旋转机械故障诊断-不平衡(精选)
旋转机械故障诊断
旋转机械故障诊断
旋转机械故障诊断主要是通过观察和分析机械运行过程中
的异常现象来判断故障原因。
以下是一些常见的旋转机械
故障诊断方法：
1. 震动分析：通过测量机械运行时的振动幅值和频率，分
析振动的特点和变化趋势，判断故障位置和类型。
常见的
故障类型包括不平衡、轴承损坏和轴承松动等。
2. 温度监测：通过测量机械的各个部件的温度，判断是否
存在过热的情况。
过高的温度可能是由于摩擦、润滑不良
或散热不良等原因引起的故障。
3. 声音分析：通过对机械工作过程中产生的声音进行分析，判断是否存在异响或噪音。
噪音可以是由于轴承损坏、齿
轮磨损或螺栓松动等引起的。
4. 润滑油分析：通过对机械润滑油的化学成分和物理性质
进行分析，判断是否存在金属粉末、水分或杂质等异常。
这些异常可能是由于零件磨损或润滑油质量不佳引起的故障。
5. 可视检查：通过对机械各个部件的外观进行检查，观察
是否存在磨损、裂纹或松动等现象。
这可以帮助诊断轴承、齿轮和联接件等部件的故障。
以上是常见的旋转机械故障诊断方法，诊断时可以结合多
种方法综合分析，准确判断和定位故障原因，以便及时进
行修复或更换有问题的部件。
旋转机械转子不平衡故障的诊断分析
旋转机械转子不平衡故障的诊断分析作者：马超来源：《中国高新技术企业》2014年第15期（湖南中烟工业有限责任公司吴忠卷烟厂，宁夏吴忠 751100）摘要：由于转子部件的质量产生偏心或者转子部件出现了缺损，导致了转子不平衡，这是一种旋转机械中最为常见的故障。
根据相关统计显示，有一半以上的故障与转子不平衡有关，对于旋转机械的影响非常大。
文章对目前旋转机械转子不平衡的故障诊断进行了分析。
关键词：旋转机械；转子不平衡；故障诊断；弯曲故障中图分类号：TF307文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0051-02近年来的工业化生产中，各种设备以及机械存在着一种非常明显的趋势，功能原理越来越多样化，而且设备大型化与连续化也非常突出，因此提高了生产效率，降低了生产成本，对于设备的工艺目标可以通过较低的消耗来实现。
但是机器设备一旦发生故障就会产生非常严重的后果，有时候甚至是灾难性的后果。
目前选择机械转子不平衡故障非常常见，为了有效地保障设备的安全可靠运行，对于其中存在的故障进行诊断将是非常关键的，现代化生产中不能局限于事故后的维修，更要进行故障前的诊断，因此对于旋转机械的转子不平衡故障的研究与诊断是非常有现实意义的。
1不平衡的原因1.1不平衡的原理由于转子受到材料质量在分布、加工以及误差和装配技术等长期运行中产生的各种不均匀磨损和腐蚀，进而形成的质量中心与旋转中心之间存在一定的偏心距，在工作过程中转子会长期受到周期性的离心力的干扰，动荷载对于轴承产生干扰，引起机器振动这种不规律的现象。
1.2故障的特征一般来说转子不平衡的故障引起的特征包括如下几个方面：首先，转子以及轴承由于不平衡故障会发生径向振动，转速频率在转子径向测点的频谱图上有着非常突出的峰值；其次，转速频率的告辞谐波具有很低的幅值，时域上的特征体现为波形接近于一种正炫波；再次，轴心轨迹由于转子与截面处相互垂直的俩个径点测振点之间，左右是相位差，因此成一个椭圆形或者圆形。
旋转机械常见设备故障
感谢聆听 请批评指正!
1. 原始时域波形的形状接近一个纯正弦波； 2. 振动信号的频谱图中，谐波能量主要是集中在转子的
工作频率（1X）上，即基频振动成分所占的比例很大， 而其它倍频成分所占的比例相对较小；
×××转子不平衡的波形频谱图
3. 在升降速过程中，当转速低于临界转速时，振幅随转 速的增加而上升。当转速越过临界转速之后，振幅随 转速的增加反而减小，并趋向于一个较小的稳定值。 当转速等于或接近临界转速时，转子将会产生共振， 此时的振幅具有最大峰值；
3. 动态不平衡
• 动态不平衡 ： –转子上可能同时存在着静态不平衡和偶不平衡，这种情 况称之为动态不平衡。
• 静态不平衡和偶不平衡的区分： –对于静态不平衡，在机器两端是同相的。对于偶不平衡， 机器两端的相位相差180度。然而，在大多数情况下，都 是动态不平衡（静态不平衡和偶不平衡的组合）。
4. 悬吊式不平衡
8. 在外伸转子不平衡情况下可能会产生很大的轴向振动。 在转子外伸 端不平衡时，支承转子的两轴承的轴向 振动相位相同；
9. 因介质不均匀结垢时，工频幅值和相位是缓慢变化的。
不平衡的分类
1. 静态不平衡
• 特征:径向1X波峰 （垂直或水平方向 上）。
• 静态不平衡 频谱图
特征:径向1X波峰（垂直或水平方向上） 如果机器失去平衡我们将得到频率等于转速的正弦时域波形，在转速 频率（1X）处有一个高峰。 最简单的不平衡模型是将转动轴的重心简化到一个点。这种不平衡称 为静态不平衡，因为即使是在旋转体不旋转的情况下也能够表现出来，如 果将其放在没有摩擦的轴承中间，重心位置将自动回转到最低位置。 静态不平衡将会在旋转轴的两个承载轴承上产生一个1X频率的作用力， 作用于两个轴承上的作用力的方向总是相同。从这两个轴承上采集到的振 动信号同相。
旋转机械故障诊断-不平衡
水龙
五、不平衡的故障诊断
2、力偶不平衡
轴的两端相位差为180°； 1X RPM总是占主导位置； 第一临界转速一下，振幅的变化与速度平方成正比； 同样也会引起轴向振动； 平衡需要在180°的两个平面进行。
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五、不平衡的故障诊断
水龙
3、动不平衡
轴的两端径向相位差为0°～180°之间任意角度； 1X RPM总是占主导位置； 两轴承水平方向相位差与垂直方向相位差相匹配； 当不平衡较为突出时，单个轴承上水平方向与垂直方向相位差大致为
旋转机械设备不平衡故障与分析
分析系统
水龙
1
概述
水龙
目2
不平衡类型
CONTENTS
录3
4
不平衡的机理分析 转子动平衡原理
5
不平衡的故障诊断
6
故障原因与治理措施
7
现场动平衡
8
不平衡故障诊断实例
一、概述
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不平衡是质量和几何中心线不重合所导致的一种故障状 态（质心不在旋转轴上），不平衡带来的后果是增加附 加载荷。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。
于零，运行初 的推移，振动 然后稳定
期振动值就处 逐步增大
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这样在把空间力系的平衡转化为两个平面汇交力系的平衡问题后，在选定的（A、B）平 衡面离心力汇交点上施加等效的校正力- FA和- FB ，使两平面内的惯性力之和分别为零， 该转子即达了新的平衡状态。
旋转机械的故障诊断
旋转机械的故障诊断1.不平衡不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的故障。
引起转子不平衡的原因是多方面的，如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；运行中联轴器相对位置的改变；转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；转子受疲劳应力作用造成转子的零部件（如叶轮、叶片、围带、拉筋等）局部损坏、脱落，产生碎块飞出等。
2.不对xx转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。
转子不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。
联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况。
平行不对中时振动频率为转子工频的两倍。
偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，以力图减小两个轴中心线的偏角。
轴每旋转一周，弯矩作用方向就交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。
平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。
轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和轴中心位置的偏差。
轴承不对中使轴系的载荷重新分配。
负荷较大的轴承可能会出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发生改变。
3.轴弯曲和热弯曲轴弯曲是指转子的中心线处于不直状态。
转子弯曲分为永久性弯曲和临时性弯曲两种类型。
转子永久性弯曲是指转子的轴呈永久性的弓形，它是由于转子结构不合理、制造误差大、材质不均匀、转子长期存放不当而发生永久性的弯曲变形，或是热态停车时未及时盘车或盘车不当、转子的热稳定性差、长期运行后轴的自然弯曲加大等原因所造成。
转子临时性弯曲是指转子上有较大预负荷、开机运行时的暖机操作不当、升速过快、转轴热变形不均匀等原因造成。
转子永久性弯曲与临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障的机理是相同的。
转子不论发生永久性弯曲还是临时性弯曲，都会产生与质量偏心情况相类似的旋转矢量激振力。
4.油膜涡动和油膜振荡油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承中由于油膜的动力学特性而引起的一种自激振动。
旋转机械故障诊断-不平衡
6.1 转子不平衡故障诊断
• 转子运动的力学模型
6.1 转子不平衡故障诊断
• 转子在低速时，G在C的外侧，且O、C、G三点成一直线。当不计圆盘 重力影响和系统阻尼时，转子受到的离心力m(e+δ)w2与弹性恢复力k δ相 平衡，即可得到圆盘处的动挠度公式：
w e w 2 ew n 2 k w2 1 w m w n
6.1 转子不平衡故障诊断
• 6.1.4.2 转子运行中的不平衡 • 转子在运行过程中的不平衡，可分两类情况：
• 为转子弯曲 • 原始平衡状态破坏
• （1）转子弯曲
• 永久性弯曲 • 临时性弯曲
6.1 转子不平衡故障诊断
• a、临时性弯曲 • 指转子因外部环境影响或外力的作用而产生弯曲变形，这种变 形不需经过动平衡，而是只需采取一些简单的措施（如经过低 速长时间盘车方式）或改变操作方式即可减缓或消除不平衡振 动。 • 常见的临时性弯曲主要有下列几种情况。
• 6.1.4.1 固有质量不平衡 • 固有质量不平衡：是指转子在原始状态下已经存在的不平 衡，而与操作运行情况无关。 • 主要原因有：设计错误、材料缺陷、加工与装配误差、动 平衡方法不正确等问题。
6.1 转子不平衡故障诊断
• 固有质量不平衡将在转子上产生稳定的每转一次的转速频 率振动，在给定转速下其幅值和相位在短时间内一般不随 时间变化。 • 防治办法：改善转子的平衡状态来降低转子的激振力。 • 很多高速的大型机组，联轴节与转子之间正确的平衡方法 是很重要的。联轴节制造厂在出厂前一般都做了整体动平 衡，半联轴节应该紧紧配合在轴上与转子一起动平衡，但 是转子动平衡时不允许在联轴节中间套或半联轴节上再去 重或配重，否则将破坏整个轴系的平衡状态，产生新的不 平衡。
旋转机械转子不平衡故障诊断与处理
作者 简介 张玲 （ ９ ５ ），女 ，辽宁辽阳人 。大学本科 ， １８一
Ｒ Ｍ管理 工程师 ，在 中国石油辽 阳石 化公司生产监测部机械技术 Ｃ 研究所工作 。
５ 一 一 故障诊断 ８
．
２ ２第 备 石１ 化 设 ０和 工 油年
１ 卷 ５
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图２
图３
第３ 期
． ７． ５
旋转机械转子不平衡故障诊断与处理
张玲
（ 中国石油辽阳石化分公司生产检测部 ，辽宁 辽阳 １ １０ ） ３ １０
［ 要］通过一个转子不平衡故障诊断的实例，证 实 了故 障特征 方法判 断旋转机械转子不平衡故障的有效性。 摘 ［ 关键词］旋转机械 ；转 子不平衡 ；故障诊断；有效性
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 。据 统计 ，旋 转机械 约 有７％的故障 与转 子 ０ 不平 衡 有 关 。 因此 ，对 不平 衡 故 障 的研 究 与 诊 断 最具 实际 意义 。
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图１ 转 子力学模型
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旋转机械故障诊断-不平衡
6.1 转子不平衡故障诊断
• 6.1.3 转子不平衡振动的故障特征 • 转子的不平衡振动是在周期性离心力干扰下产生的强迫振动，转 子每旋转一周，离心力经过转子或轴承上的某一点处产生一次扰 动，在测点处就有一次振动响应，因此它的振动频率就是转子的 转速频率，即
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• 或
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6.1
转子不平衡故障诊断
• 6.1.1转子不平衡的概念
• 旋转机械的转子不平衡是指：转子受材料质量、加 工、装配以及运行中多种因素的影响，其质量中心 和旋转中心线之间存在一定量的偏心距，使得转子 在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生 动载荷，从而引起机器振动的现象。 • 把旋转体质量沿旋转中心线的不均匀分布叫做不平 衡，由此引起的机器振动或运行时产生的其他问题 称为不平衡故障。
• • • • • m—转子质量，kg； G—转子重量，N； g—重力加速度，g=9.81m/s2； e—偏心距，m； n—转速，r/min。
• 力 F 通过转轴作用在轴承上，使轴承承受附加动载荷， 引起转子或轴承的不平衡振动。
6.1 转子不平衡故障诊断
• 例：m=10kg，偏心距e=0.2mm，当转速n=6000 r/min时，不平衡质 量所产生的离心力的大小为：
• 现象：
• 改造后的转子出现了振动超标，靠近齿轮箱一侧的振动测点VI3 75、VI376的振幅达到60um，此后又上升至90um左右。
• 特征：
• 信号分析显示振动频率中工频成分占绝对优势。 • VI375、VI376的轴心轨迹为椭圆
6.1 转子不平衡故障诊断
• 结论：
• 确认是转子不平衡引起的振动。
6.1 转子不平衡故障诊断
• 6.1.4.2 转子运行中的不平衡 • 转子在运行过程中的不平衡，可分两类情况：