主动端
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某水泵
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松动
机械松动有两种类型： • 旋转松动：旋转松动是由机器的旋转 部件与固定部件之间的过大间隙引起的 （例如在轴承中）。
• 非旋转松动：非旋转松动是两个正常 的固定部件之间的松动，例如，支脚和 基础之间或轴承外壳和机器之间。
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松动
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共振
转子系统、支撑系统、各部件都有固有频率 固有频率由系统的本身性能决定：F=/2π 以一倍频振动为主且幅值很高； 转速变化时振幅、相位变化明显； 部件共振时各处相位相同；
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电机故障
中国的线频率为50hz（美国为60hz） 同步转速=2*线频率/极数 滑差频率=同步转速-实际转速 转子问题：转频两旁滑差频率的边带 气隙不均：2倍线频率 定子短路： 2倍线频率及其谐波
• 未对准会以两种方式表现出来： • 径向和切向方向上（平行）的2 倍 频振动 • 轴向方向上（成角度）的1倍频振动
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不对中
波形呈畸变的正弦波； 轴向振动较大； 联轴器两侧的轴向振动相差180°； 振动随负荷的变化明显；
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某水泵
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某水泵
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活动端
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对有疑问诊断结果的处理
仪表显示“严重”或“极严重”，但是没有故障迹象 诊断仪显示“轻度”或“中等”，但似乎有极严重的振动水平 诊断仪诊断到超过五个严重或者极严重的故障 检查机器设置输入值，并重新进行测量 联系振动专家
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电机试验台-两种以上的故障
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泵故障
临界转速 结构共振（立式泵） 喘振（流量低） 气穴
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风机故障
不平衡 不对中 临界转速 共振 松动 轴承问题 软脚 气流问题 皮带轮问题
通过频率 转速计算
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综合分析结果
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测量和诊断错误的常见原因
不适当的转速输入 不适当的机器设置 热瞬变，机器没有达到正常工作温度 传感器过载，通常是没有让传感器在采集数据之前达到温度平衡 不适当的测量位置 在一台循环或浪涌不断开关的机器上进行测量
电机试验台
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活动端
主动端
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电机试验台
=
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振动分析基本知识
振动波形
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振动幅值
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振动频率
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振动的合成分解
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时频转换
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时频转换
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时频转换
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时频转换
通频值、分频值、基频、倍频
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振动的测量-传感器
轴承失效频率和设备转速的单位相同
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滚动轴承的失效频率
不要忙着计算故障频率，首先寻找故障征兆 不同厂家—不同型号---不同滚珠数
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滚动轴承的频谱
基本频率、谐波、边带、固有频率及其边带
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螺杆压缩机
=
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螺杆压缩机
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位置4
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电厂一次风机
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电厂一次风机
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电厂一次风机
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电厂一次风机
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滚动轴承故障
滚动轴承有特殊的轴承失效形式，可以从波形和频 谱数据中观察到
轴承特征频率是真实的缺陷频率 这些频率只在轴承确实有缺陷时出现
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螺杆压缩机
=
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某风电主轴承
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某风电主轴承
内径600 外径870 双列29滚珠 滚动体直径66.5 接触角11°20 主轴转速 14.2RPM
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计算结果
内环通过频率15.79X 滚珠通过频率1.184X 外环通过频率13.2X 保持架频率 0.456X
不平衡通常会在 1 倍转速下在任一 方向上表现出来
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转子不平衡-振动特征
波形为简谐波，少毛刺；
原始质量不平衡---轴向振动小
1X频率为主；
初始弯曲
---轴向1X振动
水平和垂直振相位差90°；
部件位移或脱落---振动突变后稳定
一般水平振动大于垂直方向振动； 叶轮结垢
---振动缓慢增加
轴向振动不大；
联轴器不平衡 ---相邻轴承振动大
振幅随转速升高而增大；
过临界转速有共振峰；
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某电机
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某电机
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活动端
主动端
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某电机
=
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轴弯曲
=
和不平衡现象类似 轴向有较大的一倍频振动，且相位相反 对大型机组可以通过晃度来判断
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电涡流位移传感器
电涡流传感器结构图
电涡流传感器原理图
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磁电速度传感器
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磁电速度传感器
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压电加速度传感器
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压电加速度传感器
三角剪切型
中心压缩型
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压电加速度传感器的频响
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常见故障的振动特征
在带滚动轴承的旋转机械中，常见的故障类型有质 量不平衡、轴弯曲、不对中、松动、共振、滚动轴承 故障、齿轮故障等。
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转子不平衡-来源
污物积累或平衡配重的缺失 • 材料不均匀，尤其是在铸件中（如多孔部分、砂眼） • 配合件（如轴、孔…）的尺寸存在差别 • 辊子偏转（如造纸机辊）或存在机加工误差 • 电气绕组的质量分布不均匀 • 不均匀的腐蚀、偏心转子或转子腐蚀
• 轴承座套和滚动体之间间隙过大（轴承松动）会产生1倍频的各次谐波， 有时可能会延伸到10倍频率以上 • 过大的轴颈轴承间隙会产生0.5倍谐波，如图所示。它们称为“半频谐 波分量”或“分谐波”。它们可由摩擦和严重的撞击而产生。
•大多数类型的非旋转松动也会产生转速的谐波，通常不会太多，不会产 生分谐波。 •非旋转松动还可产生随机噪声，这会产生一种连续频谱，而不是确定的 峰形。 •垂直方向振动常大于水平方向； •松动结合面两边，振幅有明显差别；
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转子断条
转频幅值与边带幅值D的差： >54dB 电机良好 45-54dB 电机状态一般 40-45dB 最少有一根断条，需要跟踪 <40dB 多跟断条，建议马上停机
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气隙不均
2*线频率，可能和2倍转频发生拍振
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定子线圈短路
2*线频率及其谐波
3.74hz 0.28hz 3.13hz
0.108hz
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轴承处波形频谱图
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齿轮箱的故障分析
啮合频率及其谐波、固有频率、边频 滚动轴承频率
啮合频率 GMF
下边频 2X
上边频
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纸厂辊子
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纸厂辊子
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纸厂辊子
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不对中
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在机器设备上，当两个耦合轴的中心线重合时，就是理 想对中的情况。当它们不重合时，就存在不对中
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不对中
• 不对中的原因可能有以下几种： • 组装不佳，或组装后发生移动 • 管道张力造成变形 • 柔性支撑件的扭矩引起变形 • 温度引起机器结构发生变化 • 联轴器加工不良 • 联轴器润滑不够充分
常用图谱
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机组结构图
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机组信息
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波形图
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波形图
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频谱图
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振动趋势图
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瀑布图
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轴心轨迹图
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常见故障的振动特征
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滚动轴承的结构
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滚动轴承的失效频率
CA= 接触角
Ω= 设备转速 N=滚动体个数 P=节园直径 B=滚珠或滚动体直径
FTF=保持架通过频率 BPFI=内环通过频率 BPFO=外环通过频率 BSF=滚珠旋转频率
fundamental train frequency ball pass frequency inner race ball pass frequency outer race ball spin frequency