《故障诊断》讲稿第三章
故障诊断讲义
大型旋转机械状态监测与故障诊断讲义深圳市创为实技术发展有限公司二00五年十二月目录第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义 ......................................二、大机组状态监测与故障诊断常用的方法 ............................1．振动分析法...................................................2．油液分析法...................................................3．轴位移的监测.................................................4．轴承回油温度及瓦块温度监测 (5)5．综合分析法................................................... 三、有关振动的常用术语 ............................................1．机械振动.....................................................2．涡动、进动、正进动、反进动、弓状回转.........................3．振动的基本参数—振幅、频率、相位.............................4．相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动...........................5．径向振动、横向振动、轴向振动.................................6．刚度、阻尼、临界阻尼.........................................7．临界转速.....................................................8．刚性转子、挠性转子...........................................9．挠度、弹性线、主振型、轴振型.................................10．通频振动、选频振动、工频振动................................11．谐波、次谐波................................................12．同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动..................13．共振、高次谐波共振、次谐波共振..............................14．简谐振动、周期振动、准周期振动、瞬态振动、冲击振动、随机振动15．自由振动、受迫振动、自激振动、参变振动......................16．高点、重点..................................................17．同相振动、反相振动..........................................18．机械偏差、电气偏差、晃度....................................19．旋转失速、喘振..............................................20．半速涡动、油膜振荡..........................................第二节状态监测与故障诊断的基本图谱一、常规图谱 ......................................................1．机组总貌图...................................................2．单值棒图.....................................................3．多值棒图.....................................................4．波形图.......................................................5．频谱图.......................................................6．轴心轨迹图...................................................7．振动趋势图...................................................8．过程振动趋势图...............................................9．极坐标图.....................................................10．轴心位置图..................................................11．全息谱图....................................................二、启停机图谱 ....................................................1．转速时间图...................................................2．波德图.......................................................3．奈奎斯特图...................................................4．频谱瀑布图...................................................5．级联图.......................................................第三节故障诊断的具体方法及步骤一、故障真伪的诊断 ................................................1．首先应查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整...........2．其次应查看探头的间隙电压是否真实可信.........................3．应查看相关的运行参数有无相应的变化...........................4．应察看现场有无人可直接感受到的异常现象.......................二、故障类型的诊断 ................................................1．振动故障类型的诊断...........................................主要异常振动分量频率的查找步骤及方法............................根据异常振动分量频率进行振动类型诊断...........................2．轴位移故障原因的诊断.........................................三、故障程度的评估................................................四、故障部位的诊断................................................五、故障趋势的预测................................................第一节状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。
故障诊断课程课件
温度检测诊断技术
总结词
通过监测设备运行时的温度变化，分析温度信号的特征，判断设备的运行状态和故障类 型。
详细描述
本课程涵盖了机械振动分析、声发射技术、油液分析、红外 热成像等多种故障诊断技术，通过理论讲解、案例分析和实 验操作，使学生全面了解和掌握故障诊断的基本原理和方法 。
课程目标
掌握各种故障诊断技术的基本 原理和方法；
了解常见机械设备的故障模式 和原因；
能够运用所学知识解决实际故 障诊断问题；
培养学生的实践能力和创新思 维，提高其综合素质。
仪表仪器诊断法
使用各种检测仪器和工具，对设 备的各项参数进行测量和检测， 以判断设备的状态。
智能诊断法
利用计算机技术、传感器技术和 信号处理技术等手段，对设备进 行自动检测和诊断。
故障诊断流程
确定故障症状
通过感官诊断法或仪表仪器诊 断法，确定设备是否存在故障 症状。
制定维修方案
根据故障分析结果，制定相应 的维修方案，包括维修内容、 维修方法和维修步骤等。
建立远程诊断中心，对接收到的数据进行处理和分析，提 供故障诊断服务。
复合故障诊断技术
多源信息融合
综合利用多种传感器信息、运行数据和专家经验，进行 多源信息融合，提高故障诊断的准确性和可靠性。
跨学科融合
结合机械、电子、控制等多个学科知识，进行跨学科的 故障诊断研究，拓展故障诊断技术的应用范围。
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培养了学生分析问题和解决问题 的能力，为今后工作奠定基础。
机械设备故障诊断讲稿
第1章绪论1.1 设备故障诊断的定义、背景和意义一、定义故障：机器丧失了它应有的功能破坏性故障：完全（立刻）丧失功能功能性故障：降低功能而未完全丧失操作故障：人为操作失误引起产生原因：人误、正常磨损、疲劳、达到寿命、环境影响等诊断：根据设备运转过程中产生的各种信息，判断设备是否正常运转。
设备故障诊断：识别机器（包括设备、工程结构及工艺过程）是否发生了故障，并进行失效分析，达到预防、改进设计的目的。
设备技术诊断：定量地识别系统的运行状态。
（更广泛地高度理解）包括：1、状态识别指对设备当前的运行状态做出是正常、异常或是故障的判断。
其实施是将经信号处理得到的待检模式与故障档案库中的样板模式比较，利用相应的判决规则，判定设备的当前状态（简易诊断）。
2、故障分析（失效分析）指设备被初步判有故障后，对故障发生的部位、类型、原因等方面做出进一步的分析。
从设备维修的角度，哪些部位需要维修以及如何维修等是状态识别所不能解决的问题。
从众多的杂乱的故障现象（各种信息）中，通过对各类故障特点的了解，对故障机理的深入研究，利用所能用的经验和理论进行分析，得出诊断结论。
3、趋势分析利用有关预测技术对设备当前的状态在今后一段时间内的发展趋势作出估计，即设备还能维持工作多久？在进行趋势预测时，往往借助于一般规律如惯性规律、相似规律、相关规律、概率规律等。
二、背景“诊断”术语应用于许多领域，如医学、环测、企业状态评价等。
1.生产技术的发展需要，设备复杂化、技术高密等及维修费用大幅上升，对设备的高要求显示了故障诊断的重要迫切。
2.现代检测技术、识别理论、计算机技术等多学科的发展把信号分析技术推向新的高度。
设备系统零件的可靠性工程的发展，对零件失效理论的研究为诊断提供了前提条件。
别的领域诊断理论、方法、技术、仪器等新成就的借用。
三、意义设备监测传统方法：靠人的眼看、耳听、手摸等感官手段，凭经验来判断，显然具有很大的局限性。
1、设备的维修方式：事后维修在设备已发生功能性故障以后才进行维修，是一种不足维修方式，即未能及时消除故障以至发展到设备功能破坏的维修。
故障诊断方法演示文稿讲课文档
第十六页，共25页。
神经网络与其他故障诊断方法的结合
• 与专家系统相结合 • 模糊神经网络故障诊断系统和神经网络数据融合
故障诊断系统
第十七页，共25页。
神经网络故障诊断的局限性
，
表示输入模式为i类故障的条件概率密度函数，其中
• 后验概率计算：根据贝叶斯公式有：
•
：
•
为输入模式样本：
• 出现的概率。称为后验概率。
• 故障判定：根据极大后验概率判定逻辑
•
即X属于故障模式
式中： 称为已知样本条件下
时
第二十页，共25页。
D-s证据推理数据融合故障诊断
• 在设备故障诊断中若干可能的故障产生一些症状，每个症状下各 故障都可能有一定的发生概率，D-s证据理论中，用信度函数表达 概率大小，通过多传感器测试被诊断对象，得出每一传感器在某 症状下属于各类故障的信度函数，然后利用D-S组合规则进行信息融
• 诊断过程：是将未知模式与训练的分类器进行 比较来诊断未知模式的故障类别。
第十五页，共25页。
• 学习和诊断预两处个过理程和都包特括了征预提处理取和特征提取。
• 预处理：通过删除原始数据中的无用信息得到另一类故 障模式，由样本空间映射成数据空间，再通过某种变换 使其有利于故障诊断。
• 特征提取：对要诊断的对象从获得的数据来看，一般可 看作一组时间序列。通过对该时间序列的分段采样，可 以将输入数据映射成样本空间的点。这些数据可能包含 故障的类型、程度和位置等信息。但从样本空间看，这 些特征信息的分布是变化的，因此，一般不能直接用于 分类。需经合适的变化来提取有效地故障特征。常用方 法包括：傅里叶变换、小波变换、分形维数等。
故障诊断讲座
2 、机 械 振 动 标 准 举 例 ISO2372：该标准于1974年正式颁布，适用于工作转速为 600~12000r/min，在轴承盖上振动频率在10~1000Hz范围 内的机器振动烈度的等级评定。 它将机器分成四类 ： Ⅰ类为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小 15KW。 Ⅱ类为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。 刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。 Ⅲ类为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发 电机组 Ⅳ类为轻型结构基础上的大型旋转机械， 如透平发电 机组。 每类机器都有A，B，C，D四个品质级。各类机器同样的品 质级所对应的振动烈度范围是有些差别的。
从 波 形 图 中 可 以 看 出 的 故 障： 动 不平 衡：在一个周期内为典型的正弦波，且振幅较大； 对 中 不 良：在一个周期内波峰翻倍，波形光滑、稳定重复性好； 摩 擦：波峰多，波形毛糙、不稳定，或有削波； 自 激 振 动（油膜涡动，旋转失速）：波形杂乱、重复性差、波动性大。 在正常状态下，波形图应为较平滑的正弦波 ，且重复性好。
通用振动标准 1、确定报警值和危险值的方法 确定报警值和危险值的方法主要有： （1）绝对法：绝对法是用于判断实测振动值是否超限绝对量 值的方法。 根据相应国际标准、国家标准、行业标准等， 如：ISO，GB、API等。 （2）相对法：相对法是对机组的同一部位定期进行振动检测， 并按时间先后进行比较，以机组无故障情况下的振动值为 基准，根据实测振值与该基准振值相互比较进行判断的方 法。以机器正常状态的振动值作为基数，当前值和正常值 相比较。 报 警 值＝（2～3）×正 常 值 危 险 值＝（4～6）×正 常 值 （3） 类 比 法：类比法是对若干同一型号的机组在相同的条 件下在同一部位进行振动检测，并将振动值相互比较进行 判断的方法。
机械设备故障诊断教材
目录第一章设备状态监测和故障诊断技术综述1 设备状态监测和故障诊断作用和意义 (1)2 设备状态监测和故障诊断的定义 (2)3 设备维修方式的演变及发展趋势 (4)4 描述机械设备状态的参数及其测量方法 (7)思考题（7）第二章设备振动诊断的理论基础1 机械振动基本知识 (8)2 振动幅值表达方式 (9)3 简谐振动的三要素 (11)4 振动检测中位移、速度和加速度参数的选择 (12)思考题（14）第三章设备故障基本分析方法1 信号的时域分析 (15)2 信号的频域分析 (15)3 趋势分析 (17)4 倒频谱分析 (20)5 共振解调 (21)思考题（23）第四章常见设备故障种类与典型频谱1 不平衡 (23)2 不对中 (25)3 机械松动 (27)4 轴承故障 (29)5 齿轮 (37)思考题（40）第一章设备状态监测和故障诊断技术综述1 设备状态监测和故障诊断的作用和意义设备状态监测和故障诊断技术产生、发展并广泛应用的驱动力来自三个方面的因素。
即：流程工业生产的现实需要、测试技术和仪器的发展完善和国家相关的政策。
首先，设备状态监测和故障诊断技术的产生和发展是企业实际需要的结果，主要是设备的安全性、维修成本的压力。
20世纪60年代以来，随着电子技术和计算机技术的快速发展，工业生产越来越现代化。
设备和生产朝着大型化、高速化、自动化、连续化、智能化、环保化等方向发展。
一方面设备更加精密复杂，许多故障很难靠人的感官发现，而且有些设备精密复杂，不允许随便解体检查；另一方面设备突发性事故造成的损失越来越大；三是设备的维修成本占总的生产成本越来越大。
所以追求设备的高可靠性和最合理的维修方式是企业设备工程管理的焦点。
从技术背景方面看，20世纪60年代是计算机技术、电子测量技术和信号处理技术飞速发展的年代，FFT算法语言的出现，把信号处理分析技术从硬件到软件，推向了全新的高度。
此外可靠性工程、零部件失效机理的研究等，都为设备状态监测和故障诊断技术的产生和发展创造了有利条件。
故障诊断PPT文稿
第三节 机械设备运行状态测量—宽 带测量
开始时，专家们已经知道振动能量的大小是危害机器的主 要因素，而表示这个能量大小的应是宽频带内的振动速度 有效值。但是在20年前，当时的测量技术不能满足振动理 论提出的要求，六十年代的诊断标准大多为振幅（位移） 标准，典型代表是1968年国际电工委员会（IEC）对转速 不同的汽轮机、电机等所作的诊断标准。如下表：
第三节 机械设备运行状态测量—宽带测量
第三节 机械设备运行状态测量—宽带测量
需要指出的是，振动测量是在机器部件表面进行， 因此，测量值还取决于测量处的机械导纳（机械 阻抗的倒数）。因此，选取正确的测点位置是十 分重要的，不正确的位置往往导致错误的判断结 果。另外，此标准在实际应用中不必生硬搬套， 可根据设备实际情况和经验参考此标准建立自己 的企业标准。 为了克服测点机械导纳的影响，可靠的办法是通 过集中相对变化取得状态信息，即用确定的参考 “基线”或级值和允许系统的一定的变化来获得。
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
下图是一台齿数为11的齿轮泵，转速为900r／min（15Hz）， 啮合频率为165Hz。从图中可看出，出现多个啮合频率的高 次谐波，并伴有以工频为带宽的边带。检修发现齿面已点蚀， 并存在偏心。
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
以上分析比较了4种常见故障的频谱特征， 简单的总结归纳了识读谱图的方法。但设 备是一个有机的整体，同一故障往往有不 同的表现形式，而一种故障现象又常是几 种故障共同作用的结果。因此，只有对多 种因素综合考虑才能有效地提高故障诊断 的准确率。
上图是一台电机 地脚螺栓诊断的 谱图。但更换地 脚螺栓后，谱图 上除工频处有一 峰值，其它峰值 均已减小（下图）
第四节 旋转机械故障类型及其振动特征
《故障诊断》PPT课件
图5.精3选-3课件ppt
9
四.换向阀换向失灵
如图5.3-4所示回路，定量泵输出的压力油由二个换向阀分 别向二个缸供油，缸有时同时工作，有时一个缸工作，这 时往往出现换向阀换向失灵的现象。这是因为只有一个缸 动作时，通过换向阀的流量大大超过了允许容量，电磁铁 推不动换向阀，造成换向失灵。
此外还有电磁阀本身问题或污染严重导致阀芯卡死 等原因。
三.执行机构不能低速运动 1. 节流阀的节流口堵塞，导致无流量或小流量不稳定。 2. 调速阀中定差减压阀的弹簧过软，使节流阀前后压差低于 0.2-0.3Ｍｐａ，导致 通过调速阀的流量不稳定。 3. 调速阀中减压阀卡死，造成节流阀前后压差随外负载 而变。特别是负载较小时， 导致低速达不到要求。 四.调速阀调速出现前冲现象
5
图5.2-5
五.其它如滑阀开口量过小，流量精阀选故课件障p等pt 。
6
5.3 方向控制回路的故障分析
方向控制回路的主要故障有以下几方面：
一.柱塞缸下降不能准确控制
如图5.3-1所示回路,电液换向阀为O型，液压缸为大型枉塞缸，柱塞缸下降停 止由液控单向阀控制。当电液换向阀中位时，液控单向阀应立即关闭，柱塞缸下 降应立即停止。但实际上 柱塞缸下降一段距离后才能停止。主要原因是电液换 向阀为O型，切换中位时液控单向阀未能关闭，若将电液换向阀换为Ｙ型，切换 中位时，控制油路接通，其压力立即降至零，液控单向阀立即关闭，柱塞缸下降 立即停止。
如图5.2-1所示的回路，是采用节流阀进油节流调速，其速度是随外负载而变化的，因 而造成液压缸速度不稳定。
精选课件ppt
1
图5.2-1
2. 流量控制阀前后压差过小引起速度不稳定。 1) 节流阀前后压差过小
节流阀前后压差一般要达0.2-0.3Ｍｐａ,在此压差下调节通流面积才能使流量稳 定。如图5.2-2所示回路，由于节流阀前后压差小于 0.2-0.3 Ｍｐａ ，引起速度 不稳定。
故障诊断PPT教案
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工程机械技术状态检测
四、故障诊断技术需注意的问题
1. 专业化的诊断与简易诊断仪器的推广普及相结合
2. 制订诊断技术标准
1)全寿命跟踪统计法 2)试验室强化试验法 3)生产统计法 4)采 用相对标准
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故障
跳档
乱档
变速器发 响 变速器漏 油
变速器温度 过高（超过 60℃）
变速器常见的故障，原因与排除方法
原因
排除方法
① 变速滑轨槽，销和定位钢球磨损，或
定位钢球弹簧折断； ② 变速器轴线不平行，齿轮牙齿磨损； ③ 变速叉弯曲变形或工作面磨损； ④ 齿轮啮合时接触面积不足； ⑤ 轴承松旷
振动检测诊断包括以下几个步骤
1) 对诊断对象进行必要的机理分析 2） 对可能的异常振动部位进行检测 3) 故障诊断
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2.油样分析
通过对机械设备润滑油或液压油性能衰减及污染变 质程度的检测，可以为正确使用或更换油液以及进 行维修或更换零部件提供科学可靠的依据。这种方 法是通过从机械各部位中取出用过的油样进行一系 列的诊断试验并加以分析，经过测量和比较油中机 件磨损材料的含量，依据这些数据，来判断发动机、 变速箱、终传动、液压系统及齿轮箱的磨损趋势， 及时了解机械的运转情况。
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几种工程机械常规检测诊断技术与方法
液压系统工作状态的参数法诊断
1)参数法诊断故障原理
系统参数都工作在设计和设定值附和液压系统的性能测试中，常见的测量指 标有压力、温度、流量以及其他响应类型的参数。
在测量这些参数的基础上，结合逻辑分析法，即可快速 准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故 障，而且还能预报可能发生的故障(即液压系统状态的 监测)，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了 诊断的速度与准确性。
故障诊断讲义
大型旋转机械状态监测与故障诊断讲义深圳市创为实技术发展有限公司二00五年十二月目录第一节状态监测与故障诊断的基本知识4．轴承回油温度及瓦块温度监测 (5)第一节状态监测与故障诊断的基本知识1.进包含了丰富的机械及运行的状态信息，它既包含了转子、轴承、联轴器、基础、管线等机械零部件运行中自身状态的信息，又包含了诸如转速、流量、进出口压力以及温度、油温等影响运行状态的信息；第三，振动信号易于拾取，便于在不影响机组运行的情况下实行在线监测和诊断。
因此，振动分析法是旋转机械故障诊断中运用最广泛、最有效的方法，同时也是大机组故障诊断的主要方法。
采用振动分析法，可以对旋转机械大部分的故障类型进行准确的诊断，如转子动不平衡问题、转子弯曲、轴承工作不良、油膜涡动及油膜振荡、转子热不对中、动静件摩擦、旋转失速及喘振、转轴的横向裂纹、机械松动、结构共振等等。
2.油液分析法油液分析法是对机组在用润滑油的油液本身及油中微小颗粒所进行的理化分析。
通过对润滑油的粘度、闪点、酸值、破乳化度、水分、机械杂质、液相锈蚀试验、抗氧化安全性等各种主要性能指标的检验分析，不仅可以掌握润滑油本身的性能信息，而且也可以了解到机组轴承、密封的工作状况。
尤其是对油液中不溶物质，主要是微小固体颗粒所进行的铁谱分析、光谱分析、颗粒计数，可以识别油液中所含各种颗粒的化学成分及其浓度、形貌、尺寸，从而对润滑、特别是轴承合金、轴颈、浮环、机械密封的动静环、油封、油档、等摩擦付的磨损状态进行科学的分析与诊断。
因此，油液分析法也是大型旋转机械故障诊断中的一个重要方法。
3.严重时所4.82℃。
另外，5.1.“振动三要素”—振幅、频率、相位加以描述。
例如，机器箱体的颤动、管线的抖动、叶片的摆动等都属于机械振动。
2.涡动、进动、正进动、反进动、弓状回转涡动是转动物体相对于平衡位置所作的旋转运动。
旋转机械转子的实际运动状态是，一方面绕着本身的轴线旋转（自转），另一方面整个轴线又绕着某一平衡位置同时在做旋转运动（公转）。
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3.1.4.3 转子的临界转速 ：
在转轴的弹性力 F=ka 作用下：
m
..
xG
kx
..
m y G k y
（5）
则轴心O’的运动微分方程为：
(xG，yG)
.G .e t
a O′(x,y) O
m
..
x
kx
me2
cost
..
即
m y ky me2 sint
..
x
..
n2
x
e
2
cos
t
如果考虑阻尼，则（7）式变为:
Z ..2nZ. n2Ze2eit
（12）
其中阻尼 : 2nn
设特解为: Z Aei(t) 解出
A
e (/n )2
e /n 2
[ 1 (/n )2 ]2 (2 n /n )2 (/n )2 1 / 2 2 42 /n 2
tan(21 n / ( n)/( n/) 2n)1 2 // nn 2
n
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 n
幅频响应曲线
相频响应曲线
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.4.3 转了的临界转速 弹性支承对转子临界转速的影响
y
O′
yA
.
yB z
A
O
B
支承弹性系数与弹性转轴刚度系数相串连，总的刚度低
于转轴本身的刚度。因此，弹性支承使临界转速降低。减小
支承刚度可以使临界转速显著降低。
……ωn/3,ωn ,3 ωn ,……
d.组合共振（和差谐波共振） 激励频率ω1和ω2 ，当（ω1 +ω2）或（ω1-ω2）或 （mω1±nω2）与固有频率一致时，引起系统共振。
振幅
振幅
不稳定区
不稳定区
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
0
0
3.1.6 非线性振动的特征及识别方法
系统发生非线性振动的识别方法
a.非线性系统的固有频率随振幅的大小而变， 且有跳跃现象。
b.非线性系统的激励X(t)与响应Y(t)具有次谐波共振、 超谐波共振以及组合频率共振特征，且激励X(t)与响 应Y(t)之间的相干函数大于零而小于1。
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.2 旋转机械的监测与信息的表达和分析 3.2.1旋转机械的监测系统
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.2 发生故障的主要原因及来源 （4）机器长期运行引起的故障
1）长期运行，转子挠度增大。 2）旋转体局部损坏、脱落或产生裂纹。 3）零部件磨损、点蚀或腐蚀等。 4）配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性 质和精度。
5）机器基础沉降不均匀，机器壳体变形。
3.1.4.2 转子涡动
园盘的运动方程为 ：
m
..
x
kx
0
..
m y k y 0
..
x
..
2 n
x
0
（2）
y
2 n
y
0
n2
k m
式中 k----转子的刚度系数， x,y----园盘几何中心的水平、铅垂方向坐标
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.4.2 转子涡动
其解为 ：
xXc o s (nt x) yYs in(nt y)
G..e a .O′
O
x
图b所示；
Z e(/n)2 eit
1(/n)2
当 n 时，A≈－e，或OO’ ≈ -O’G， 图b. ω ＞ωn
园盘的重心G近似落于固定点O，振幅很小，
转动反而比较平稳。称为“自动对心”。
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.4.3 转子的临界转速 ：
y
c. ω=ωn时，A ，共
圆盘 无重量的弹性转轴
刚性支承
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.4.2 转子涡动
由于离心力作用，转子产生动挠度
aoo' (1)
Y
转子有两种运动：
A
（1）转子的自身转动 X
O
a
O′
w
B Z
圆盘质量m
（2）弓形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承连线AOB组成
的平面绕AB轴线转动
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
园盘中心(重心)G 相当于转轴中心O’
有偏心距 e=O’G，园盘以角速度ω转
动时，重心G的加速度为：
..
..
x G x e 2 cos t
..
..
y G y e 2 sin t
（4）
.. ..
其中x 、 y表示 点o '的加速度分量
(xG，yG)
.G
.e t
a O′(x,y)
O
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
力端轴向也装两个位移传
通用加速度传感器
感器。
n 转轴
3）转速（键相） 传感器（接近开 关等）
转轴
振动方向
针带螺纹 MIL-C-5015
被测件 沉头螺栓
支架
支架
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.2 旋转机械的监测与信息的表达和分析 (2) 系统集成 硬件连接框图
1＃ 振动传感器
检修对接头
工程师站
工程师站
机械设备故障诊断
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
办公室：教一楼510室 电话：
第三章 旋转机械的振动监测与诊断 3.1 旋转机械的振动及故障概论
3.1.1 旋转机械、故障及故障诊断
旋转机械：具有巨大转子高速回转的机械。 发电机、汽轮机、离心式压缩机、风机、大型电动机等。
故障：机器的功能失常。 运行失稳，异常振动和噪声，工作转速、输出功率发生
A e
3.0
第三章 旋转机械的振动监测与诊断 2.0
0.25 0.375
0.05
0.10 0.15
3.1.5 刚性转子系统和柔性转子系统 1.0
0.5
1.0
0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
n
1) 刚性转子系统：工作转速小于临界转速的转子系统。
2) 一般采用滚动轴承，其故障激励大多与转速同步，
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.2 发生故障的主要原因及来源 （2）安装、维修不当引起的故障
1）机器安装不当，零部件错位，预负荷大。 2）轴系对中不良（对轴系热态对中考虑不够）。 3）机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当。 4）管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度。 5）转子长期放置不当，改变了动平衡精度。
a.固有频率随振幅变化
渐软系统
渐硬系统
0
n
自由振动的振幅与频率关系
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.6 非线性振动的特征及识别方法 b.振幅跳跃现象(不稳定区)
振幅
振幅
不稳定区
不稳定区
0 渐软系统响应曲线
0 渐硬系统响应曲线
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.6 非线性振动的特征及识别方法 c.次谐波（分数谐波）共振和超谐波（高频谐波共振）
14＃ 振动传感器 17＃ 转 速 15＃ 振动传感器 16＃ 振动传感器 18＃ 转 速 19＃ 转 速
接 线 箱
D1 接 线
端 子
481 适 调
仪
1＃ DIN － 50S
16＃
PCI 9118
RS－232
工
控
机
接 线 箱
15V 电源
D2 接 线 端
17＃
TTL
DIN
电
－
路
37D
ACL 8454
子
变化，介质的温度、压力、流量异常等。
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
故障诊断
获取机器的稳态、瞬态数据、过程参数和运 行工作状态等信息后，通过信号分析和数据处理 ，从中提取机器特有的故障征兆及故障敏感参数 等，经综合分析判断，确定故障的性质、部位、 严重程度及原因，并提出治理措施。
振动和噪声是重要信号。
6）安装或维修过程破坏了机器原有的配合性质和精度。
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.2 发生故障的主要原因及来源 （3）运行、操作不当引起的故障
1）机器在非设计状态下运行（如超转速、超负或低负荷运行），改变 了机器工作特性。 2）润滑或冷却不良。 3）旋转体局部损坏或结垢。
4）工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）操作不当，机器运 行失稳。 5）启动、停车或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临 界区停留时间长。
3.1.4.3 转子的临界转速 ：
园盘或转轴中心O’对于不平衡质量 的响应为：
Z e(/n)2 eit 1(/n)2
（9）
正常运转情况：
(xG，yG)
.G .e t
a O′(x,y) O
O, O’和G三点始终在同一直线，这直线绕点O以角速度ω转动， O’和G作同步进动(涡动)，两者的轨迹是半径不相等的同心圆。
2.0
1.0
0.25 0.375
0.5
0.05
0.10 0.15
1.0
当 n 时运转较为平稳， 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
n
但在启动过程要经过临界转速。
如果缓慢启动，则经过临界转速时，也会发生剧烈振动。
第三章 旋转机械的振动监测与诊断
3.1.6 非线性振动的特征及识别方法
线性
(3)
园盘转子中心0’在互相垂直的两个方向作频率为 ωn 的简谐 振动。一般情况下振幅X、Y不相等，点0’的轨迹为一椭圆。0’ 的这种运动是一种“涡动”，或称“进动”。转子的涡动方向与 转子的转动角速度 同向时称为正进动；与之反向时称为反进动。