振动讲义故障实例分析
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
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
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其振动故障的诊断对于设备的正常运行至关重要。
本文将介绍汽轮发电机组的振动故障诊断方法，并列举相关的案例分析，以提供参考和借鉴。
1. 振动故障的定义振动是指物体在运动过程中产生的周期性的机械波动，而振动故障则是指汽轮发电机组在运行过程中产生的异常振动现象。
振动故障可能导致设备的损坏、性能下降甚至停机，因此需要及时诊断和处理。
2. 振动故障的诊断方法振动故障的诊断可以采用多种方法，常见的包括：(1) 振动信号的采集与分析：通过在汽轮发电机组上安装振动传感器，采集振动信号，并通过信号分析软件对振动信号进行频谱分析、波形分析等，以判断故障类型和严重程度。
(2) 振动信号的比较与参照：将汽轮发电机组的振动信号与正常工况下的参考振动信号进行比较，通过比对差异来诊断故障。
(3) 振动特征参数的提取与分析：通过对振动信号进行特征参数提取，如振动幅值、频率、相位等，进一步分析故障类型和原因。
(4) 振动信号与其他信号的关联分析：将振动信号与其他信号，如温度、压力等进行关联分析，找出振动故障的可能原因。
3. 振动故障的案例分析3.1 轴承故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现明显的振动，经过诊断发现是轴承故障导致的。
通过更换轴承，振动问题得到解决。
3.2 不平衡故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现严重的振动，经过诊断发现是转子不平衡导致的。
通过进行动平衡处理，振动问题得到解决。
3.3 轴间不对中故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是轴间不对中导致的。
通过调整轴间对中，振动问题得到解决。
3.4 齿轮故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是齿轮故障导致的。
通过更换齿轮，振动问题得到解决。
3.5 基础刚度不足故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是基础刚度不足导致的。
通过增加基础刚度，振动问题得到解决。
设备故障的振动识别方法及其实例分析
设备故障的振动识别方法及其实例分析引言在工业生产和设备运行过程中，设备故障是不可避免的问题。
而振动识别方法是一种常用的故障诊断手段，通过监测设备振动信号来判断设备的健康状态。
本文将介绍振动识别方法的基本原理，并通过实例分析来说明其在故障诊断中的应用。
振动识别方法的基本原理振动信号是指设备在运行过程中由于不平衡、机械间隙、磨损等原因产生的机械振动信号。
振动识别方法通过对振动信号进行采集、处理和分析，来判断设备的工作状态和存在的故障。
振动信号的采集振动信号的采集可以通过加速度传感器或振动传感器来实现。
这些传感器会将振动信号转化为电信号，并传送给振动分析设备进行后续处理。
振动信号的处理振动信号的处理包括滤波、特征提取和特征选择等步骤。
滤波主要是通过去除噪声和干扰信号，提取出设备故障产生的特征信号。
特征提取是指通过数学方法将振动信号转化为一组特征参数，用于描述设备的振动特性。
常用的特征参数有时间域特征（如均值、方差、峰值等）、频域特征（如功率谱密度、频率谱等）和小波变换特征等。
特征选择是指从提取的特征参数中选择出与设备故障相关性较高的特征进行分析。
常用的特征选择方法有相关性分析、方差分析和主成分分析等。
振动信号的分析振动信号的分析可以通过传统的统计分析方法和机器学习方法来实现。
传统的统计分析方法包括峰值分析、频谱分析、相关性分析等。
这些方法通过对特征参数的分析，来判断设备是否存在故障。
机器学习方法则是通过建立模型来实现振动信号的分类和识别。
常用的机器学习方法有支持向量机（SVM）、决策树、神经网络等。
这些方法可以通过训练样本集来学习设备的正常工作状态和不同故障状态的振动特征，从而实现振动信号的自动分类和识别。
振动识别方法的实例分析以下是一个通过振动识别方法进行设备故障诊断的实例分析。
假设有一台电机，在运行过程中产生了明显的振动。
我们通过加速度传感器采集了电机的振动信号，并对振动信号进行了滤波和特征提取。
汽轮发电机组振动故障诊断及案例
汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其工作过程中可能出现振动故障。
振动故障会对设备的正常运行产生严重影响，因此进行振动故障的诊断和处理具有重要意义。
下面将列举一些关于汽轮发电机组振动故障诊断的案例。
1. 振动频率突然增大：在汽轮发电机组运行过程中，突然出现振动频率增大的情况。
经过检查发现，发电机组的轴承出现损坏，导致轴承摩擦不均匀，进而引起振动频率的增大。
解决方法是更换轴承并进行润滑。
2. 振动频率突然减小：在汽轮发电机组工作中，振动频率突然减小。
经过检查发现，发电机组的风扇叶片出现松动，导致不稳定振动。
解决方法是重新固定风扇叶片。
3. 振动幅值异常增大：在汽轮发电机组运行过程中，振动幅值突然增大。
经过检查发现，发电机组的基础螺栓松动，导致机组整体不稳定，振动幅值增大。
解决方法是重新紧固基础螺栓。
4. 振动频率出现谐振：在汽轮发电机组运行中，出现振动频率与机组自身固有频率相同的谐振现象。
经过检查发现，机组的结构刚度不足，导致谐振频率与机组自身频率相同。
解决方法是增加机组的结构刚度。
5. 振动频率与转速相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与转速呈线性关系，振动频率随转速增加而增加。
经过检查发现，机组的动平衡出现问题，导致振动频率与转速相关。
解决方法是进行机组的动平衡调整。
6. 振动频率与电流相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与电流呈线性关系，振动频率随电流增大而增大。
经过检查发现，机组的电机绝缘出现问题，导致电流异常，并引起振动频率的变化。
解决方法是更换电机绝缘材料。
7. 振动频率与负载相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与负载呈线性关系，振动频率随负载增加而增加。
经过检查发现，机组的轴向间隙不合适，导致振动频率与负载相关。
解决方法是调整轴向间隙。
8. 振动频率与温度相关：在汽轮发电机组运行中，振动频率与温度呈线性关系，振动频率随温度升高而增加。
经过检查发现，机组的冷却系统出现故障，导致温度升高并引起振动频率的变化。
振动故障机理及案例资料
通频 152
工频 119∠273° 测点故障
26.7
20.1∠172°
转子质量不平衡
案例2：200MW机组现场动平衡
转子质量不平衡
2009年1月，机组在运行过程中发生发电 机转子漏水事故，随即停机检修。 检修后转子应返回制造厂进行高速动平 衡，考虑到工期及费用的因素，决定采 用现场低速动平衡，机组启动后再进行 现场高速动平衡。
动静碰磨
在盘车检查时，发现5瓦外侧裸露轴段有 一处灼烧痕迹，用手摸可以明显感觉到 发热。在此处打百分表测量也显示，轴 颈晃度较大，达到60μm，高于启动前的 测量值30μm。因此可以确定在5瓦处， 轴颈与油挡发生了较为严重的碰磨。
动静碰磨
5号轴承的油挡采用的是尼龙材料，而不是以 往常用的金属材料，因此安装时忽略了发生严 重碰磨的可能性，将动静间隙留得较小。在机 组启动后，转子随即与油挡发生碰磨。由于此 处转子轴颈较粗，在低转速下，其轴颈表面线 速度也比较大，因此碰磨情况比较严重，导致 转子局部产生高温，发生热弯曲，进一步加重 了碰磨。最后导致轴承振动迅速增大而跳机。
转子在工作转速下发生碰磨
故障机理：此类故障一般发生在机组带 负荷运行过程中，由于运行操作不当， 加负荷过快，使金属温度变化较快，各 部件膨胀变形不均匀，局部动静间隙消 失，产生摩擦。同时，某些转子的二阶 临界转速较为靠近工作转速，转子摩擦 变形后激起较大的二阶模态振动，严重 时会导致跳机。
转子在工作转速下发生碰磨
部件飞脱
故障机理： 转子在运行时，部件突然飞脱，产生较 大的不平衡力，转子振动突然增大。 部件飞脱后，有可能伴随产生碰磨故障。 一般情况下，振动突变后，转子振动维 持在较高水平并网发 电，此时低压转子前轴承振动偏大。在 加负荷至约300MW时，低压转子振动增 大，随后降低负荷，一段时间后振动降 低，随后再次加负荷，转子振动持续增 大，约十几分钟后跳机。
振动讲义故障实例分析
碰摩故障分析
动静碰摩相对改变了轴系的支承刚度，动静部件存 在相互作用，摩擦脱离相互作用消失。碰摩瞬间增大了 转子的支承刚度，脱离时刚度减小，转子刚度在接触与 非接触两者之间变化，变化的频率就是转子的涡动频率。 转子横向自由振动与强迫旋转振动、涡动叠加产生复杂 振动使摩擦振动具有典型的非线性特征。碰摩特征既有 低频成份，也包含2x，3x等高次谐波分量及分数谐波振 动。转子在超过临界转速时，如果发生整周连续接触摩 擦，将会产生一个很强的摩擦切向力，可引起转子的完 全失稳，这时转子的振动响应中具有振幅很大的次谐波 成份。除此之外，还出现基频与谐波频率之间的和差频 率，这些取决于转子自身的固有频率。若转子进动方向 由正向涡动变为向涡动，则表明转子发生了连续接触摩 擦。
0.8
0.4
0.5x 1.5x
0 0
0.9
2x 3x
200
400
Frequency (Hz)
Speed=3518rpm
0.6
600
Amplitude (um)
3.2
1x
Speed=3480rpm
2.4
1.6
0.8
0.5x
0 0
1.5x 2x
200
400
Frequency (Hz)
600
0.3
分别从3个测点采集的频谱图
Amplitude (um)
0
0
200
400
600
Frequency (Hz)
实验现象分析：
在轴刚开始发生摩擦接触的情况下，由于转子的不平衡 或转子的弯曲，振动仍以基频为主，其它（2x，3x）分 量一般并不大，基频幅值高于2x，3x分量；
随着摩擦的扩展，基频幅值有所下降。转速在3800rpm 时加重摩擦力，时域波形出现单边“削波”。并有可能 出现1/2x和3/2x谐波，以及明显的6x，7x和8x非线性分 量；
齿轮故障的振动诊断及案例分析
齿轮故障的振动诊断及案例分析摘要：齿轮故障通常具有相似的现象，即振动和噪声明显增加，但产生齿轮故障的原因却很难从表象作出判断。
本文从振动分析的角度阐述齿轮振动的时域与频域特征，并结合实测案例进行分析。
关键词：齿轮故障；振动特征；时域；频域；案例分析齿轮传动的常见故障有齿断裂，齿磨损，齿面疲劳（点蚀、剥落）和齿轮安装不当。
由结构和工作时受力条件决定，齿轮传动的振动信号较为复杂，故障诊断需同时进行时域与频域分析。
齿轮工作过程中的故障信号频率基本表现为两部分，一为啮合频率及其谐波（高频部分）构成的载波信号；二为低频成分的幅值和相位变化所构成的调制信号。
1.啮合频率及其谐波当轮齿进人或脱离啮合时，载荷和刚度均突然增大或减小，形成啮合冲击。
齿轮啮合频率为fm=f1•Zl=f2•Z2，当齿轮出现故障时，将引起啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
2.幅值调制和频率调制所构成的边频带(1）幅值调制。
幅值调制相当于两个信号在时域上相乘。
假定载波信号为g(t)，调制信号为e(t)，则调制后的时域总信号为X (t) =g (t) • e (t)将上式转换到频域上，则为X(f)＝G(f) •E (f).通常幅度调制的调制频率为旋转频率。
(2）频率调制。
齿轮的转速波动，若载波信号为A sin (2пfmt+φ0），调制信号为βsin2пfmt，频率调制可表示为x (t) =A sin[2пfmt +βsin (2пf1t )＋φ0]。
频率调制不仅产生围绕啮合频率fm的一族边频带，而且在相位信号中产生一个正弦波。
通常频率调制的频率为分度不均匀齿轮的转频。
实际上，齿轮故障中调幅与调频现象可能同时存在，因而在频谱上得到调幅与调频综合影响下形成的边频带。
3．由齿轮转频的低次谐波构成的附加脉冲齿轮的低频故障（不平衡、不对中等）也会对齿轮振动时域波形产生影响，但不会在齿轮频率两侧产生边频带。
4．由齿轮加工误差形成的隐含成分。
该成分的振动通常由加工机床分度齿轮误差造成，它对齿轮的整体运行影响很小。
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产生不平衡力的原因
材质结构不均，线膨胀系数不一样，由此产生 的弯曲，方向不一致。但目前振动大，以前运 行良好；热态时弯曲，冷态和盘车状态好，都 可以排除该原因。
热应力大，由于加工锻造、膨胀不均，排除的 方法同上。
未采取措施，重新启动现象重复，再现性很强。
打闸后测弯曲、汽缸管道膨胀、猫爪和振动偏移。
250
200
150
100
50
0
1#瓦振
2#瓦振
图1 中心孔进油振动变化趋势
振幅（微米）
冷态启动 升速到3000rpm
3000rpm76分 并网后20分 打闸停机 停机后5分 停机后1小时
结合现场实验进行原因分析，发现：
0.8
0.4
0.5x 1.5x
0 0
0.9
2x 3x
200
400
Frequency (Hz)
Speed=3518rpm
0.6
600
Amplitude (um)
3.2
1x
Speed=3480rpm
2.4
1.6
0.8
0.5x
0 0
1.5x 2x
200
400
Frequency (Hz)
600
0.3
分别从3个测点采集的频谱图
通过现场实验，发现振动频率1x占98%，确定为不平衡力引起 的普通强迫振动。
1 动刚度不足 2 现场中心不正 3 不平衡力 经动刚度测试，接合面振动小于3微米，排除了由于动刚度不 足引起的振动大。
3000rpm未带负荷时振动较小，且同心度引起的振动不随时间 变化，因此排除现场中心不正引起振动。
确定为不平衡力过大引起振动.
NCEPUBJ
接长轴
HP
IP
LP
3#轴承 4#轴承
发电机
图1 200MW转子机组结构示意图
现场记录的现象：
启 动 过 程 中 ， 6 0 0 rpm 时 ， 振 动 波 形 规 则，但有明显的毛刺；
1500rpm暖机，升速至2800rpm时域波形 较规则，基本无毛刺；
转速到达2950rpm，3瓦x方向和4瓦x方 向时域波形明显削顶
Amplitude (um)
0
0
200
400
600
Frequency (Hz)
实验现象分析：在轴刚Fra bibliotek始发生摩擦接触的情况下，由于转子的不平衡 或转子的弯曲，振动仍以基频为主，其它（2x，3x）分 量一般并不大，基频幅值高于2x，3x分量；
随着摩擦的扩展，基频幅值有所下降。转速在3800rpm 时加重摩擦力，时域波形出现单边“削波”。并有可能 出现1/2x和3/2x谐波，以及明显的6x，7x和8x非线性分 量；
1 转子动静碰摩
现场碰摩故障分析
背景介绍 某电厂200MW机组在轴承和其密封处的表
面发生了大面积整周摩擦，该汽轮机中、低 压转子之间有一段接长轴，和中低压转子采 用刚性连接，两个短轴也采用刚性联轴节连 接。短轴靠背轮出厂晃度达24um。转速上升 晃度增加，2150rpm时晃度达到53um，大修 发现短轴两测油挡间隙太小，短轴与油挡摩 擦，短轴弯曲达100um。
动力学分析碰摩运动伴有倍周期分叉和混沌运动， 且随转速的变化，周期运动和混沌交替出现。
2 中心孔进油
某厂100MW机组大修后冷态升速，监 测到以下征兆：
升速过程中振动不大，过临界转速时1，2瓦振动 均小于1丝，到达3000rpm下，三个方向振动均小 于2丝；
3000rpm稳定之后，振动最初变化不大，振动和 时间t的关系1小时16分1瓦29微米，2瓦16微米
碰摩故障分析
动静碰摩相对改变了轴系的支承刚度，动静部件存 在相互作用，摩擦脱离相互作用消失。碰摩瞬间增大了 转子的支承刚度，脱离时刚度减小，转子刚度在接触与 非接触两者之间变化，变化的频率就是转子的涡动频率。 转子横向自由振动与强迫旋转振动、涡动叠加产生复杂 振动使摩擦振动具有典型的非线性特征。碰摩特征既有 低频成份，也包含2x，3x等高次谐波分量及分数谐波振 动。转子在超过临界转速时，如果发生整周连续接触摩 擦，将会产生一个很强的摩擦切向力，可引起转子的完 全失稳，这时转子的振动响应中具有振幅很大的次谐波 成份。除此之外，还出现基频与谐波频率之间的和差频 率，这些取决于转子自身的固有频率。若转子进动方向 由正向涡动变为向涡动，则表明转子发生了连续接触摩 擦。
动静碰摩的实验研究
在转子模拟实验台进行接触碰摩，实验台如图所示。
键相 轴振
轴承
轮
瓦振
轴振
盘 轴承座 联轴节
轮盘
电动机
联轴节
底
座
电涡流传感器、速度传感器 208P DAIU
前置器
前置处理板
终端与输出设备
碰摩故障的实验现象
轴心轨迹
波形图
Amplitude (um)
1.6
1x
1.2
Speed=3845rpm
其他各轴振波形存在不同程度的削波
现场记录的现象 - II：
停机检查，短轴DC，DH两部分靠油档处，沿 周向1/3处磨有1-2mm的深沟，被磨处金属法 兰硬度下降。短轴两侧油挡全周磨损，3，4 轴承钨金右侧有较大的摩擦痕迹。
2950r/min时振动频谱图。出现明显的分数谐波1/2x、 3/2x、5/2x、7/2x分量以及3x，4x等分量。
现象分析：
在轻摩擦时除出现2x，3x等倍频分量外，还 出现了大量的低频成份。
随 着 碰 摩 的 加 剧 ， 摩 擦 力 的 作 用 占 主 要 成 份，大量的低频减少，
重碰摩时出现了n/2x分量，（n=1,3,5,7…） 以及2x，3x等高次谐波，
波形发生单边波峰“削波”。 频谱中的分数 谐波属非线性范畴，揭示出碰摩故障具有丰 富的非线性现象。
并网后20分1瓦45微米，2瓦87微米。进行刚度测 试，测量两个接合面振动小于3微米，说明接合良 好，但振动继续增大。
带负荷和不带负荷振动呈线性关系
随着时间的推移，振动有增大的趋势。
由于振动过大，打闸停机，降速过程中，出现强 烈振动，临界转速下振动1瓦110微米，2瓦200微 米；
推断转子产生热弯曲，停机后5分钟2瓦振动从20 丝降到5丝，1小时后振动消失，振幅降到2丝。
So, what’re the conclusions?
碰摩故障的判据
碰摩演化过程中，低频分量的出现是产生碰摩的 必要条件，特别是早期都伴有丰富的低频。
随着碰摩的发展，高频分量逐渐增大，出现>6x 的高频分量。
碰摩故障发展严重时，观察到分数谐波以及时域 波形单边“削波”，可以使碰摩更容易判断。