50
机械部离心鼓风机和压缩机振动标准
标准
m 主轴轴承 齿轮轴承
≤3000 50
转速 ( r/min)
≤6500 ≤10000
≤40
≤30
>10000 -16000
≤20
≤40
≤40
≤30
IEC汽轮机振动标准
✓ 刚性转子不平衡产生的离心力与转速的平方 成正比，而在轴承座测得的振动随转速增加 而加大，但不一定与转速的平方成正比，这 是由于轴承与转子之间的非线性所致；
✓ 在临界转速附近，振幅出现峰值，且相位在 临界转速前后相差近180°。
不平衡振动的特征
不平衡的特征
不平衡的波形特征：类似正弦波
1X
不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分
转轴中心线不相交。 注意到轴承的径向和 轴向位移大。
简 易 诊 断 实 例
简 易 诊 断 实 例
返回
三、转子系统的精密诊断
不平衡 不对中
松动
不平衡
旋转机械最常见的故障
由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、 结构不对称、加工和装配误差等原因和由于机器 运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力 等原因而产生质量偏心。
转子旋转时，质量不平衡将激起转子的振动。
不平衡的分类：
✓ 固有不平衡 ✓ 转子弯曲：初始弯曲、热弯曲 ✓ 转子部件脱落 ✓ 联轴节精度不良
D
DD
D
a)
D
D
D
D
D
DD
D
DD
D
b) D
联轴节精度不良引起的初始弯曲 a) 端面偏摆 b) 径向偏摆
不平衡的类型
静不平衡
•静不平衡 •动不平衡
偶不平衡
综合不平衡
不平衡的特征：
✓ 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次 谐波幅值很低，时域波形接近正弦波；
350
瀑布图
300
250
200
150
100
50
0
5
4 3
2 1
转速 X103 rpm
00
300
250
200
Leabharlann Baidu150
100
50
频率 Hz
利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小
返回
测定点的选定
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
返回
测定周期的确定
一台射流泵正常运转时在工频（1800r／min）处幅值最大，达
1.5μm。3个月后再测量，同一处的最大峰值已是2.83μm，达
到泵安全运行的报警值。拆机修理发现一异物缠绕在叶轮上，
改变了质心。清除异物，工频处幅值仅为0.97μm，振幅明显
减小，泵运行正常。
返回
转子不对中
旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子 系统，转子间一般采用刚性或半挠性联轴节联接。 由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、 管道力作用、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种 原因影响，造成转子不对中故障，从而引起机组 的振动。
标准（m）
转速( r/min)
≤1000 1500
轴承上
75
50
轴上
(靠近轴承) 150
100
3000 25 50
3600 ≥6000
21
12
44
20
汽 轮 机 组 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
工 业 透 平 机 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
相对判断标准
类比判断标准 返回
高速旋转机械：汽轮压缩机、汽轮机--〉每日测定 一般旋转机械：水泵、风扇、鼓风机--〉每周测定
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判断标准的确定
绝对判断标准：是根据对某类机械长期使用、观察、维
修与测试后的经验总结，并由企业、行业协会或国家颁布， 作为一标准供工程实践使用。
第三章 典型机械的振动监测与诊断
旋转机械发生振动的主要原因及其比率
（以钢铁工业为例）
第三章 典型机械的振动监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断 §3.2 滚动轴承的监测与诊断 §3.3 齿轮(箱)的监测与诊断
§3.1 转子系统的监测与诊断
一、转子系统的异常现象 二、转子系统的简易诊断 三、转子系统的精密诊断
不平衡故障的危害
1、加大了设备振动水平； 2、加大了设备轴承的负载； 3、加速了设备轴承的磨损、失效。
不平衡的故障诊断
波形为简谐波，少毛刺。 轴心轨迹为圆或椭圆。 1X频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大。 过临界转速有共振峰。
轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(垂直) 1X频率(水平)
平行不对中
D
D
D
D
角度不对中
D
D
D
D
组合不对中
D
D
D
D
完全对中 角度不对中
平行不对中
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。
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。
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。 通过联轴器的轴向相位变化明显 (> 60°)。
相对判断标准：是对机器的同一部位定期测定，并按时间
先进行比较，以正常情况下的值为初始值，根据实测值与该 值的比值来判断的方法。
类比判断标准：是指数台同样规格的机械在相同条件下
运行时，通过各台机械的同一部位进行测定和互相比较来 掌握其劣化程度的方法。
大 型 旋 转 机 械 振 动 标 准
以轴承振动位移峰峰值作评定标准
一、转子系统的异常现象
低频：不平衡、不对中（不同轴）、松动、润滑油起泡 中频：压力脉动、通过叶片时的振动 高频：空穴作用、流体噪声振动
返回
二、转子系统的简易诊断
诊断对象（设备）的选定 测定参数选定 测定点的选定 测定周期的确定 判断标准的确定 简易诊断实例
测定参数选定
振动峰峰值 m
趋势分析
280
停机门限值
240
200
报警门限值
160
120
80
40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
日期 d
趋势分析是把所测得的特征数据值和预报值按一定的时间 顺序排列起来进行分析。这些特征数据可以是通频振动、1X振 幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次 采样、按小时、按天等。
谱幅值 m
水电部汽轮机组振动标准(双振峰)
转速/rpm
1500 3000
标准/m
优
良 合格
30
50
70
20
30
50
机械部离心鼓风机和压缩机振动标准
标准
m 主轴轴承 齿轮轴承
≤3000 50
转速 ( r/min)
≤6500 ≤10000
≤40
≤30
>10000 -16000
≤20
≤40
≤40
≤30
IEC汽轮机振动标准
✓ 刚性转子不平衡产生的离心力与转速的平方 成正比，而在轴承座测得的振动随转速增加 而加大，但不一定与转速的平方成正比，这 是由于轴承与转子之间的非线性所致；
✓ 在临界转速附近，振幅出现峰值，且相位在 临界转速前后相差近180°。
不平衡振动的特征
不平衡的特征
不平衡的波形特征：类似正弦波
1X
不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分
转轴中心线不相交。 注意到轴承的径向和 轴向位移大。
简 易 诊 断 实 例
简 易 诊 断 实 例
返回
三、转子系统的精密诊断
不平衡 不对中
松动
不平衡
旋转机械最常见的故障
由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、 结构不对称、加工和装配误差等原因和由于机器 运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力 等原因而产生质量偏心。
转子旋转时，质量不平衡将激起转子的振动。
不平衡的分类：
✓ 固有不平衡 ✓ 转子弯曲：初始弯曲、热弯曲 ✓ 转子部件脱落 ✓ 联轴节精度不良
D
DD
D
a)
D
D
D
D
D
DD
D
DD
D
b) D
联轴节精度不良引起的初始弯曲 a) 端面偏摆 b) 径向偏摆
不平衡的类型
静不平衡
•静不平衡 •动不平衡
偶不平衡
综合不平衡
不平衡的特征：
✓ 振动频率和转速频率一致，转速频率的高次 谐波幅值很低，时域波形接近正弦波；
350
瀑布图
300
250
200
150
100
50
0
5
4 3
2 1
转速 X103 rpm
00
300
250
200
Leabharlann Baidu150
100
50
频率 Hz
利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小
返回
测定点的选定
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
旋转机械振动分析征兆变化一般规律
返回
测定周期的确定
一台射流泵正常运转时在工频（1800r／min）处幅值最大，达
1.5μm。3个月后再测量，同一处的最大峰值已是2.83μm，达
到泵安全运行的报警值。拆机修理发现一异物缠绕在叶轮上，
改变了质心。清除异物，工频处幅值仅为0.97μm，振幅明显
减小，泵运行正常。
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转子不对中
旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子 系统，转子间一般采用刚性或半挠性联轴节联接。 由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、 管道力作用、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种 原因影响，造成转子不对中故障，从而引起机组 的振动。
标准（m）
转速( r/min)
≤1000 1500
轴承上
75
50
轴上
(靠近轴承) 150
100
3000 25 50
3600 ≥6000
21
12
44
20
汽 轮 机 组 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
工 业 透 平 机 轴 振 动 最 大 位 移 限 定 值
相对判断标准
类比判断标准 返回