旋转机械常见故障诊断分析案例

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。

旋转机械故障诊断旋转机械是指依靠转子旋转运动进行工作的机器，在结构上必须具备最基本的转子、轴承等零部件。

典型的旋转机械：各类离心泵、轴流泵、离心式和轴流式风机、汽轮机、涡轮发动机、电动机、离心机等。

用途：1、在大型化工、石化、压缩电力和钢铁等部门，某些大型旋转机械属于生产中的关键设备2、炼油厂催化工段的三机组或四机组3、大化肥装置中的四大机组或五大机组4、乙烯装置中的三大机组5、电力行业的汽轮发电机、泵和水轮机组6、钢铁部门的高炉风机和轧钢机组旋转机械可能出现的故障类型：1、转子不平衡故障2、转子不对中故障3、转轴弯曲故障4、转轴横向裂纹的故障5、连接松动故障6、碰摩故障7、喘振转子的不平衡振动机理及特性：旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运动中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距。

偏心距较大时，静态下，所产生的偏心力矩大于摩擦阻力距，表现为某一点始终恢复到水平放置的转子下部，其偏心力矩小于摩擦阻力距的区域内，称之为静不平衡。

偏心距较小时，不能表现出静不平衡的特征，但是在转子旋转时，表现为一个与转动频率同步的离心力矢量，离心力F=Mew2,从而激发转子的振动。

这种现象称之为动不平衡。

静不平衡的转子，由于偏心距e较大，表现出更为强烈的动不平衡振动。

虽然做不到质量中心与旋转中心绝对重合，但为了设备的安全运行，必须将偏心所激发的振动幅度控制在许可范围内。

1、不平衡故障的信号特征1）时域波形为近似的等福正弦波。

2）轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是因为轴承座及基础的水平刚度与垂直刚度不同所造成。

3）频谱图上转子转动频率处的振幅。

4）在三维全息图中，转动频率的振幅椭圆较大，其他成分较小。

2、敏感参数特征1）振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与角速度w是指数关系。

2）当转子上得部件破损时，振幅突然变大。

例如，某烧结厂抽风机转子焊接的合金耐磨层突然脱落，造成振幅突然增大。

前言S8000系统为阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司开发的新一代大型旋转机械状态监测系统，该系统现已被越来越多的石化、电力、冶金企业所使用，并成为设备管理人员对大机组管理、诊断的得力助手。

本案例集收集了近三年内，使用S8000系统进行的部分诊断案例，并按案例类别进行了大概的整理，供各企业设备管理人员参考；由于原诊断报告篇幅过长，在本案例集中对原报告进行了一些删剪，以方便阅读，如需对某案例进行更详细了解，请与创为实公司联系；由于我们的水平有限，可能的失误难免存在，欢迎批评指正。

阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司2007年9月目 录1 叶片断裂类案例 (1)2 油膜涡动类故障 (35)3 磨擦类故障 (56)4 垢层脱落故障 (64)5 电气干扰类故障 (74)6 动平衡不良类 (88)7 通过相关性分析发现工艺量设置类问题 (95)8 转子热弯曲 (102)1叶片断裂类案例1.1某厂04年09月27日空压机断叶片故障诊断分析故障状态描述：此厂空气压缩机组K1202/KT1202于2004年9月27日发生空压机驱动透平振动突然增大事故，以下把故障发生过程中各图谱的变化情况列举如下：通频值振动趋势图（2004-09-27 12:01:5至2004-09-27 15:36:5的历史数据和灵敏监测数据）从上面的趋势图上可以很清楚的看出，该机组在9月27日的12：18：09时振动瞬间突发性升高，同时，振动的相位也发生了明显的变化，其振动能量主要是集中表现在工作频率上。

这些都意味着透平转子出现了故障，产生了极大的不平衡。

126V035A波形频谱图（事故发生瞬间的整个过程）上图为某一测点事故发生瞬间整个过程的波形频谱图，从图中可以看到转子物质脱落前的4个周期的振动波形、脱落开始的瞬间波形变化以及脱落后的振动慢慢趋于稳定的系列过程，这一瞬间不仅其振动的幅值有大幅度的增大，而且其相位的变化也较明显。

透平入口事故发生瞬间的轴心轨迹图诊断分析结果：通过对S8000系统所捕捉到的数据的分析，我们认为这次故障是因为透平转子上有部件掉落，如叶片突然断裂或围带、拉筋、铆钉脱落，因而瞬间造成了一个很大的不平衡，引起振动在短时间内突然上升。

旋转机械碰摩故障诊断案例分析综近年来，随着工业化的快速发展，旋转机械在各个领域中扮演着重要的角色。

然而，由于长时间的运转和各种外界因素的干扰，旋转机械碰摩故障时有发生。

因此，对于旋转机械碰摩故障的诊断和分析显得尤为重要。

本文将通过几个实际案例，来探讨旋转机械碰摩故障的诊断与分析方法。

案例一：轴承碰摩故障在某工厂的生产线上，一台旋转机械突然出现了异响和振动的问题。

经过初步观察，发现该机械的轴承存在异常现象。

为了进一步分析问题的根源，工程师们使用了振动分析仪器进行了测试。

测试结果显示，该机械的振动频率超过了正常范围，且振动的主要频率为轴承的固有频率。

基于此，工程师们初步判断该机械的问题可能是由于轴承碰摩引起的。

为了确认诊断结果，工程师们进行了更加详细的检查。

他们拆卸了该机械的轴承，并对其进行了仔细观察。

结果显示，轴承表面出现了明显的磨损和划痕。

通过进一步的分析，工程师们发现，该机械在运行过程中，轴承润滑油的供给存在问题，导致轴承摩擦增大，最终引发了碰摩故障。

案例二：齿轮碰摩故障在另一家工厂的生产线上，一台旋转机械的齿轮出现了异常噪音。

工程师们利用红外热像仪对该机械进行了检测。

结果显示，齿轮的温度异常升高，表明存在摩擦和碰摩的问题。

为了进一步确定问题的原因，工程师们拆卸了该机械的齿轮，并进行了详细的观察。

他们发现，齿轮表面存在明显的磨损和齿面断裂现象。

通过与其他部件的对比，工程师们发现该机械的齿轮硬度不足，无法承受正常的工作负荷，从而导致了碰摩故障的发生。

综合分析与讨论通过以上两个案例的分析，我们可以得出一些共同的结论。

首先，振动和噪音是旋转机械碰摩故障的常见表现。

通过振动分析仪器和红外热像仪等先进工具的应用，可以有效地检测和诊断碰摩故障。

其次，对于旋转机械的碰摩故障，常见的原因包括润滑不良、材料问题、设计缺陷等。

因此，在日常维护和保养过程中，应加强对润滑系统的检查和维护，并确保材料的质量和齿轮的设计符合要求。

旋转机械状态监测保护系统常见故障分析及处理1、引言本特利公司生产的机械振动传感器系统由靠近转轴附近的趋近式电涡流传感器（探头）、延伸电缆和前置放大器三个部分组成。

趋近式传感器所产生的信号提供两类信息,一个反映机器动态运动的交流信号,一个反映机器部件之间相对运动的直流信号。

延伸电缆联接在探头和前置器之间,它的电缆长度与探头体的电缆长度结合起来,使整个系统的电长度为5m。

前置放大器是一个能屏蔽外界干扰信号的金属盒子,内装有全部测量电路,并用环氧树脂灌封。

外壳上有三个端子分别为电源、公共端和输出端,一个接头与延伸电缆相连。

由于电涡流传感器通过延伸电缆与前置器相连,其连接方式和必须严格按照规范进行操作,假如出现接头裸露等问题,将会给系统带来较大的测量误差,严重时甚至导致系统无法正常工作。

本文对旋转机械状态监测保护系统的常见故障进行分析和分类,并就处理方法给出自己的建议,以提高系统的维修和维护效率。

2、旋转机械状态监测保护系统常见故障分析2.1 探头安装质量因素引起的故障常见探头问题有锁紧螺帽松动、延伸电缆中间接头松动或接触不良、前置放大器连接接头滑动或松动等,其中以延伸电缆中间接头松动或接触不良最为常见。

一般来说,振动或位移探头通常是成对安装的,检查时如果其中一个不正常,再参考该点的温度可以大体判断此指示漂移或报警虚假的。

2.2 测量回路线路故障测量回路线路引起的常见故障有前置放大器接线端子接触不良及线路屏蔽线对地故障等。

通常这类故障不在生产期间无法彻底检查,故障的原因也错综复杂,但只要明了故障原因,处理相对较为简单。

2.3 测量回路的元件探头故障测量回路的元件探头损毁的可能原因分别是探头线圈断裂和探头线圈匝间短路。

处理故障时,首先采用万用表仪器进行测量,假如电阻值显示出现断裂或短路,通常采用调换探头延伸电缆接头的方法。

2.4 测量回路的前置器损毁故障假如前置测量回路的前置器损坏,则前置放大器性能不稳定,状态监测会指示漂移或误报警。

高速旋转机械故障诊断设计目录一、高速旋转机械常见故障 (1)（一）转子不平衡故障 (1)（二）转子不对中 (3)（三）油膜振荡及涡动 (5)（四）迷宫密封气流激振的故障特征 (10)（五）喘振的机理与故障特征 (10)（六）转子亚异步振动 (12)二、传感器选择及安装 (12)(一)测振动传感器选择 (12)(二)测噪声传感器选择 (13)三、选择放大电路 (14)四、滤波器选择 (15)五、测量放大电路 (15)六、记录器选择 (16)七、主要参考文献 (17)八、课程设计心得体会 (17)一．高速旋转机械常见故障（一）转子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。

据统计，旋转机械约有一半以上的故障与转子不平衡有关。

因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。

1.不平衡的种类造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。

原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。

渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。

其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。

突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。

不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。

2、不平衡故障的特征实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90°,因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆，如图1-2所示。

由上述分析知，转子不平衡故障的主要振动特征如下。

(1)振动的时域波形近似为正弦波（图1-2）。