常见设备故障特征分析 (DEMO)

常见设备故障特征分析

一、不平衡

当转子质量中心偏离旋转中心时出现不平衡。造成不平衡的原因通常是：

●装配不当；

●转子上有附加物生成；

●转子质量磨损；

●转子破裂或丢失部件；

●转子初始弯曲；

●转子热态不平衡；

●联轴器不平衡等；

转子不平衡的故障特征：

1.静不平衡

1)振动同相，且相位稳定。

2)在一阶临界转速下，振幅与转速平方成正比。

3)1×RPM占主导位置。

4)可在转子重心处加重校正。

5)转子两侧轴承水平振动相位差约为0，垂直方向也如此。

6)每个轴承的水平和垂直方向的振动的相位差约为90°。

2．偶不平衡

1)振动反相。

2)在一阶临界转速下，振幅与转速平方成正比。

3)1×RPM占主导位置。可能引起较大轴向振动。

4)必须在至少两个平面加重才能校正不平衡。

5)转子两侧轴承水平振动相位差约为180°，垂直方向亦如

此。

6)每个轴承的水平和垂直方向的振动相位差约为90°。

3．动不平衡

1)是静不平衡和偶不平衡的合成。

2)振动的时域波形为正弦波。

3)频谱中基频有稳定的高峰，谐波的能量集中于基频，而其

它的倍频振幅很小。

4)径向振动大。

5)必须在至少两个平面加重才能校正不平衡。

6)转子两侧轴承同相振动相位差在0至180°之间，但两侧

轴承之间水平方向的相位差约等于垂直方向相位差。

7)每个轴承的水平和垂直方向的振动的相位差约为90°。

8)由于通常轴承水平方向的刚度较小，振动幅值较大，使轴

心轨迹成为椭圆形。

9)振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感。

10)当转速小于临界转速时，基频振幅随转速的增加而增大；

当转速大于临界转速后，转速增加振幅趋于一个较小的稳定值；当转速接近临界转速时，机器发生共振，振幅具有最大峰值。这是不平衡的重要特征。

4．悬臂转子的不平衡

1)悬臂转子不平衡同时引起较大的轴向和径向的1×振动。

2)轴向振动倾向于同相，而径向相位不稳定。（两端轴承同

方向）

3)两轴承之间水平方向的相位差约等于垂直方向的相位差。

4)悬臂转子通常既有力不平衡也有偶不平衡，通常在至少两

个平面加重才能校正不平衡。

二、不对中

1.转子径向振动出现1×、2×、3×RPM 分量，并以2×为

主。不对中越严重，2×所占比例越大。

2.当不对中不严重时，有时也会以1×为主。（与联轴器的

类型和结构也有关系）

3.存在角度不对中时会产生较大的轴向振动1×、2×、3×

RPM 分量。一般以1×为主。

4.平行不对中联轴器两端的振动反相，即相位差为180°；

5.角度不对中引起联轴器两端径向的振动同相，即相位差为

0°；联轴器两端轴向同方向测点的振动反相，即相位差为180°；（若轴向测点方向相反，相位差为0°）

6.2×通常大于1×RPM，但两者的关系与联轴器类型和结构

有关。（刚性、或柔性连接）

7.严重的不对中会引起工频的多次谐波（4×∽8×），但通

常不会象松动那样产生较高的地脚能量。

8.不对中典型的轴心轨迹为香蕉形，正进动。

9.时域波形稳定，每转出现1个、2个或3个峰（1x、2x、

3x），无大的加速度冲击现象。

三、轴弯曲

实质上，轴弯曲引起的强迫振动与转子质量不平衡引起的强迫振动是相同的。因此，它的振动频率以轴频为主，并伴有幅值不大的两倍及三倍轴频成分。

轴弯曲特征频率：

1.轴弯曲引起较高的轴向振动；

2.转子两端轴承的轴向振动的相位差约为180°；（中部出现

弯曲）

3.若弯曲在转子中部，通常1×振动大（不平衡特征）。若弯

曲靠近联轴器则2×大（不对中特征），注意轴向振动相位的校正。

4.可用百分表检查轴弯曲情况。

四、转子偏心

1.两个转子的轴心连线方向的1×振动较大。

2.水平方向和垂直方向的相位差不是0就是180度。

3.无法用平衡的方法解决问题。

五、轴承不对中

轴承不对中时径向振动较大，有可能出现高次谐波，振动不稳定。

六、轴承歪斜

1.引起较大的轴向振动。

2.轴承上下左右位置的轴向振动反相。(即位相差)

七、机械松动

机械松动分为结构松动和转动零部件松动。由于结合面上有间隙，系统将发生不连续的位移。由松动产生的振动频率，根据其松动部位不同，可能是转轴频率、系统的最低阶临界频率、箱体、支座及基础的共振频率等。一般频率都较低。各种松动机理及特征：

(一)设备结构松动

1.径向（特别是垂直方向）振动大。

2.一般特征频率为转子的转频。

3.轴向振动小或正常。

4.由于其质量及刚度大，不易产生地脚能量（随机振动）。

（二）部件的松动

1.比较容易产生工频及其谐波。具有非线性的特征。

2.一般刚度较大，地脚能量（随机振动）较小。

3.时域波形杂乱，振动幅值不稳定。

（三）零件的松动

1.容易产生工频及其谐波，有时还会产生次谐波和分数谐

波。

2.一般相对来讲，质量较小，刚度也低，容易产生地脚能量

（随机振动）。

3.时域波形杂乱，振动幅值不稳定。

八、摩擦碰撞

旋转机械有时会出现转动件与静止件的摩擦及碰击。这类故障的振动频率成分较为丰富。摩擦可以认为是对系统作宽频带的激励，其响应是具有一定幅值的临界转速频率及其谐频。当摩擦随转动而周期出现时，还会激发轴频成分。（略，详见有关内容）

九、共振

根据共振的定义，两个频率相差在±20%以内易发生共振。当机器受到冲击载荷时，机器就会按其固有频率进行振动，频谱图上将有一谱峰位于机器的固有频率处。如果机器中零部件的缺陷比较严重，则此固有频率还被缺陷的重复频率所调制而产生边频。

线性系统中振动的频率应等于激振力的频率，而激发力又是零部件故障产生的，因此测量了转轴组件的振动频率，就可以找到激发源。

与工频的关系产生的因素其他可能因素及备注

1 x RPM不平衡1.轴、齿轮、滑轮偏心

2.如果轴向振动高，存在轴不对中、轴弯曲

3.如果存在皮带工频，则皮带损坏

4.共振

5.往复力

6.电的问题

7.松动

8.软地脚、管子张力导致的变形

2 x RPM机械松动1.如果轴向振动高，存在不对中

2.往复力

3.共振

4.如果存在皮带2 x RPM，则皮带损坏

3 x RPM不对中通常存在混合不对中或轴向间隙偏大（松动）

低于1 x RPM油膜涡动（小于

1/2RPM）1.驱动皮带损坏

2.环境振动影响

3.次谐波共振

4.拍振

同步振动频率（交流电线频）电的问题电的问题包括转子条断裂、转子偏心、相间不

平衡、转子定子间隙不均

2 x同步振动频率扭转脉冲不常见，除非有激励共振发生

多次谐波（与工频有谐波关系）齿轮故障

空气动力

水力动力

机械松动

往复力

1.故障齿轮啮合频率

2.风机叶片通过频率

3.叶轮叶片通过频率

4.如果存在严重松动会产生2×、3×、4×或更

高的谐波振动

高次谐波（与工频没有谐波关系）相对摩擦

轴承问题

1.轴承振动振幅和频率不稳定

2.汽蚀、流体短路、紊流引起高频随机振动

3.轴承润滑不良（摩擦激励振动）

4.零部件摩擦

刚度低一般水平方向振幅大，垂直方向振幅偏小，主导频率一般是一倍频；

松动一般是垂直方向振幅大，水平方向振幅稍小或相近，主导频率一般是一倍频，其它频率分量很小；如果是地脚螺栓松动，主导频率将是0.5倍频（在一定条件下）。

当有软脚和弹性脚存在时，一般也会表现为较大的水平振动，而垂直方向较小，一倍频占主导。