旋转机械振动及频谱分析
典型振动频谱图范例
典型振动频谱图范例（经典中的经典！）频谱图（Spectrum）依照物理学，旋转中物体的振动，是呈现正弦波形。
在转动机械上所量测到的振动波形，是许多零件的综合振动。
利用数学方法，可以将合成振动，利用数学方法（傅立叶转换，Fourier Transform）分解成不同零件各自的正弦波形振动。
如上图中，(a)为由机械所量测之总振动，可以分解成不同转速频率的振动(b)。
(b)图中的正弦波，由右侧方向观察，其端视图为(c)，亦即所谓的频谱图（Spectrum）。
频谱图的横轴为代表转速的频率，纵轴表振动量。
若在机械主轴转速的频率出现高峰图形，表示转轴发生大的振动量。
若在倍数於主轴转速处出现高峰，而其倍数为叶轮数，代表叶轮为振动来源。
若在频率极高区域出现高峰，则一般为轴承发生问题。
? ?????????频谱分析利用频谱图中频率分布特性，可以判断机器之振源。
常见频谱图形如下表摘要说明：??转子不平衡，分为两轴承间、两轴承外～??∙两轴承间不平衡，细分为三种：1.静不平衡 Static Unblance ∙振动频率为 1倍转速（1×RPM）。
∙径向振动大，轴向小。
∙两轴承径向呈同相（In Phase）运动，两相角相差0°，同轴承垂直与水平相位差90°。
2.偶不平衡 Couple Unblance ∙径向振动大，轴向有可能大。
∙振动频率为 1倍转速（1×RPM）。
∙两轴承径向呈反相（Out of Phase）运动，两相角相差180°，同轴承垂直与水平相位差90°。
3.动不平衡同上∙径向振动大，轴向有可能大。
∙振动频率为 1倍转速（1×RPM）。
∙两轴承径向呈不同相运动。
∙两轴承外不平衡∙? ?∙??∙??OverhungRotorUnblance ∙轴向及径向振动大。
∙振动频率为 1倍转速（1×RPM）。
∙两轴承径向呈同相（In Phase）运动，径向相位不稳定。
第二章 旋转机械振动分析基础汇总
第二章 旋转机械振动分析基础振动在设备故障诊断中占了很大的比重，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
振动又是设备的“体温计”，直接反映了设备的健康情况，是设备安全评估的重要指标。
一台机组正常运行时，其振动值和振动变化值都应该比较小。
一旦机组振动值变大，或振动变的不稳定，都说明设备出现了一定程度的故障。
第一节 振动分析的基本概念振动是一个动态量。
图2.1所示是一种最简单的振动形式——简谐振动，即振动量按余弦或正弦函数规律周期性地变化，可以写为()ϕω+=t A y sin （3-1）f πω2=；Tf 1= 试中，y 振动位移；A 振动幅值，反映振动的大小；ϕ振动相位，反映信号在t=0时刻的初始状态；ω为圆频率；f 为振动频率，反映了振动量动态变化的快慢程度；T 为周期。
图2.1简谐振动波形图2.2给出了三组相似的振动波形：图2.2（a ）为两信号幅值不等，图2.2（b ）为两信号相位不等，图2.2（c ）为两信号频率不等。
可见，为了完全描述一个振动信号，必须知道幅值、频率和相位这三个参数，人们称之为振动分析的三要素。
（a）幅值不等；（b）相位不等；（c）频率不等图2.2 三组相似的振动波型简谐振动时最简单的振动形式，实际发生的振动要比简谐振动复杂的多。
但是根据付立叶变换理论知道，不管振动信号多复杂，都可以将其分解为若干具有不同频率的简谐振动。
图2.3 付立叶变换图解旋转机械振动分析离不开转速，为了方便和直观起见，常以1x表示与转动频率相等的频率，又称为工（基）频，分别以0.5x、2x、3x等表示转动频率的0.5倍、2倍、3倍等相等的频率，又称为半频、二倍频、三倍频。
采用信号分析理论中的快速傅立叶变换可以很方便地求出复杂振动信号所含频率分量的幅值和相位。
目前频谱分析已成为振动故障诊断领域最基本的工具。
频谱分析所起的作用可以概括为以下两点：1）特定故障的频率特征具有必然性。
例如，转子不平衡的频率为工频，气流基振和油膜振荡等故障的频率为低频，电磁激振等故障为高频。
旋转机械振动及频谱分析.ppt
图10两个相差90度相位角振动 的质量块系统
图11 两个相差180度相位角振动 的质量块系统
什么是振动相位？
振动相位是以角度为单位，通常是利用频闪灯或光电头测量得到。 下图给出了，振动相位与机器振动间的关系。
在左侧图中，机器上的轴承1和轴承2之间的振动相位差为0度（同 相振动），而在右侧图中的机器，轴承1和轴承2之间的振动相位差为 180度（反相振动）。
什么是振动
当有一个作用力施加在质量块上时，如向上托起质量块，如图 二所示，质量块向上运动，弹簧在这个力的作用下被压缩。
图2 质量块被一个向上的力激励
图3 撤除作用力后质量块的响应
一旦这个质量块达到上部极限位置时，撤除作用力，质量块开
始下落。质量块将下落通过平衡位置而继续向下运动到它的下部极 限位置处如图三所示。
图9 两个同相位振动的质量块振动系统
什么是振动相位？
图10给出了，两个相位差为90度的振动系统，即#2质量块超前#1质 量块1/4周（或90度）运动，或#1质量块相对滞后#2质量块90度。
图11给出了同样的两个质量块，相位差为180度时的振动情况，在 任何时刻，#1质量块向下运动的同时，#2质量块向上运动。
1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
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倍频幅值显着，且2倍频振幅明显高于工频，初步判定为不对中故障。
旋转机械常见振动故障及原因分析
旋转机械常见振动故障及原因分析旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。
大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。
本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分析，与大家共同分享。
一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样的。
轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。
二、振动故障原因分析1、旋转失速旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。
当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。
这样失速区会以某速度向叶栅运动的反方向传播。
实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工频的速度移动，这种相对叶栅的旋转运动即为旋转失速。
旋转失速使压缩机中的流动情况恶化，压比下降，流量及压力随时间波动。
在一定转速下，当入口流量减少到某一值时，机组会产生强烈的旋转失速。
强烈的旋转失速会进一步引起整个压缩机组系统产生危险性更大的不稳定气动现象，即喘振。
此外，旋转失速时压缩机叶片受到一种周期性的激振力，如旋转失速的频率与叶片的固有频率相吻合，将会引起强烈振动，使叶片疲劳损坏造成事故。
旋转失速故障的识别特征：1）振动发生在流量减小时，且随着流量的减小而增大；2）振动频率与工频之比为小于1X的常值；3）转子的轴向振动对转速和流量十分敏感；4）排气压力有波动现象；5）流量指示有波动现象；6）机组的压比有所下降，严重时压比可能会突降；7）分子量较大或压缩比较高的机组比较容易发生。
2、喘振旋转失速严重时可以导致喘振。
喘振除了与压缩机内部的气体流动情况有关，还同与之相连的管道网络系统的工作特性有密切的联系。
振动测量及频谱分析
振动测量及频谱分析振动测量及频谱分析是一个在工程领域中广泛应用的技术领域。
振动测量能够对物体的振动行为进行准确测量，并通过频谱分析来分析振动信号的频率分布及能量大小。
本文将从振动测量的原理、频谱分析的方法和应用领域等方面来进行介绍。
一、振动测量的原理振动测量是利用传感器将物体的振动变化转化为电信号，再通过相应的测量仪表来实现对振动的测量。
常用的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器。
加速度传感器是最常见的振动传感器，它通过感受物体的加速度来测量振动。
速度传感器则通过测量物体的速度来间接测量振动，位移传感器则直接测量物体的位移变化。
振动测量通常可以采用两种方式进行：点测法和场测法。
点测法是通过将传感器直接固定在被测物体上来测量振动，适用于机械系统中的部件振动测量。
场测法则是将传感器固定在离被测物体一定距离的固定点上，通过测量传感器所在点的振动来间接测量被测物体的振动。
场测法适用于较大物体或结构的振动测量。
二、频谱分析的方法频谱分析是将振动信号转换为频谱图以进行分析的方法。
常用的频谱分析方法有傅里叶变换、功率谱密度分析和包络分析等。
1.傅里叶变换：傅里叶变换是一种将时域信号转化为频域信号的方法。
通过傅里叶变换，可以得到振动信号的频率分布特性。
傅里叶变换可以表示为：\[ X(f) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-j2\pi ft} dt \]其中，X(f)是频域上的信号，x(t)是时域上的信号，f是频率。
2.功率谱密度分析：功率谱密度分析是一种分析振动信号频率分布密度的方法，它描述了频域上各个频率的能量大小。
功率谱密度可以通过直接对振动信号进行傅里叶变换得到，也可以通过相关函数计算得到。
3.包络分析：包络分析是一种分析振动信号包络曲线的方法。
在振动信号中，常常会存在着多个频率分量，包络分析可以将各个频率分量分离出来，得到振动信号的主要振动频率。
三、频谱分析的应用领域1.机械故障诊断：通过振动测量及频谱分析可以检测机械系统中的振动异常，进而判断机械系统的故障类型和严重程度。
旋转机械振动及频谱分析
旋转机械振动及频谱分析
旋转机械振动是指由于旋转机械内部的不平衡、错位、传动链条松弛
等原因引起的振动现象。
这种振动不仅会影响机械设备的正常运行，还会
对设备的寿命和工作效率产生不利影响。
因此，对旋转机械振动进行频谱
分析是非常重要的。
频谱分析是振动分析中最常用的一种方法，它将振动信号分解为不同
频率的成分，并通过频谱图来表示。
在旋转机械振动的频谱分析中，通常
使用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号。
通过频谱分析，可以获得机
械振动信号的频率、振幅和相位等信息。
另外，频谱分析还可以判断机械振动是否超过了允许范围。
在设备正
常工作时，机械振动通常都是存在的，但是如果振动超过了设备的允许范围，则可能会导致机械的故障和损坏。
通过频谱分析，可以将机械的振动
信号与设备的允许范围进行对比，及时发现问题并采取相应的修复措施。
在进行频谱分析时，需要注意一些技术和操作细节。
首先，要选择合
适的传感器和采样频率，以确保采集到准确可靠的振动信号。
其次，还需
要选择合适的频谱分析方法和工具，以确保分析结果的准确性和可靠性。
最后，还需要对分析结果进行合理解读和判断，以及采取相应的修复措施。
如何利用VIB07机械振动分析仪的频谱图来判断设备故障类型？
常大的裕量和小的径向载荷导致，它对油膜施加一个压力，驱使轴沿轴承运动。油膜涡动可 导致油不对轴润滑。改变油的粘度和压力，和有关负荷也会影响油膜涡动。
频谱如图：
频通常占主导。基本皮带通过频率 FBF 按如下公式计算： FBF = π (D/L) RPM FBF = 基本皮带通过频率 D = 皮带轮直径 L = 皮带长度 RPM =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ皮带轮 D 的转速(Hz) 频谱如图：
基本皮带频率总是小于 1x RPM。 皮带轮偏心产生高的径向 1x 成分振动，特别在与皮带平行的方向 (径向指从传感器到 皮带轮中心的方向)。 皮带轮对中不良产生轴向 1xRPM 振动和皮带基本波动频率 FBF 的轴向谐频。 如果皮带的张力不正确，皮带产生 固有频率的振动，这个频率在一个大 的范围内取值。 11.风机问题 风机通常在叶片上产生不均颗粒附着，特别是风机工作的介质空气或气体具有高颗粒浓 度的场合，这些不均附着导致不平衡。如果叶片变形，裂纹或断裂，叶片通过频率峰值将增 加。如果叶片数量很多，叶片通过频率有时会出现边频带。 叶片通过频率 , bpf = 叶片数乘以转速 频谱如图：
400‐628‐9668
KM Instrument
12.泵问题 离心泵的一个显著的振动成分发生在叶片通过频率，BPF (叶片数乘以转速)。如果 BPF
振动值增加，可能是由于泵的内部问题，如对中不良或损坏的叶片， BPF 谐频也可能出现。 下面的 FFT 包含高频宽带噪声，表明存在由于低出口压力引起气蚀。 频谱如图：
在无缺陷的齿轮箱，相对主导的音调出现在啮合频率，即齿轮的齿数乘以转速(RPM 频 率)。当齿轮箱使用过一段时间齿轮啮合成分降低，因为齿的边缘被稍微磨圆。然而，继续 磨损会使啮合振动水平再次增加。这个振动水平也受到齿轮轴的对中的影响 。
机械振动信号的阶次分析与频谱分析研究
机械振动信号的阶次分析与频谱分析研究引言：机械装置的振动是工程中常见的现象，对振动信号进行准确分析具有重要意义。
本文将介绍机械振动信号的阶次分析与频谱分析研究方法，以期为相关领域的研究提供参考。
一、机械振动信号的产生与特点机械装置运行过程中会产生振动信号，振动信号的频率和幅值往往反映了机械装置的运行状态和故障情况。
机械振动信号通常具有周期性、非线性和多频率等特点，对信号进行准确分析是解决相关问题的关键。
二、阶次分析方法1. 阶次的定义与意义阶次是指振动信号中的频率分量相对于旋转频率的整数倍，常用于描述转子系统的相关问题。
通过对信号进行阶次分析可以确定故障频率和振动信号的来源。
2. 阶次分析的基本原理阶次分析的基本原理是将振动信号转换到阶次域中，并对信号进行频谱分析。
通过识别不同阶次的分量，可以准确地分析机械装置的故障类型和程度。
3. 阶次分析的应用阶次分析广泛应用于机械装置的故障诊断、负载变化分析和轴承故障监测等领域。
利用阶次分析方法，工程师可以及时检测机械装置的故障，并采取相应的措施避免损失。
三、频谱分析方法1. 频谱的基本概念频谱是指频率域上信号的幅度分布。
通过频谱分析，可以确定信号中不同频率的成分，从而定位故障源并评估振动信号的特点。
2. 频谱分析的原理频谱分析利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，并通过对频谱进行分析来确定信号中的频率成分。
通过频谱分析，人们可以快速有效地识别机械装置中的故障，实现故障诊断和预防措施。
3. 频谱分析的应用频谱分析方法被广泛应用于机械装置的振动监测、动态平衡和故障诊断等领域。
通过对信号的频谱特性进行分析，人们可以全面了解机械装置的振动特点，并采取相应的措施保证机械装置的正常运行。
结论：机械振动信号的阶次分析与频谱分析是解决相关问题的关键方法。
通过阶次分析，可以准确定位机械装置的故障源，并评估振动信号的特点；而频谱分析则可以快速有效地识别出机械装置的故障，实现故障诊断和预防。
15类39个机械振动故障及其特征频谱讲解的非常详细你学会了吗
15类39个机械振动故障及其特征频谱讲解的非常详细你学会了吗学会了。
机械振动故障是指机械设备在运行中出现的振动异常现象，它是机械设备磨损、松动、不平衡、共振等问题的表现。
了解机械振动故障及其特征频谱对于检测和预防故障具有重要意义。
下面将详细介绍15类39个机械振动故障及其特征频谱。
1.不平衡故障：当旋转部件不平衡时会引起振动，其特征频谱多在主轴转速及其倍频处出现。
2.轴承故障：常见的轴承故障有滚动体故障、内外圈故障和滚道故障。
其特征频谱包含滚动体抛出频率、倒流频率、内圈通过、外圈通过频率等。
3.齿轮故障：齿轮故障主要包括齿轮缺陷、齿根断裂和齿面磨损。
特征频谱包括齿轮传动频率及其倍频、齿轮包络谱等。
4.松动故障：机械设备过程中的松动故障会导致振动异常。
特征频谱一般包括主共振频率及其倍频。
5.磨损故障：磨损故障是机械设备使用时间过长导致的故障，其特征频谱一般包括零件接触频率、偏心频率等。
6.传动带故障：传动带在工作中容易出现断裂、脱落等故障，其特征频谱包括带速频率、杂音频率等。
7.轴弯曲故障：轴弯曲会引起振动异常，其特征频谱一般包括弯曲频率及其倍频。
8.泵故障：泵故障常见的有叶轮裂纹、泵轴弯曲等，特征频谱包括泵叶轮频率、泵叶片共振频率等。
9.电机故障：电机故障主要有轴承故障、定子故障等，特征频谱包括电机1倍频、整周期故障频率等。
10.切削形状异常：机械设备切削形状异常也会导致振动异常，特征频谱包括刀具频率、零件频率等。
11.错位故障：轴同步装置故障会导致振动异常，特征频谱包括传动带频率等。
12.泄漏故障：机械设备泄漏故障会导致振动异常，特征频谱包括泄漏频率等。
13.气动故障：气动系统故障会引起振动异常，特征频谱包括气体脉动频率等。
14.液压故障：液压系统故障会导致振动异常，特征频谱包括液压湍流频率等。
15.电控故障：电控系统故障会引起机械设备振动异常，特征频谱包括开关频率、电机倍频等。
以上是15类39个机械振动故障及其特征频谱的详细介绍。
旋转机械振动监测和分析
第23卷 第1期2010年3月燃 气 轮 机 技 术GAS TURB I NE TECHNOLOGYV o l 23 N o.1M ar.,2010旋转机械振动监测和分析郑月珍(南京汽轮电机(集团)有限责任公司,南京 210037)摘 要:本文介绍旋转机械振动监测和设备故障诊断的意义、旋转机械的常见振动问题和振动测量的原理及测试方法。
最后介绍我公司研制开发的以计算机为核心的旋转机械振动监测和分析系统的主要功能。
关 键 词:机械振动;轴振动;频谱分析;故障诊断中图分类号:O329 文献标识码:A 文章编号:1009-2889(2010)01-0039-061 振动状态在线监测及预测维修旋转机械的振动监测是设备运转状态监测的重要组成部分。
随着生产技术的发展,一种以状态监测为基础的故障诊断和预测技术得到推广与应用。
这种技术的发展,将使设备的维修方式从传统的 事故维修 和 定期维修 过渡到 预知性维修 ,从而大大提高设备的年利用率,减少停机维修时间,降低维修费用,同时也减少了备件库存量。
此外,旋转机械的振动测试技术也是转子现场动平衡和转子动力特性试验研究不可缺少的手段。
近十年来,我国振动状态监测技术得到了重视和研究,在关键设备上配备了监测仪表或监测系统。
例如从国外引进的燃气轮机发电机组都安装了振动保护系统。
对国内制造的200MW、300MW和600MW汽轮发电机组的仪表设计工作正在选择相应的振动保护系统与主机配套。
国内原有的电站设备已逐渐安装机械保护系统及准备安装机械保护系统。
2 旋转机械振动测试概要旋转机械振动测试的主要对象是一个转动部件 转子或转轴,在进行振动测量和信号分析时,也总是将振动与转动密切结合起来,以给出整个转子运动的某些特征。
2.1旋转机械的振动问题转子是旋转机械的核心部件。
通常转子是用油膜轴承、滚动轴承或其它类型轴承支承在轴承座或机壳、箱体及基础等非转动部件上,构成了所谓的 转子 支承系统 。
转动机械振动标准
转动机械振动标准一、振动测量和评估1.1 测量仪器和工具：使用精度高、稳定性好的振动测量仪器，如测振仪、频谱分析仪等。
1.2 测量位置：在轴承座、转动轴、支撑轴承等关键部位进行测量。
1.3 测量参数：测量振幅、频率、速度、加速度等参数。
1.4 评估标准：根据机械设备的类型、规格、工作条件等因素，制定相应的振动评估标准。
二、振动源识别和消除2.1 振动源识别：通过振动频谱分析、轴承故障诊断等手段，识别出振动的源头。
2.2 消除措施：针对不同的振动源，采取相应的措施进行消除，如更换损坏的轴承、调整平衡等。
三、轴承损伤检测和预防3.1 检测方法：采用轴承故障诊断技术，如振动分析、润滑油分析等。
3.2 预防措施：定期检查轴承的润滑状态、更换润滑油，保证轴承的正常运转。
四、机器平衡和校准4.1 平衡测试：在机器运转过程中，对机器进行平衡测试，确定不平衡量。
4.2 校准措施：采取相应的校准措施，如加装平衡块、调整轴承间隙等，消除不平衡量。
五、振动隔离和减振措施5.1 隔离措施：在轴承座、支撑轴承等部位采用弹性支承、隔振器等隔离措施。
5.2 减振措施：采用阻尼材料、减振器等减振措施，降低机器的振动传递。
六、机器维护和保养6.1 日常维护：定期检查机器的运转状态，包括轴承润滑状况、紧固件是否松动等。
6.2 定期保养：按照规定的保养周期，对机器进行保养，如更换润滑油、清洗机器等。
七、人员培训和管理7.1 培训内容：对操作人员进行振动基础知识、机器操作规程等方面的培训。
7.2 管理措施：制定严格的操作规程和管理制度，确保操作人员遵守安全操作规程。
八、环境影响评估和管理8.1 环境影响评估：对机器运行过程中产生的噪声、振动等环境影响进行评估。
8.2 管理措施：采取降噪、减振等措施，降低对环境的影响，如采用低噪声设备、建设隔音罩等。
转动机械常见故障的频率特征
PO 1X 频率 2X 频率 叶片通 过频率
出现 2X 频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 轴向振动一般较大。 本例中，出现叶片通过频率。
水泵
MO
PI
MI
电机
转子不对中的类型
综合不对中 e 0, 0
平行不对中 e 0, = 0
正确对中 e = 0, = 0
角度不对中 e = 0, 0
转动机械常见故障的频率特征
转子不平衡故障的频谱
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。
透平
风机
TO
TI
齿轮箱
1X频率(水平)
1X频率(水平)
1X频率(铅垂)
1X频率(铅垂)
轴向很小
轴向很小
转子不平衡的类型
转子不对中故障的频谱
输入轴
啮合频率 GMF
上边频
下边频
2X
根据相应的国际标准、国家标准、行业标准等， 如： ISO， GB， API 等。
以机器正常状态的振动值作为基数，自己和自己比。
与同类机器的振动值作比较。
相对法
类比法
确定报警值和危险值的方法
转机振动标准举例(轴承振动) I测量频率范围 10～1000Hz
电机
离心泵
PI
PO
1X 2X 频率
故障基本 频率6.71X
基本频率的 四个谐波
带滚动轴承的机械的频谱特点
不平衡
不对中
松动
滚动轴承故障频率
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50×R Frequency in order
mm/s pk
利用频谱分析实施振动故障监测
利用频谱分析实施振动故障监测频谱分析是一种通过将信号转换为频域表示来分析信号的技术。
在振动故障监测中，频谱分析被广泛应用于检测旋转机械设备的振动异常，以实现故障的及早发现和预防。
振动传感器通常用于收集振动信号数据，并将其转换为电信号。
收集到的振动信号数据包含了由于设备运行和故障引起的各种频率成分。
频谱分析通过将时间域振动信号转换为频域振动信号，可以提取出这些频率成分，从而实现对振动故障的监测和分析。
在频谱分析中，首先需要对原始振动信号进行采样和量化，然后利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号。
傅里叶变换将时域信号分解为一系列正弦波的叠加，每个正弦波对应一个频率成分。
通过对频域振动信号进行分析，可以得到各个频率成分的振动幅值和相位信息。
对于一个正常运转的设备，其频谱图像通常呈现出一些固定的频率峰值。
这些频率峰值对应着设备在运转时产生的振动信号。
而当设备发生故障时，比如轴承磨损、不平衡、松动等，会导致振动信号中出现新的频率成分或原有频率成分的幅值变化。
通过对振动信号进行频谱分析，可以检测到这些异常频率成分，并进一步对故障进行诊断和判断。
除了频谱图像的可视化展示，还可以通过计算特征参数来评估振动信号的异常程度。
常见的特征参数有峰值指标、能量指标、峰值因子、峭度指标等。
这些特征参数可以提供更多关于故障类型和程度的详细信息，有助于更准确地确定故障原因和采取相应的维修措施。
利用频谱分析实施振动故障监测可以带来许多好处。
首先，频谱分析可以帮助提早发现设备的潜在故障，避免故障的进一步恶化和设备的停机维修。
其次，频谱分析可以准确地确定故障的类型和程度，为维修工作提供有针对性的指导。
此外，频谱分析还可以监测设备的健康状况和性能变化，从而优化设备的运维管理和维护计划。
总之，利用频谱分析实施振动故障监测是一种高效、准确的方法，可以帮助企业保障设备的正常运行，降低故障维修的成本，提高设备的可靠性和可用性。
随着技术的不断进步，频谱分析在振动故障监测领域的应用将会越来越广泛。
旋转机械的共振与油膜振荡,附案例说明
共振有的旋转机械在启动升速过程中，当达到某个（或某些）转速时，有时会出现振动急剧增大的现象。
有的机器甚至在工作转速下也会产生比较剧烈的振动。
这有可能是转子处在临界转速下运行而发生共振所致。
机器设备上的每个零部件都有自己的“固有频率”（又称自振频率）。
当机器的转速等于固有频率时，就发生共振。
所以，当机器在某一转速下振动增大时，就要识别是否存在共振。
若属共振，只要改变转速（增大或减小），振幅就会下降。
所以通过三维功率谱分析很容易确诊。
另外，在设备运行时，由于工作系统内存在有与转速同步的激励源，就会产生类似于共振的“拍振”。
比如有台大型水泵的排出管段上截面突然改变而形成流体脉动，其频率与转速十分接近，那么就会产生类似共振的强烈振动。
不过这种现象不会长存，而是处在不断的变化之中。
还有，故障信号的谐波有时也是产生共振的一个因素，即“谐波共振”。
谐波一旦消失（比如故障消除后），谐波共振也就不存在了。
油膜振荡有些高性能机械，如蒸汽涡轮机、汽轮发电机、离心压缩机、高速离心泵等，它们的转子系统多属于高速轻载。
由于设计或使用方面的原因，轴承容易发生油膜不稳定性，在某种工作状态下，有可能发生高速滑动轴承特有的故障——油膜振荡。
为了诊断油膜振荡故障，需要了解油膜振荡产生的条件、故障特征及处理方法。
1）产生条件a）油膜振荡发生在高速运行的设备上，通常转速频率大于转子一阶临界转速2倍以上；b）只出现在使用压力油润滑的滑动轴承上。
2）初始现象滑动轴承发生的油膜振荡，是轴颈的涡动运动与转子自振频率相吻合时发生的大幅度共振运动。
往往来势很猛，瞬间振幅突然升高，很快发生油膜破裂，引起轴颈和轴瓦间互相摩擦，并发生强烈的吼叫声。
如果处理不及时，会严重损坏轴承和转子。
3）频率特征油膜振荡最重要的标志是它发生时的振动频率（Hz）接近转频的一半，即：f=（0.43~0.48）fr某石油化工厂有一台离心式冷冻压缩机，自更换轴承架和主轴瓦以后，曾试车38次，均由于机器出现强烈振动和吼叫声而告失败。
轴心轨迹图,频谱图在旋转机械故障分析中的应用
轴心轨迹图,频谱图在旋转机械故障分析中的应用
轴心轨迹图和频谱图是旋转机械故障分析中常用的工具，它们可以帮助工程师诊断和分析机械故障，采取相应措施修复或替换部件。
轴心轨迹图是通过在机械旋转轴上安装传感器并记录振动数据，然后将数据绘制成轨迹图。
通过观察轨迹图的形状和特点，可以判断机械旋转部件的偏心、松动、挠曲等故障情况。
例如，如果轨迹图呈现出椭圆形状，可能表示旋转部件存在偏心或松动等问题。
频谱图是通过将振动信号转换为频率域的图像来进行分析。
它可以提供振动信号在不同频率下的幅值信息，帮助工程师识别出故障频率所对应的谐波分量。
通过观察频谱图中的峰值和特征频率，可以判断机械故障类型，如轴承故障、齿轮故障等。
此外，频谱图还可以进行频谱包络分析，用于监测机械故障的进展情况。
综合使用轴心轨迹图和频谱图可以提高故障分析的准确性和效率，帮助工程师及时发现和解决旋转机械的故障问题，确保其正常运行。
振动测量及频谱分析PPT
爆震测量
17.02.2024
11
七、振动的频谱分析及仪器
测量时域图形用的是示波器,测量频域 图形用频谱仪.
时域图形
17.02.2024
12
频谱仪
频域图形 频谱图
频谱图或频域图：它的横坐标为频率f,纵坐标可 以是加速度,也可以是振幅或功率等.它反映了在频率 范围之内,对应于每一个频率分量的幅值.
海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海 浪变化的数据,并传送到信息浮标,由信息浮标发送到 气象卫星,再从气象卫星传送到卫星地面站.
17.02.2024
23
气象接收及 发射天线
振动压力 传感器
1深7.02海.20地24 沟
6000m海底
浮标
24
17.02.2024
25
本章作业 P108：2、3
17.02.2024
a时域波形 b频域波形
21
爆破振动记录仪 打印机
17.02.2024
22
海啸预警系统
地震是引发海啸的主要原因之一.地震中断层移动 导致断层间产生空洞,当海水填充这个空洞时产生巨大 的海水波动.这种海水波动从深海传至浅海时,海浪陡 然升到十几米高,并以每秒数百米的速度传播.海浪冲 到岸上后,将造成重大破坏.
第六章：第四节 振动测量及频谱分析
一、振动的基本概念
振动可分为机械振动、土木结构振动、运输 工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等.
从振动的频率范围来分,有高频振动、低频振 动和超低频振动等.
从振动信号的统计特征来看,可将振动分为周 期振动、非周期振动以及随机振动等.
17.02.2024
1
地震的巨大威力
17.02.2024
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
F 是防止事故和计划外停机的有效手段。
F 是设备维修的发展方向。
简易诊断和精密诊断
状态监测（简易诊断）
故障诊断（精密诊断）
内容：
内容：
识明作别确出有故故无障障故严趋障重势程分度析http://www.immot确确提or定定出.cn故故维障障修部原建位因议
由设备维修人员在现场进行
由设备诊断人员在现场或中 心进行
★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。
★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。
★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
简谐振动的三要素
偏描振频离述幅率平振Af 衡动((FA位的rmeq置快pulei的慢tnucd最。ye))大单值位。为ht描次tp述/:秒/振/(动Hwzw的)w.规或im模次m。/o分to(rc./cminn) 。
给出消除故障的措施。防止发生同类故障。
停产一天的损失有多大？
33三000万峡M吨2W号化发水肥电轮装机机置组组7h0t损t损0pM失:失/W/电化w停w7肥w2.机0i1m万04m0小ok0tWto时，rh.损，cn失约约￥￥￥411054004万万万元元元
先进维修制度的作用
C 保证机器精度，提高产品质量
什么是振动？
什么是振动频率？
考察上图可见，在记录纸上画出的振动轨迹是一条有一定幅值的、 比较标准的正弦曲线。由振动的周期（T）可以计算出振动的频率。如 下图所示：频率的单位是用CPM或用Hz表示（1Hz＝60 CPM）。
状态监测和故障诊断的过程
正常
开始
参数
维修
检测
搜集 征兆
htt状 判p:态 别/正常 /www异常 .i故 原mm障 因ot定 分or位 析.cn
不
可
趋势 分析
决策
尚
可
定期检测
缩小故障范围
状态监测和故障诊断的作用
C 监测与保护
C C
分处监判析理测断与与机故诊预器障断防工性作质状、ht态程tp。度:/发和/w现部ww故位.i障。mm及分ot时析o报r故.警c障n，原并因隔。离故障。
变转速：波德图和极坐标图、三维频谱图、坎贝尔图、
轴心位置图
典型机械故障特征及频谱图
现场动平衡原理
诊断实例
状态监测和故障诊断
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，
通过各种手段，掌握设备运行状态，
判并定预产测生、h故预tt报障p:设的//w备部ww未位.i来和mmo的原to状因r.态，cn。
图6 振动波形的是一个振动部件相对于机器的另一个振动部件在某一固定 参考点处的相对移动。也就是说振动相位是某一位置处的振动运动相对 于另一位置处的振动运动，对所发生位置变化程度的度量。振动相位是 一个很有用的设备故障诊断工具。如下图所示，给出了两个彼此同相位
的现代化水平。 1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。
★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。
★ ★ ★ ★
油无压强力度液损：：（检适适铁 测用用谱 ：于于采）液工用h：t压程物t适p系结理:用/统构化/于w、、学w齿w流起方.轮i体重法m箱m机机，o、械械t用o设、、于r备.内锻关c润n燃压键滑机机零系和械部统液等件、力。的电耦故力合障变器检压等测器。。等。
图1 质量块位于平ht衡tp位:/置/且ww没w.有i任mm何ot力or的.作cn用
振动传感器安装在轴承座上，传感器将拾取振动信号，并将此 振动信号通过电缆线传入到振动分析仪，如上图所示，这个在机器 轴承座上测量振动的过程可模型化为一个质量块悬挂在弹簧上。在 没有力的作用之前，它一直保持静止处于平衡位置处。
振动的基础知识及振动测量
状态监测与故障诊断概述
简谐振动三要素
振动波形
频 旋 传 基 旋 定率 转 感 频 转 转h分 机 器 分 机 速tt析 械 及 量 械 ：p:和 振 其 幅 的 波//频 动 选 值 振 形ww谱 测 用 和 动 图w.图 量 相 图 、i框 位 示 频mm图 的 谱ot测 图or量 、.cn轴心轨迹
什么是振动
当有一个作用力施加在质量块上时，如向上托起质量块，如图 二所示，质量块向上运动，弹簧在这个力的作用下被压缩。
图2 质量块被一个向上的力激励
图3 撤除作用力后质量块的响应
一旦这个质量块达到上部极限位置时，撤除作用力，质量块开 始下落。质量块将下落通过平衡位置而继续向下运动到它的下部极 限位置处如图三所示。
C C C
减减防少少止意维事h外修故ttp停时，://车间杜ww引和绝w.i起维灾mmo的修难to生r费性.c产用故n 损（障失人力和财力）
C 改善环境，改善企业形象
投资获得最大和最长远的回报
国家有关的条例摘录
逐步采用现代故障诊断和状态监测技术，发展以状态监测为基
础备的状企预态业知监应维测当修为积体基极制础采19。的用83设h先年t备t进国p维:的家/修/设经w方w备委w法.管《i，m理国m不o方营t断o法公r提.和交c高n维设设修备备技管管术理理，试和采行维用条修例以技》设术
x
周期 T = 1/f 为每振动一次所需的时间，单位为秒。
圆频率 ω = 2π f 为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒
初相角 ϕ (Initial phase)
描述振动在起始瞬间的状态。
什么是振动？
振动就是机器或机器零件从其平衡位置所做的往复运动。 振动有三个重要的可测量的参数：幅值、频率、相位。
什么是振动？
当质量块达到下部极限位置时，它将停止向下运动，而再次改 变方向通过平衡位置处移动到上部极限位置；然后停止而再返回到 下部极限位置。
图4 对施加的激励力连续响应 图5 在恒速运动的记录纸上记录质量块的振动
如果将一只铅笔固定在这个作往复运动的质量块上，然后将记 录带靠近它，这时质量块的振动响应就会被记录下来。