旋轉機械的常見故障診斷

馬昊++劉天保++劉鴻亮

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業，旋轉機械是我們廠的支柱產品。所以，旋轉機械的故障診斷與分析，對于我廠產品的質量的好壞，產品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術水平。這個診斷和判別與醫學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經驗，這必須有醫學上的理論基礎根據。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉動部分在轉動過程中，一定會產生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉子的重心偏移所產生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉動時會發生振動，明顯地表現為1次/轉。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產生的離心力，迫使轉子在運轉過程中發生振動，其振動頻率為轉速的一次方成正比，轉速高而高，轉速低而低，這是判斷轉子由于偏心而產生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉子轉軸導熱性的影響，轉子可能會產生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉子聯接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉子在運轉中，也會發生振動。這相當于轉子軸被強制彎曲。發生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產生振動，這種情況一般發生二倍頻的現象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉子系統，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉子，也會產生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發生振動的頻率與轉子在某個轉速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據實際運轉的經驗，在0.3以上也可發生。（3）盡管轉速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉速升、降時，由于有摩擦振動發生和消失都有滯后現象。（5）振動的發生和消失時實發性的，不像臨界的出現是逐漸增加的。（6）振動發生后，即使轉速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉方向與運轉方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調整瓦間隙。

（4）更換軸承結構。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側用閥門節流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉，進一步節流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統產生脈動，與振動噪聲，形成不穩定狀態，這種現象稱為喘振。

6 臨界轉速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉速?，F象是：轉速上升過程中，到達某一轉速范圍內，出現振動急速上升，越過此轉速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現，是由轉子的臨界和系統的共振而引起來的。應盡快越過此轉速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發生。臨界轉速（nk1）是轉子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經在設計計算中得出，在運轉過程中已經測量出來。用戶只要記住：小心操作即可。

7 轉軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉子的撓性問題

每轉一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區域：（1）屬于低頻范圍的回轉或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統的某些共振特性而產生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產生凹凸或沖擊逐漸擴展發生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業，旋轉機械是我們廠的支柱產品。所以，旋轉機械的故障診斷與分析，對于我廠產品的質量的好壞，產品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術水平。這個診斷和判別與醫學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經驗，這必須有醫學上的理論基礎根據。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉動部分在轉動過程中，一定會產生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉子的重心偏移所產生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉動時會發生振動，明顯地表現為1次/轉。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產生的離心力，迫使轉子在運轉過程中發生振動，其振動頻率為轉速的一次方成正比，轉速高而高，轉速低而低，這是判斷轉子由于偏心而產生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉子轉軸導熱性的影響，轉子可能會產生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉子聯接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉子在運轉中，也會發生振動。這相當于轉子軸被強制彎曲。發生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產生振動，這種情況一般發生二倍頻的現象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉子系統，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉子，也會產生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發生振動的頻率與轉子在某個轉速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據實際運轉的經驗，在0.3以上也可發生。（3）盡管轉速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉速升、降時，由于有摩擦振動發生和消失都有滯后現象。（5）振動的發生和消失時實發性的，不像臨界的出現是逐漸增加的。（6）振動發生后，即使轉速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉方向與運轉方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調整瓦間隙。

（4）更換軸承結構。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側用閥門節流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉，進一步節流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統產生脈動，與振動噪聲，形成不穩定狀態，這種現象稱為喘振。

6 臨界轉速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉速?，F象是：轉速上升過程中，到達某一轉速范圍內，出現振動急速上升，越過此轉速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現，是由轉子的臨界和系統的共振而引起來的。應盡快越過此轉速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發生。臨界轉速（nk1）是轉子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經在設計計算中得出，在運轉過程中已經測量出來。用戶只要記?。盒⌒牟僮骷纯伞?/p>

7 轉軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉子的撓性問題

每轉一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區域：（1）屬于低頻范圍的回轉或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統的某些共振特性而產生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產生凹凸或沖擊逐漸擴展發生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業，旋轉機械是我們廠的支柱產品。所以，旋轉機械的故障診斷與分析，對于我廠產品的質量的好壞，產品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術水平。這個診斷和判別與醫學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經驗，這必須有醫學上的理論基礎根據。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉動部分在轉動過程中，一定會產生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉子的重心偏移所產生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉動時會發生振動，明顯地表現為1次/轉。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產生的離心力，迫使轉子在運轉過程中發生振動，其振動頻率為轉速的一次方成正比，轉速高而高，轉速低而低，這是判斷轉子由于偏心而產生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉子轉軸導熱性的影響，轉子可能會產生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉子聯接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉子在運轉中，也會發生振動。這相當于轉子軸被強制彎曲。發生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產生振動，這種情況一般發生二倍頻的現象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉子系統，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉子，也會產生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發生振動的頻率與轉子在某個轉速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據實際運轉的經驗，在0.3以上也可發生。（3）盡管轉速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉速升、降時，由于有摩擦振動發生和消失都有滯后現象。（5）振動的發生和消失時實發性的，不像臨界的出現是逐漸增加的。（6）振動發生后，即使轉速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉方向與運轉方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調整瓦間隙。

（4）更換軸承結構。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側用閥門節流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉，進一步節流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統產生脈動，與振動噪聲，形成不穩定狀態，這種現象稱為喘振。

6 臨界轉速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉速?，F象是：轉速上升過程中，到達某一轉速范圍內，出現振動急速上升，越過此轉速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現，是由轉子的臨界和系統的共振而引起來的。應盡快越過此轉速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發生。臨界轉速（nk1）是轉子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經在設計計算中得出，在運轉過程中已經測量出來。用戶只要記?。盒⌒牟僮骷纯?。

7 轉軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉子的撓性問題

每轉一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區域：（1）屬于低頻范圍的回轉或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統的某些共振特性而產生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產生凹凸或沖擊逐漸擴展發生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發電機組旋轉機械的故障診斷技術分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint