旋转机械设备常见故障特征分析
旋转机械的状态监测及故障诊断
同步振动：工作频率=激振频率。 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 一般采用滚动轴承
2）系统分类——以临界转速分类
⑵ 柔性转子系统--工作转速在一阶临界转速以上的 系统
判别依据：一般工作频率>100Hz的机械系统属于柔性转 子系统。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
4）旋转机械的转速检测
齿式轮盘测速 转速测量一般是在轴的测量圆周上设置多个凹槽
或凸键标己或者在轴上安装一个齿轮盘使每转产生多 个脉冲。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
5）轴向位移检测
测量转子的轴 向位移时，测量面 应该与轴是一个整 体，这个测量面以 探头中心线为中心。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
6）轴心轨迹测试
轴心轨迹非常直观地显示了转子在轴承中的旋转 和振动情况，是故障诊断中常用的非常重要的特征信 息。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
正向进动（轴转向与轴心轨迹 转向一致）----例如：转子不 平衡、不对中、油膜失稳产生 的亚同步涡动、内摩擦激发的 涡动等均为正向进动。绝大多 数为正向进动。
振动特点：振动频率（自激振动）<工作频率，并与一阶 横向自振频率有关。
自激振动：振动过程中，由于系统内部不断有能量输入而 产生的共振现象，在设备诊断中又称为亚同步振动。
一般采用滑动轴承。
两种系统振动特点比较
激振原因
频率与工作 频率的关系
强迫振动（刚性系统）
由于外部激振力 或激振位移引起的
振动频率与工作频率同步
1 旋转机械的状态特征参数与测试
3）旋转机械振动相位检测
旋转机械的测试信号及分析
旋转机械的测试信号及分析旋转机械是一类常见的工业设备，如发电机、风机、泵等。
在使用这些旋转机械之前，常常需要进行测试信号的产生和分析，以确保其正常运转和性能。
下面将介绍旋转机械测试信号的产生和分析方法。
首先是测量旋转机械的转速。
转速是旋转机械的一个重要指标，可以通过接触式或非接触式传感器来测量。
接触式传感器一般使用光电编码器或霍尔传感器，而非接触式传感器则可以使用激光测距仪或红外线测距仪等。
通过测量旋转机械的转速，可以了解其运行状态和工作效率。
其次是测量旋转机械的振动。
振动是旋转机械常见的故障指标之一，可以通过振动传感器来测量。
振动传感器一般使用加速度传感器或压电传感器等。
通过振动的测量和分析，可以了解旋转机械的动态性能和工作状态，及时发现和诊断故障。
另外是测量旋转机械的温度。
温度是旋转机械正常运行的一个重要指标，可以通过温度传感器来测量。
温度传感器一般使用热电偶或热敏电阻等。
通过测量旋转机械的温度，可以了解其热平衡状态和散热性能，预防过热和过冷引起的故障。
最后是测量旋转机械的功率。
功率是旋转机械的工作能力指标，可以通过功率传感器来测量。
功率传感器一般使用电流互感器或电压互感器等。
通过测量旋转机械的功率，可以了解其工作负荷和效率，并及时调整工作参数，以达到最佳工作状态。
针对旋转机械测试信号的分析，可以采用如下方法：首先是时域分析。
时域分析是对旋转机械测试信号在时间域上的变化规律进行分析，常常使用波形图观察信号的振幅、频率、周期等信息。
通过时域分析，可以了解旋转机械的动态性能和瞬态响应。
其次是频域分析。
频域分析是对旋转机械测试信号在频率域上的分布规律进行分析，常常使用功率谱图观察信号的频率成分和能量分布等信息。
通过频域分析，可以了解旋转机械的振动特性和频率分布，为故障诊断提供依据。
另外是相关性分析。
相关性分析是对旋转机械测试信号之间的关系进行分析，常常使用互相关函数或自相关函数来观察信号之间的相关程度。
《2024年旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》范文
《旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究》篇一一、引言旋转机械广泛应用于各种工业领域，如风力发电、航空航天、交通运输等。
然而，由于长时间运行和复杂的工作环境，旋转机械经常会出现各种故障，如轴承磨损、齿轮断裂等。
这些故障不仅影响设备的正常运行，还可能导致严重的安全事故。
因此，对旋转机械进行故障诊断与预测显得尤为重要。
本文将介绍旋转机械故障诊断与预测的方法及其应用研究。
二、旋转机械故障诊断与预测方法1. 基于振动信号分析的方法振动信号分析是旋转机械故障诊断与预测的常用方法。
通过传感器采集设备的振动信号，对信号进行时域、频域和时频域分析，可以提取出设备运行状态的特征信息。
当特征信息超过设定的阈值时，即可判断设备存在故障。
此外，还可以通过对比历史数据，预测设备未来可能出现的故障。
2. 基于声音信号分析的方法声音信号分析是另一种有效的故障诊断与预测方法。
通过采集设备的声波信号，对信号进行频谱分析和声强分析，可以判断设备的运行状态和故障类型。
该方法具有非接触式、实时性强的优点，适用于对复杂工作环境下的设备进行故障诊断。
3. 基于数据驱动的智能诊断方法随着人工智能技术的发展，基于数据驱动的智能诊断方法在旋转机械故障诊断与预测中得到了广泛应用。
该方法通过收集设备的运行数据，利用机器学习、深度学习等算法对数据进行训练和建模，实现对设备运行状态的监测和故障预测。
该方法具有准确度高、适应性强、可扩展性强的优点。
三、旋转机械故障诊断与预测方法的应用研究1. 在风力发电领域的应用风力发电是旋转机械的重要应用领域之一。
通过采用振动信号分析和声音信号分析等方法，可以对风力发电机组的齿轮箱、轴承等关键部件进行实时监测和故障诊断。
同时，采用基于数据驱动的智能诊断方法，可以实现对风力发电机组运行状态的预测和优化，提高设备的可靠性和效率。
2. 在航空航天领域的应用航空航天领域对设备的可靠性和安全性要求极高。
采用基于振动信号分析和声音信号分析等方法，可以对航空发动机、螺旋桨等旋转机械进行实时监测和故障诊断。
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。
旋转机械摩擦故障特征的多重性分析
关键词 ： 摩擦 ； 故障诊 断； 旋转机械
中图分 类 号 ：Ｋ ６ ． １ Ｔ ２８
０ 引 言
为 了减 少 漏 汽 （ ） 大 型 旋 转 机 械 动 静 间 隙 通 常 气 ，
较 小 ， 而 力 冲击 效 应 也 较 不 明 显 。 目前 很 多 学 者 在 因 小 型转 子 试 验 台 上对 摩 擦 故 障 开 展 了 大 量 试 验 研 究 。
由 于 试 验 台 的 转 子 质 量 较 轻 ， 验 结 果 过 分 地 突 出 了 试 摩 擦 力 冲 击 效 应 ， 而 与 工 程 实 际有 一 定 偏 差 。 因
设计 得很小 ， 装 、 修 和运 行 中稍有 不慎 就 可 能发 安 检 生 动 静 摩擦 。摩 擦 故 障不 仅 在 机 组 启 停 过 程 中 发 生 ， 运 行 中 也 会 发 生 。摩 擦 故 障 发 生 后 ， 组 振 动 可 能 出 机 现 长 时 间持 续 波 动 ， 有 可 能 出 现 突 发 性 。 摩 擦 严 重 也
不 平 衡 量 ＯＣ。 ＯＣ 较 原 不 平 衡 力 Ｏ 逆 转 了 一 个 角 度 Ａ
走 时 间 小 于 正 常 停 机 时 间 ， 车 电 流 也 会 变 大 。 因 盘 此 ， 向 进 动 、 常 惰 走 时 间 和 过 大 盘 车 电 流 是 判 断 反 异 摩 擦 故 障 非 常 重 要 的依 据 。
Ｃ
１ 摩擦故障力冲击 效应
（） ａ 工作转速低于临界转速 （） ｂ 工作转速高于临界转速
摩 擦 发 生 后 ， 轴 表 面 将 会 受 到 非 连 续 、 稳 态 转 非 摩擦力 的冲击作 用 ， 动 波 形 和轨迹 将 可 能 畸变 ， 振 出 现 诸 如 毛刺 、 波 等 异 常 现 象 。摩 擦 严 重 时 ， 子 还 削 转
旋转机械松动引起的振动故障特征与振动机理分析
旋转机械松动引起的振动故障特征与振动机理分析作者：刘文玲来源：《大东方》2016年第06期摘要：本文对旋转机械发生机械松动的形式进行了介绍，并重点对各类松动形式的故障特征及典型频谱图进行了分析，同时对机械松动产生的振动机理进行了分析。
关键词：机械松动；故障特征；振动机理在旋转设备运行过程中经常会出现机械松动现象，但在设备运行中机械松动只能通过进行状态检测进行分析才能发现，虽然松动本身不是纯粹的故障，不会产生振动，但会放大设备的其它故障，因此有必要对旋转设备关于松动引起的振动特征及振动机理进行分析。
机械松动有三种形式：结构框架或底座松动、结构或轴承座晃动或开裂引起的松动、轴承在轴承座内松动或部件配合松动。
一、振动特征分析1.结构框架或底座松动结构框架或底座松动包括支脚、底板、水泥底座松动或强度不够。
框架或底板变形，坚固螺丝松动等情况。
它的振动特征为：●类似不平衡或不对中，频谱主要以1X为主；●振动具有局部性，只表现在松动的转子上；●同轴承径向振动垂直，水平方向相位差0或180度；●如果轴承坚固是在轴向，也会引起类似不对中的轴向振动。
2.结构或轴承座晃动或开裂引起的松动结构或轴承座晃动或开裂引起的松动主要包括结构或轴承座开裂、支承件长度不同引起的晃动、部件间隙出现少量偏差时、坚固螺丝松动。
它的振动特征为：●主要以2X为特征（主要是径向2X超过1X的50%）；●幅值有时不稳定；●振动只有伴随其它故障如不平衡或不对中时才有表现，此时要消除不平衡或不对中将很困难；●在间隙达到出现碰撞前，振动主要是1X和2X，出现碰撞后，振动将出现大量谐频。
3.轴承在轴承座内松动或部件配合松动轴承在轴承座内松动或部件配合松动包括轴承在轴承座内松动、滚动轴承轴承内圈间隙大、滚动轴承轴承保持架在轴承盖内松动、轴承松动或有相对转动。
它的振动特征为：●常常出现大量的高次谐频，有时10X，甚至20X，松动严重时还会出现半频及谐频（0.5X、1.5X……）成分；●半频及谐频往往随不平衡或不对是等故障现象；●振动幅值变化较大，相位有时也不稳定。
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。
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
- 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)。
第三部分：旋转机械设备常见故障特征分析
一、系统共振
特点：振动值在某一转速附近突变，振动相位在某一转速下发生约180度相位翻转，振动波形近似于简单正弦波形
二、基础松动
特点：信号具有丰富的高频谐波分量，振动具有明显的方向性，振动产生
1/2,1/3RPM等分数倍亚谐波，存在1X,2X,3X,4X,5X,6X,7X,8X等谐波分量，支座同设备连接的不同元件振动大小相差较大。
三.质量不平衡
特点：1X频率成分大 ,Amp(1X)至少大于总振幅50%，相位稳定，幅值稳定，振幅随RPM的平方成正比，水平与垂直方向约有90度相变(+-30度)。
四.不对中故障
特点：振动二倍频较大，负荷升高，振动逐渐增大，轴心轨迹香蕉形。
轴心轨迹正进动。
两轴承油压反方向变化。
五.轴初始弯曲故障
特点：轴承1X幅频特性呈丘陵状，振动与负荷无关，相频非单调变化
六、齿轮故障
1.齿轮特征频率计算
2.齿轮断齿故障
特点：啮合频率GMF或其谐波两侧出现转速的边带簇，时域信号有明显等间隔冲击，设备有冲击异音，时域波形峭度值大。
3.齿轮不对中特点：存在齿轮高次啮合频率谐波,1GMF较小，但2GMF，3GMF振幅较大,GMF的边频距离可为2RPM，甚至为3RPM。
4.齿面磨损特点：信号存在齿轮自振频率，且该频率处存在边带，啮合频率GMF 或其谐波两侧出现转速的边带簇，存在较大的齿轮啮合频率GMF。
七、滚动轴承故障
1.轴承特征频率计算
4.轴承部件缺陷(内圈,滚动体剥落,滚道剥落等)特点：轴承缺陷频率和谐波成分丰富，时域波形有冲击，存在轴承内圈特征频率(BPFI)，存在轴承外圈特征频率(BPFO)，边带成分较明显或突出。
3.轴承间隙不当特点：振动分量1X,2X,3X占主导地位，1X~8X谐波成分丰富，轴承温度偏高，存在明显的(0.4~0.9)X范围的频率值。
轴承新近调整安装，存在轴承外圈特征频率(BPFO)。
4.轴承磨损特点：轴承缺陷频率和谐波成分丰富，存在较宽的随机高频振动带，边带成分较明显或突出，轴承温度偏高。
九、滑动轴承故障（油膜振荡、涡动）
特点：振动(0.42-0.49)X低频分量出现，轴心轨迹花瓣形，轴心轨迹正进动。
进油温升高，振动减小。
当转速增至某一值振动突然增大。
十、流体激振（湍流）
特点：存在较宽的低频振动有色噪声带，振动值不稳定,忽大忽小，管道压力或流速变化, 不稳定
（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待您的好评与关注！）。