旋转机械的常见故障诊断

马昊++刘天保++刘鸿亮

摘 要：沈鼓做为一家世界知名的鼓压风机制造企业，旋转机械是我们厂的支柱产品。所以，旋转机械的故障诊断与分析，对于我厂产品的质量的好坏，产品是否能够让用户满意，以至于企业的生存和核心竞争力，都有着致关重要的作用。作为一门独立的学科，依靠振动分析仪对旋转机械的异常故障进行诊断和判别，必须有较高的技术水平。这个诊断和判别与医学上的诊断和判别是一个道理。要能够准确地诊断和判别，要依靠大量的临床实践和临床经验，这必须有医学上的理论基础根据。

关键词：鼓压风 旋转机械 诊断 判别

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

尽管旋转机械的故障是由机械仪表自行诊断是最终目的，但机械还是机械，它不是万能的，现实的问题不能全部死搬硬套，自动诊断。系统的诊断只能做参考，最终诊断还需要人的大脑。人—机对话，还需要人的大脑。

下面举几个各种类型振动的典型例子，可以认为是固定模式的一类，可以在判断故障时做以参考。

1 不平衡

大家知道，转动部分在转动过程中，一定会产生振动，振动是绝对的，不振动是相对的，不平衡是绝对的，平衡也是相对的。转动部分或多或少会有残余的不平衡量存在。这种不平衡量是由于转子的重心偏移所产生的。由于重心偏移而引起离心力F=W/gεω2（W：转子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回转角速度；F：离心力）。这种情况，机械在转动时会发生振动，明显地表现为1次/转。如是3000 r/min，振动频率为50 Hz。这种由于偏心、不平衡产生的离心力，迫使转子在运转过程中发生振动，其振动频率为转速的一次方成正比，转速高而高，转速低而低，这是判断转子由于偏心而产生振动的不平衡的最简单也是最直观的判断方法。

2 热的不平衡

已在常温下平衡好的转子，当进入工况后，由于热的影响温度的上升，转子转轴导热性的影响，转子可能会产生弯曲。这种振动可随时间的延长而变大。也可能随负荷的变化而改变。

3 找正同轴度的变化，而引起的不平衡振动

即使多缸的每个转子都是完全平衡了，但当将二个或三个以上的转子联接在一起时，如果不能正确对中，也就是说给每个转子重新增加了新的不平衡量，那么整个转子在运转中，也会发生振动。这相当于转子轴被强制弯曲。发生角不对中或端面不对中的振动，还可能是在找正对中时，对温度梯度的影响考虑不周，预留量不合适也会产生振动，这种情况一般发生二倍频的现象。

4 油膜振荡问题

具有油膜的滑动轴承的转子系统，由于滑动轴承油膜引起的自激振动，即使时完全平衡好的转子，也会产生非常激烈的振动，使巴氏合金烧损。这种振动在一般的讲来认为是“油膜振荡”。油膜振荡在实际过程中有如下特点，可以做为诊断和判别的一个基准：

（1）发生振动的频率与转子在某个转速下的固有频率相等。（2）这一振动的频率是基频的1/2以下，严格说来是0.42～0.49，但根据实际运转的经验，在0.3以上也可发生。（3）尽管转速上升，但频率特性不变（频率不变）。（4）在转速升、降时，由于有摩擦振动发生和消失都有滞后现象。（5）振动的发生和消失时实发性的，不像临界的出现是逐渐增加的。（6）振动发生后，即使转速提高，振动也不消失。（7）从轨迹上看，振动旋转方向与运转方向一致，即正进动。

处理方法：

（1）在轴承中沿圆周方向开槽，改变L/D比值。

（2）调整油温，上升或下降。

（3）增加油压，调整瓦间隙。

（4）更换轴承结构。

（5）增大或减小负荷或提高轴承承载力。

5 喘振

喘振现象在航空上是叫“失速”。当风机出气侧用阀门节流时，阻力加大（阻力线变陡），风量就变小，对于某一流量可按照一定压力运转，进一步节流时，随风量减小到风机特性曲线的右上方特性时，管路系统产生脉动，与振动噪声，形成不稳定状态，这种现象称为喘振。

6 临界转速

在汽轮机拖动的压缩机的启动过程中，特别要注意一阶临界转速。现象是：转速上升过程中，到达某一转速范围内，出现振动急速上升，越过此转速范围后，振动又迅速回落。这种情况的出现，是由转子的临界和系统的共振而引起来的。应尽快越过此转速范围，使它一露头就被抑制、扼杀。这样就可避免重大事故的发生。临界转速（nk1）是转子的固有频率，改变是很困难的，制造厂已经在设计计算中得出，在运转过程中已经测量出来。用户只要记住：小心操作即可。

7 转轴中有缺陷、裂纹时的振动

除1、2倍还有3、5…倍高次谐波外，还可以出现1/2、1/3、1/5倍的谐波。

8 转子的挠性问题

每转一周有二次正弦波变化，可激励N振动。

9 齿轮变速箱振动

齿轮箱不仅是转轴问题，还伴随着齿的啮合问题。一般讲，可分为三个区域：（1）属于低频范围的回转或及其谐波。（2）属于高频范围的齿轮啮合频率。（3）属于高低之间的中间频率范围，是由于系统的某些共振特性而产生的频谱。一般讲来，仅用电涡流传感器，往往会失去高频信息，所以，需要用加速度传感器来配合使用。

存在的一次成份为n×Z，搜索频率到中间频率发生异常，做冲击测固有频率。大峰值为低速的共振频率。由于共振产生凹凸或冲击逐渐扩展发生点蚀，等等。

参考文献

[1] 冯晨，田涛.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术研究[J].电子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术分析[J].通讯世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做为一家世界知名的鼓压风机制造企业，旋转机械是我们厂的支柱产品。所以，旋转机械的故障诊断与分析，对于我厂产品的质量的好坏，产品是否能够让用户满意，以至于企业的生存和核心竞争力，都有着致关重要的作用。作为一门独立的学科，依靠振动分析仪对旋转机械的异常故障进行诊断和判别，必须有较高的技术水平。这个诊断和判别与医学上的诊断和判别是一个道理。要能够准确地诊断和判别，要依靠大量的临床实践和临床经验，这必须有医学上的理论基础根据。

关键词：鼓压风 旋转机械 诊断 判别

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

尽管旋转机械的故障是由机械仪表自行诊断是最终目的，但机械还是机械，它不是万能的，现实的问题不能全部死搬硬套，自动诊断。系统的诊断只能做参考，最终诊断还需要人的大脑。人—机对话，还需要人的大脑。

下面举几个各种类型振动的典型例子，可以认为是固定模式的一类，可以在判断故障时做以参考。

1 不平衡

大家知道，转动部分在转动过程中，一定会产生振动，振动是绝对的，不振动是相对的，不平衡是绝对的，平衡也是相对的。转动部分或多或少会有残余的不平衡量存在。这种不平衡量是由于转子的重心偏移所产生的。由于重心偏移而引起离心力F=W/gεω2（W：转子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回转角速度；F：离心力）。这种情况，机械在转动时会发生振动，明显地表现为1次/转。如是3000 r/min，振动频率为50 Hz。这种由于偏心、不平衡产生的离心力，迫使转子在运转过程中发生振动，其振动频率为转速的一次方成正比，转速高而高，转速低而低，这是判断转子由于偏心而产生振动的不平衡的最简单也是最直观的判断方法。

2 热的不平衡

已在常温下平衡好的转子，当进入工况后，由于热的影响温度的上升，转子转轴导热性的影响，转子可能会产生弯曲。这种振动可随时间的延长而变大。也可能随负荷的变化而改变。

3 找正同轴度的变化，而引起的不平衡振动

即使多缸的每个转子都是完全平衡了，但当将二个或三个以上的转子联接在一起时，如果不能正确对中，也就是说给每个转子重新增加了新的不平衡量，那么整个转子在运转中，也会发生振动。这相当于转子轴被强制弯曲。发生角不对中或端面不对中的振动，还可能是在找正对中时，对温度梯度的影响考虑不周，预留量不合适也会产生振动，这种情况一般发生二倍频的现象。

4 油膜振荡问题

具有油膜的滑动轴承的转子系统，由于滑动轴承油膜引起的自激振动，即使时完全平衡好的转子，也会产生非常激烈的振动，使巴氏合金烧损。这种振动在一般的讲来认为是“油膜振荡”。油膜振荡在实际过程中有如下特点，可以做为诊断和判别的一个基准：

（1）发生振动的频率与转子在某个转速下的固有频率相等。（2）这一振动的频率是基频的1/2以下，严格说来是0.42～0.49，但根据实际运转的经验，在0.3以上也可发生。（3）尽管转速上升，但频率特性不变（频率不变）。（4）在转速升、降时，由于有摩擦振动发生和消失都有滞后现象。（5）振动的发生和消失时实发性的，不像临界的出现是逐渐增加的。（6）振动发生后，即使转速提高，振动也不消失。（7）从轨迹上看，振动旋转方向与运转方向一致，即正进动。

处理方法：

（1）在轴承中沿圆周方向开槽，改变L/D比值。

（2）调整油温，上升或下降。

（3）增加油压，调整瓦间隙。

（4）更换轴承结构。

（5）增大或减小负荷或提高轴承承载力。

5 喘振

喘振现象在航空上是叫“失速”。当风机出气侧用阀门节流时，阻力加大（阻力线变陡），风量就变小，对于某一流量可按照一定压力运转，进一步节流时，随风量减小到风机特性曲线的右上方特性时，管路系统产生脉动，与振动噪声，形成不稳定状态，这种现象称为喘振。

6 临界转速

在汽轮机拖动的压缩机的启动过程中，特别要注意一阶临界转速。现象是：转速上升过程中，到达某一转速范围内，出现振动急速上升，越过此转速范围后，振动又迅速回落。这种情况的出现，是由转子的临界和系统的共振而引起来的。应尽快越过此转速范围，使它一露头就被抑制、扼杀。这样就可避免重大事故的发生。临界转速（nk1）是转子的固有频率，改变是很困难的，制造厂已经在设计计算中得出，在运转过程中已经测量出来。用户只要记住：小心操作即可。

7 转轴中有缺陷、裂纹时的振动

除1、2倍还有3、5…倍高次谐波外，还可以出现1/2、1/3、1/5倍的谐波。

8 转子的挠性问题

每转一周有二次正弦波变化，可激励N振动。

9 齿轮变速箱振动

齿轮箱不仅是转轴问题，还伴随着齿的啮合问题。一般讲，可分为三个区域：（1）属于低频范围的回转或及其谐波。（2）属于高频范围的齿轮啮合频率。（3）属于高低之间的中间频率范围，是由于系统的某些共振特性而产生的频谱。一般讲来，仅用电涡流传感器，往往会失去高频信息，所以，需要用加速度传感器来配合使用。

存在的一次成份为n×Z，搜索频率到中间频率发生异常，做冲击测固有频率。大峰值为低速的共振频率。由于共振产生凹凸或冲击逐渐扩展发生点蚀，等等。

参考文献

[1] 冯晨，田涛.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术研究[J].电子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术分析[J].通讯世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做为一家世界知名的鼓压风机制造企业，旋转机械是我们厂的支柱产品。所以，旋转机械的故障诊断与分析，对于我厂产品的质量的好坏，产品是否能够让用户满意，以至于企业的生存和核心竞争力，都有着致关重要的作用。作为一门独立的学科，依靠振动分析仪对旋转机械的异常故障进行诊断和判别，必须有较高的技术水平。这个诊断和判别与医学上的诊断和判别是一个道理。要能够准确地诊断和判别，要依靠大量的临床实践和临床经验，这必须有医学上的理论基础根据。

关键词：鼓压风 旋转机械 诊断 判别

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

尽管旋转机械的故障是由机械仪表自行诊断是最终目的，但机械还是机械，它不是万能的，现实的问题不能全部死搬硬套，自动诊断。系统的诊断只能做参考，最终诊断还需要人的大脑。人—机对话，还需要人的大脑。

下面举几个各种类型振动的典型例子，可以认为是固定模式的一类，可以在判断故障时做以参考。

1 不平衡

大家知道，转动部分在转动过程中，一定会产生振动，振动是绝对的，不振动是相对的，不平衡是绝对的，平衡也是相对的。转动部分或多或少会有残余的不平衡量存在。这种不平衡量是由于转子的重心偏移所产生的。由于重心偏移而引起离心力F=W/gεω2（W：转子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回转角速度；F：离心力）。这种情况，机械在转动时会发生振动，明显地表现为1次/转。如是3000 r/min，振动频率为50 Hz。这种由于偏心、不平衡产生的离心力，迫使转子在运转过程中发生振动，其振动频率为转速的一次方成正比，转速高而高，转速低而低，这是判断转子由于偏心而产生振动的不平衡的最简单也是最直观的判断方法。

2 热的不平衡

已在常温下平衡好的转子，当进入工况后，由于热的影响温度的上升，转子转轴导热性的影响，转子可能会产生弯曲。这种振动可随时间的延长而变大。也可能随负荷的变化而改变。

3 找正同轴度的变化，而引起的不平衡振动

即使多缸的每个转子都是完全平衡了，但当将二个或三个以上的转子联接在一起时，如果不能正确对中，也就是说给每个转子重新增加了新的不平衡量，那么整个转子在运转中，也会发生振动。这相当于转子轴被强制弯曲。发生角不对中或端面不对中的振动，还可能是在找正对中时，对温度梯度的影响考虑不周，预留量不合适也会产生振动，这种情况一般发生二倍频的现象。

4 油膜振荡问题

具有油膜的滑动轴承的转子系统，由于滑动轴承油膜引起的自激振动，即使时完全平衡好的转子，也会产生非常激烈的振动，使巴氏合金烧损。这种振动在一般的讲来认为是“油膜振荡”。油膜振荡在实际过程中有如下特点，可以做为诊断和判别的一个基准：

（1）发生振动的频率与转子在某个转速下的固有频率相等。（2）这一振动的频率是基频的1/2以下，严格说来是0.42～0.49，但根据实际运转的经验，在0.3以上也可发生。（3）尽管转速上升，但频率特性不变（频率不变）。（4）在转速升、降时，由于有摩擦振动发生和消失都有滞后现象。（5）振动的发生和消失时实发性的，不像临界的出现是逐渐增加的。（6）振动发生后，即使转速提高，振动也不消失。（7）从轨迹上看，振动旋转方向与运转方向一致，即正进动。

处理方法：

（1）在轴承中沿圆周方向开槽，改变L/D比值。

（2）调整油温，上升或下降。

（3）增加油压，调整瓦间隙。

（4）更换轴承结构。

（5）增大或减小负荷或提高轴承承载力。

5 喘振

喘振现象在航空上是叫“失速”。当风机出气侧用阀门节流时，阻力加大（阻力线变陡），风量就变小，对于某一流量可按照一定压力运转，进一步节流时，随风量减小到风机特性曲线的右上方特性时，管路系统产生脉动，与振动噪声，形成不稳定状态，这种现象称为喘振。

6 临界转速

在汽轮机拖动的压缩机的启动过程中，特别要注意一阶临界转速。现象是：转速上升过程中，到达某一转速范围内，出现振动急速上升，越过此转速范围后，振动又迅速回落。这种情况的出现，是由转子的临界和系统的共振而引起来的。应尽快越过此转速范围，使它一露头就被抑制、扼杀。这样就可避免重大事故的发生。临界转速（nk1）是转子的固有频率，改变是很困难的，制造厂已经在设计计算中得出，在运转过程中已经测量出来。用户只要记住：小心操作即可。

7 转轴中有缺陷、裂纹时的振动

除1、2倍还有3、5…倍高次谐波外，还可以出现1/2、1/3、1/5倍的谐波。

8 转子的挠性问题

每转一周有二次正弦波变化，可激励N振动。

9 齿轮变速箱振动

齿轮箱不仅是转轴问题，还伴随着齿的啮合问题。一般讲，可分为三个区域：（1）属于低频范围的回转或及其谐波。（2）属于高频范围的齿轮啮合频率。（3）属于高低之间的中间频率范围，是由于系统的某些共振特性而产生的频谱。一般讲来，仅用电涡流传感器，往往会失去高频信息，所以，需要用加速度传感器来配合使用。

存在的一次成份为n×Z，搜索频率到中间频率发生异常，做冲击测固有频率。大峰值为低速的共振频率。由于共振产生凹凸或冲击逐渐扩展发生点蚀，等等。

参考文献

[1] 冯晨，田涛.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术研究[J].电子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.风力发电机组旋转机械的故障诊断技术分析[J].通讯世界，2013（18）.endprint