最常见的设备振动问题
转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析
转动设备常见振动故障频谱特征及案例分析一、不平衡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。
结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀造成的质量偏心，以及转子运行过程中由于腐蚀、结垢、交变应力作用等造成的零部件局部损坏、脱落等，都会使转子在转动过程中受到旋转离心力的作用，发生异常振动。
转子不平衡的主要振动特征：1、振动方向以径向为主，悬臂式转子不平衡可能会表现出轴向振动；2、波形为典型的正弦波；3、振动频率为工频，水平与垂直方向振动的相位差接近90度。
案例：某装置泵轴承箱靠联轴器侧振动烈度水平13.2 mm／s，垂直11.8mm／s，轴向12.0 mm／s。
各方向振动都为工频成分，水平、垂直波形为正弦波，水平振动频谱如图1所示，水平振动波形如图2所示。
再对水平和垂直振动进行双通道相位差测量，显示相位差接近90度。
诊断为不平衡故障，并且不平衡很可能出现在联轴器部位。
解体检查未见零部件的明显磨损，但联轴器经检测存在质量偏心，动平衡操作时对联轴器相应部位进行打磨校正后振动降至2.4 mm／s。
二、不对中转子不对中包括轴系不对中和轴承不对中两种情况。
轴系不对中是指转子联接后各转子的轴线不在同一条直线上。
轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜，轴颈与轴承孔轴线相互不平行。
通常所讲不对中多指轴系不对中。
不对中的振动特征：1、最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上，振动值随负荷的增大而增高；2、平行不对中主要引起径向振动，振动频率为2倍工频，同时也存在工频和多倍频，但以工频和2倍工频为主；3、平行不对中在联轴节两端径向振动的相位差接近180度；4、角度不对中时，轴向振动较大，振动频率为工频，联轴器两端轴向振动相位差接近180度。
案例：某卧式高速泵振动达16.0 mm／s，由振动频谱图(图3)可以看出，50 Hz（电机工频）及其2倍频幅值显着，且2倍频振幅明显高于工频，初步判定为不对中故障。
引起设备振动故障最常见的四大故障
引起设备振动故障最常见的四大故障有：不平衡、不对中、机械松动和轴承故障。
1、质量不平衡所谓不平衡即是质量和几何中心线不重合所导致的一种故障状态。
当转子旋转时，其"重心"产生一个离心力作用在轴承上，该力的大小随着转子的旋转而稳定的变化。
不平衡的类型有三种：静不平衡或力不平衡、力矩不平衡或偶不平衡和动不平衡。
不平衡时频谱的表象：波形为正弦波；轴心轨迹为圆或椭圆；1X频率为主；径向（水平和垂直）振动为主；振幅随转速升高而增大；过临界转速有共振峰；悬臂转子不平衡水平和垂直轴向振动都很大。
另外，如果滑轮、齿轮、轴承或转子的旋转中心偏离几何中心线就会出现偏心。
2、不对中不对中的现象较为普遍，且非常重要，因为它而增加的旋转力会对轴承和密封件施加异常的应力。
不对中的类型有：平行不对中、角度不对中、平行和角度不对中。
典型的不对中主要由以下原因引起：原部件的不精确装配，如电机、泵等；安装后原部件间的相对位置发生移动；因为管道系统的压力而造成的扭曲变形；由于扭矩而引起的柔性支撑扭曲变形；温度变化引起的机器变形；耦合面与轴线不垂直；由于地基柔性太大，在旋紧固定螺栓时机器发生移动。
实际上大多数不对中案例都是轴线角度不对中和平行不对中的组合。
一般原则是：诊断应该根据轴向和垂直（或水平）方向上随着1X转速的增加，对应的2X处的振动级的变化情况来判断。
对于齿轮联轴器，一般认为存在以下振动特征：1）对中不良引起转子2倍频振动分量，不对中越严重，2倍频分量所占比例越大；2）不对中量和联轴器内阻尼越大，倍频振动的幅值越大；3）不对中产生的振动幅值，随着转速的升高而增大；4）对中不良引起的弯曲振动中有工频的2，4，6，8…等偶数倍频振动分量，且靠近联轴器处的轴承的弯曲振动振幅大于远离联轴器处的轴承振幅；扭转振动有工频的1，3，5，7…等奇数倍频振动分量，靠近联轴器处的轴承的弯曲振动振幅小于远离联轴器处的轴承振幅。
3、机械松动由于松动会产生非常明显的1X基频波峰。
十五种常见的设备振动故障及其特征频谱
十五种常见的设备振动故障及其特征频谱2020.2.3∙以下十五种常见的振动故障及其特征频谱: 不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征：∙振动主频率等于转子转速；∙径向振动占优势；∙振动相位稳定；∙振动随转速平方变化；∙振动相位偏移方向与测量方向成正比。
1、力偶不平衡力偶不平衡症状特征：∙同一轴上相位差180°；∙存在1X转速频率而且占优势；∙振动幅值随提高的转速的平方变化；∙可能引起很大的轴向及径向振动幅值；∙动平衡需要在两个修正面内修正。
2、悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡症状特征：∙径向和轴向方向存在1X转速频率；∙轴向方向读数同相位，但是径向方向读数可能不稳定；∙悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者，所以都需要修正。
二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征：∙特征是轴向振动大；∙联轴器两侧振动相位差180°；∙典型地为1X和2X转速大的轴向振动；∙通常不是1X，2X或3X转速频率占优势；∙症状可指示联轴器故障。
2、平行不对中平行不对中症状特征：∙大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时，产生高次谐波频率；∙2X转速幅值往往大于1X转速幅值，类似于角向不对中的症状；∙联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值。
3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征：∙振动症状类似于角向不对中；∙试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题；∙产生相位偏移约180°的侧面；∙对侧面或顶部对底部的扭动运动。
三、偏心转子偏心转子症状特征：∙在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动；∙相对相位差为0°或180°；∙试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小，但是另一个方向振动可能增大。
四、弯曲轴弯曲轴症状特征∙弯曲的轴产生大的轴向振动；∙如果弯曲接近轴的跨度中心，则1X转速频率占优势；∙如果弯曲接近轴的跨度两端，则2X转速频率占优势；∙轴向方向的相位差趋向180°。
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。
机械设备典型故障的振动特性
机械设备典型故障的振动特性1. 引言机械设备在正常运行过程中，可能会出现各种故障，其中振动故障是一种常见的故障类型。
振动特性是用来描述机械设备振动状态的重要参数，通过对振动特性的分析，可以确定故障的类型和严重程度，并采取相应的维修措施。
本文将介绍机械设备典型故障的振动特性，包括离心机械设备的不平衡振动、齿轮传动的故障振动、轴承的故障振动以及主轴的故障振动。
2. 离心机械设备的不平衡振动离心机械设备的不平衡振动是一种常见的故障类型。
当离心机械设备的转子存在不平衡时，会导致设备产生振动。
不平衡振动的特点是振动频率较低，振动幅值较大。
不平衡振动的振动特性可以通过振动传感器进行监测和分析。
常见的振动特性参数包括振动幅值、振动频率和相位。
3. 齿轮传动的故障振动齿轮传动是机械设备中常用的传动方式之一，但是在使用过程中会出现齿轮的故障，导致振动增大。
齿轮传动的故障振动可以分为齿轮啮合故障和轴承故障两种情况。
•齿轮啮合故障振动：齿轮啮合故障会导致传动系统产生周期性振动，其频率与齿轮的啮合频率有关。
常见的齿轮啮合故障包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面脱落等。
•轴承故障振动：轴承是机械设备中常见的零部件之一，当轴承出现故障时，会导致传动系统产生高频振动。
轴承故障的振动特点包括高频率、小幅度的振动，振动信号中常含有谐波成分。
轴承是机械设备中常见的关键零部件之一，其故障会导致设备振动增大。
轴承的故障振动可以分为内圈故障、外圈故障和滚动体故障三种情况。
•内圈故障振动：内圈故障会导致轴承产生低频振动，其振动频率一般较低，并且振动幅值较大。
•外圈故障振动：外圈故障会导致轴承产生高频振动，其振动频率一般较高，并且振动幅值较小。
•滚动体故障振动：滚动体故障会导致轴承产生特定频率的振动，其频率与滚动体的旋转频率有关。
主轴是机械设备中常见的关键部件之一，其故障会导致设备振动增大。
主轴的故障振动特点与轴承的故障振动类似，包括低频振动、高频振动以及特定频率的振动。
机械振动的原因和控制方法
机械振动的原因和控制方法机械振动是指机械系统在运动过程中产生的不稳定波动。
这种振动可能会导致各种问题，包括设备磨损、噪音产生、系统不稳定以及生产效率降低等。
因此，了解机械振动的原因以及采取相应的控制方法至关重要。
本文将讨论机械振动的原因并介绍一些常用的控制方法。
一、机械振动的原因1. 不平衡不平衡是一种常见的机械振动原因。
当旋转的部件存在质量不均匀分布时，会导致高速旋转的不平衡情况，并引起机械系统的振动。
2. 动力激振动力激振是机械振动的另一常见原因。
当外部作用力或扰动作用于机械系统时，会引起系统的振动。
例如，当流体通过管道或风机时，会产生动力激振，引起系统振动。
3. 过度刚度或过度柔度过度刚度或过度柔度也可能导致机械振动。
当刚度过高或过低时，机械系统的固有振动频率与外部激振频率无法匹配，导致系统发生振动。
4. 摩擦和松动摩擦和松动是机械振动的另一常见原因。
在机械系统中，如果存在未适当润滑的表面或连接件，摩擦和松动将导致系统振动。
二、机械振动的控制方法1. 平衡为了控制由于不平衡引起的机械振动，可以进行平衡操作。
这包括在旋转部件上加上补偿块，通过平衡测试来确定所需的修正质量和位置，以减少机械系统的振动。
2. 减振器的使用减振器是常用的控制机械振动的工具。
通过在机械系统中加入减振器，可以吸收和分散振动能量，减少系统振动的幅度。
常见的减振器包括弹簧减振器、阻尼器和橡胶减振器等。
3. 控制刚度和柔度为了避免过度刚度或过度柔度引起的机械振动，需要进行合适的设计和控制。
在设计机械系统时，应确保系统的刚度和柔度在可控范围内，以使其固有振动频率与外部激振频率相匹配。
4. 维护和检修定期维护和检修机械系统有助于防止由于摩擦和松动引起的机械振动。
通过润滑摩擦表面、紧固连接件并定期检查系统的工作状态，可以降低机械振动的风险。
5. 密封和隔音对于一些特殊机械系统，如风机和压缩机，通过合适的密封和隔音设计，可以减少噪音和振动的传播，提高工作环境的舒适度。
设备位移,振动标准
一、什么是设备振动位移设备振动位移是指设备在运行时，由于惯性力或外力的作用，导致其产生的移动量。
一般来说，设备振动是不可避免的，但过大的振动会对设备的正常运行产生负面影响。
因此，设备振动位移需要通过标准化的要求来进行规范和控制。
二、常见的设备振动问题设备振动问题多种多样，常见的有以下几种：1. 机械不平衡：由于设备在加工、安装、运输等过程中，存在加工误差、安装不当等问题，导致设备重心偏移而出现振动。
2. 轴承故障：轴承是设备中最重要的部件之一，其故障通常会导致设备振动加剧，严重时可能会引发设备故障。
3. 驱动装置问题：驱动装置如电机、减速机、皮带传动等，如果存在装配不当、润滑失效等问题，会导致设备振动。
三、设备振动位移标准的意义设备振动位移标准对于设备运行和维护具有重要意义。
具体来说，它的意义主要包括以下几个方面：1. 确保设备正常运行: 设备振动位移标准能够规范设备的振动范围，避免过大或过小的振动对设备正常运行产生影响。
2. 延长设备使用寿命：通过对振动进行控制，可以减少设备受到的损耗，从而延长设备的使用寿命。
3. 提高设备工作效率：适当的设备振动可以起到促进工艺加工、增强物料分布、防止物料堵塞等作用，从而提高设备的工作效率。
四、设备振动位移标准相关规范在国际上和国内各行业内，关于设备振动位移的规范和标准很多。
例如，国际标准化组织(ISO)在《ISO 10816-1:1995（E）》中规定了旋转机械的振动评价方法和振动标准，GB/T 10816-2006则是《旋转机械振动测量和评价的通则》。
此外，各个行业内还制定了相应的标准，如电力行业的DL/T 5365-2015《机组用振动监测系统技术规范》、石油化工行业的SY/T 6145-2006《地面输送管道振动技术规范》等。
五、结论设备振动位移标准对于设备的正常运行、使用寿命和工作效率具有重要意义。
各行各业内都制定了相应的标准和规范，实现对设备振动位移的精准控制，保障设备的正常运行。
电机振动常见原因
电机振动常见原因电机振动是指电机在运行过程中产生的机械振动。
电机振动的原因很多，主要包括以下几个方面：1. 动平衡不良：动平衡是指旋转设备在运行时转子的质量分布不均匀，导致引起振动。
电机的转子在制造过程中、组装过程中或者长期使用过程中，如果没有进行相应的动平衡调整，都有可能导致电机的振动。
2. 固定不牢固：电机安装时，如果固定方式不正确或者固定螺栓松动，都会导致电机振动。
此外，电机的基座和机体之间的连接，如果松动或者固定不牢固，也会引起电机振动。
3. 轴伸不良：电机的轴伸包括轴的弯曲和轴的不对中。
轴的弯曲可能是由于轴材质不好或者在运输、使用过程中发生了扭曲；轴的不对中是指轴与轴承安装孔不重合，导致电机运转时发生偏心，引起振动。
4. 磨损严重：电机在长期使用过程中，内部的零部件会发生磨损，如轴承、齿轮、轴等，这些磨损会使电机运行不平稳，产生振动。
此外，电机的外部零部件如传动装置、风叶等如果磨损严重也会引起振动。
5. 不平衡载荷：在某些应用中，电机驱动的设备会受到不均匀载荷的作用，如风扇、离心机等。
这些载荷不平衡会导致电机的振动。
6. 驱动系统故障：电机的振动也可能是由于驱动系统的故障引起的，如变频器的工作频率不稳定、电机过载、驱动系统的传动装置出现故障等。
对于以上原因，可以采取一些措施来减少电机振动：1. 进行动平衡调整：在电机制造过程中、安装运输过程中都可以进行动平衡调整，确保电机转子的质量分布均匀。
2. 确保固定牢固：在电机安装过程中，要注意固定螺栓的使用和拧紧力度，以确保电机的固定牢固。
3. 定期检查维护：定期检查电机的各个部件，发现松动、磨损等问题及时修复和更换。
4. 选择合适的传动装置：不同的应用场景需要选择合适的传动装置，避免不平衡载荷对电机造成不利影响。
5. 定期校准驱动系统：对于电机驱动系统，要定期校准和维护，确保各个部件和参数的稳定和正常工作。
6. 定期润滑：电机的轴承和传动装置等部件需要定期润滑，以减少摩擦和磨损，降低振动。
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最常见的设备振动问题可归纳为：对心不良、平衡不良、轴承损坏、基础松动等四种。
•水平、垂直及轴向振动大（但是水平与垂直向的振动大约为轴向的2~3倍）为对心不良。
•水平及垂直振动大、轴向振动相对很小（水平与垂直向的振动大约为轴向的4倍以上）为平衡不良。
•总振动值在标准内，轴承状况值大为轴承损坏（或轴承润滑不良）。
•水泥基座与基础螺丝的振动值如果不同为基础松动。
诊断技术。
1.平衡不良状况诊断
•当转动件惯性轴心线与转动轴心线不在同一直线上时，此转动件即为平衡不良
•造成转动件不平衡的原因
–转动件本身形状不对称
–加工制造上的公差
–组装安装不当
–转动件于运转时变形
–转动件破损磨耗
–转动件附着异物平衡不良频谱特性•振动频谱主要发生
于一倍转速
•振动方向通常都发生于径向
•轴向振幅很小，远小于径向之1/3
•不论在径向或轴向，2倍、3倍、4倍频之振动，几乎没有
2．对心不良状况诊断
•所谓对心不良是指联结在一起的两台设备的运转中心线不在同一直线上
•对心不良的征状–轴承、轴封、联轴器、转轴提早损坏。
–轴承位置有高温甚至大量排出润滑油等现象。
–基础桩螺丝有松脱现象。
–联轴器间隙过大或破损。
–联轴器有高温现象且橡塑料联轴器会有粉末排出。
–马达运转电流偏高。
–轴承损坏在轨道上有180度与内外对称磨损现象。
对心不良频谱特性•振动频率主要发生于1倍、2倍或3倍转速上
•因大部份之不对心乃混合式不对心(角度式+平行式) ，故振动方向同时来自于径向和轴向
3．轴弯曲状况诊断
•轴中心处的弯曲会造成1倍转速频率之振动，振动方向主要发生于轴向
•靠近联轴器的弯曲会造成2倍转速频率之振动，振动方向亦
发生于轴向
4．机械松动状况诊断
松动造成的原因大致可分为两种•外松动
–结构、底板、基础松动或螺栓松脱•内松动
–两配合组件之松动如轴与轴承内圈、轴承盖与轴承外圈、轴与叶片等配合不当
–振动发生于1×、2×、3×……7× 、8×或更高之转速频率，径向和轴向都明显
5．滚动轴承损坏状况诊断
轴承滚动件损坏频率（Ball Spin Frequency ，BSF）：BSF= 1/2 × RPM × Pd/Bd × (1 –(Bd / Pd × cos ψ)2 )轴承内环轨道损坏频率（Ball Pass Frequency Inner Race ，BPFI）：
BPFI= 1/2 × RPM × N × (1 –Bd / Pd × cos ψ)轴承外环轨道损坏频率（Ball Pass Frequency Outer Race ，BPFO）：BPFO= 1/2 × RPM × N × (1 + Bd / Pd × cos ψ)轴承保持器损坏频率（Fundamental Train Frequency ，FTF）：
FTF= 1/2 × RPM × (1 × Bd / Pd × cos )其中RPM : 轴之转速N : 轴承滚动体之数目Pd : 轴承节径Bd : 轴承滚动体直径ψ : 滚动体之接触角
•BPFI通常为转速×N ×60%
•BPFO通常为转速×N ×40%
•FTF通常为转速×0.4~0.6
•BSF通常为转速之2~4倍
•轴承组件损坏大部份均会产生HARMONIC并伴随着转速之旁波
•标准之组件损坏顺序为BPFO®BPFI ®BSF ®FTF 6．转轴磨擦状况诊断
•当旋转件与固定件磨擦时，其频谱与松动相似．
•通常会激发转速的整数分数的次简谐振动频率(1/2，1/3，1/4……)
7．叶片状况诊断
•叶片频率(BPF) =叶片数*转速，此为泵浦,风车和压缩机的固有频率
•但若设计不当,扩散片磨损,管路陡弯,扰流阻碍或转轴偏心，皆会引起高BPF
8．扰流状况诊断
•当空气在进出风车，压力或速度产生突然之变化时，会引起扰流现象．
•扰流通常会产生随机，低频的振动，范围约在1~30 Hz 间．
9．孔蚀状况诊断
•当泵浦入口压力不足时，易产生孔蚀（气穴）现象
•孔蚀通常会产生随机，高频且宽频域的振动，会对泵浦内部机件造成腐蚀．
10．齿轮状况诊断
•齿轮啮合频率（GMF)=齿数*转速
•GMF为齿轮机构固有之频率，其大小代表负荷之多寡，而非磨耗．11．齿磨耗，偏心或两轴不平行•齿轮自然频率会被激发出来f n
•GMF会变大，并伴随着磨耗齿轮转速之旁波（side band) •磨耗增加，旁波亦会增多加大．
•偏心或两轴不平行时，会有2倍GMF出现
12．皮带传动问题诊断
•皮带频率=3.124*皮带轮直径*转速/皮带长度
•皮带发生磨破，松动，或配合错误，常会引发1*,2*,3*,4*的皮带频率
13．皮带或皮带轮不对心问题诊断
•皮带轮不对心时，会在1*转速显现高振动
•轴向尤其明显
•被传动件之转速频率会发现在传动件频谱上
14．皮带轮偏心问题诊断
•和不平衡问题一样，振幅主要发生于径向之一倍频．15．马达定子问题诊断
•定子偏心会产生气隙不均而引起振动
•气隙不均会产生局部发热而使马达轴弯曲，故振动会随操作时间而变大
•会在2倍线频率(120 Hz)产生高振动
16．马达转子偏心问题诊断
•转子偏心会产生2倍线频率，并伴随着极通频率（FP=P*迟滞频率）
•FP会在低频区出现（约0.3~2.0 Hz）
17．转子棒松动问题诊断
•转子棒通过频率(RBPF)=转子棒数*转速
•转子棒松动时会产生RBPF及2*RBPF，并伴随着2*FL(120 Hz)之旁波
18．相位问题诊断
•联接器的松动或损坏会产生相位问题
•会引发2倍线频率之大振动
•并伴随着1/3 FL(20 Hz)的旁波
19．同步马达问题诊断
•线通频率(CPF)=定子线圈数*转速
•定子线圈松动时，会产生CPF高振动
•并伴随着转速之旁波
20．直流马达问题诊断
•磁场绕组破损，不良的SCR，联接器松动会产生6倍线
频率(360 Hz)之高振动
振动检测仪检测判断（一）
振动检测仪检测判断（二）。