大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)檢測與故障診斷教學(xué)講義

1、.大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)檢測與故障診斷講義目 錄第一節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的基本知識4一、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的意義4二、大機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用的方法41. 振動分析法42. 油液分析法43. 軸位移的監(jiān)測44. 軸承回油溫度及瓦塊溫度的監(jiān)測45. 綜合分析法4三、有關(guān)振動的常用術(shù)語41. 機械振動42. 渦動、進動、正進動、反進動43. 振幅43.1 振幅43.2 峰峰值、單峰值、有效值43.3 振動位移、振動速度、振動加速度43.4 振動烈度、振動標(biāo)準(zhǔn)44. 頻率44.1 頻率、周期44.2 倍頻、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻、工頻、基頻、半頻44.3 通頻振動、選頻振動44.4 故障特征頻率

2、45. 相位45.1 相位、相位差45.2 鍵相器45.3 絕對相位45.4 同相振動、反相振動45.5 相位的應(yīng)用46. 相對軸振動、絕對軸振動、軸承座振動47. 橫向振動、軸向振動、扭轉(zhuǎn)振動48. 剛性轉(zhuǎn)子、撓性轉(zhuǎn)子、圓柱形振動、圓錐形振動、弓狀回轉(zhuǎn)49. 剛度、阻尼、臨界阻尼410. 臨界轉(zhuǎn)速411. 撓度、彈性線、主振型、軸振型412. 高點、重點413. 機械偏差、電氣偏差、晃度414. 諧波、次諧波415. 同步振動、異步振動、亞異步振動、超異步振動416. 共振、高次諧波共振、次諧波共振417. 簡諧振動、周期振動、準(zhǔn)周期振動、瞬態(tài)振動、沖擊振動、隨機振動418. 自由振動、受迫

3、振動、自激振動、參變振動419. 旋轉(zhuǎn)失速、喘振420. 半速渦動、油膜振蕩4第二節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的基本圖譜4一、常規(guī)圖譜41. 機組總貌圖42. 單值棒圖43. 多值棒圖44. 波形圖45. 頻譜圖46. 軸心軌跡圖47. 振動趨勢圖48. 過程振動趨勢圖49. 極坐標(biāo)圖410. 軸心位置圖411. 全息譜圖4二、啟停機圖譜41. 轉(zhuǎn)速時間圖42. 波德圖43. 奈奎斯特圖44. 頻譜瀑布圖45. 級聯(lián)圖4第三節(jié) 故障診斷的具體方法及步驟4一、故障真?zhèn)蔚脑\斷41. 首先應(yīng)查詢故障發(fā)生時生產(chǎn)工藝系統(tǒng)有無大的波動或調(diào)整42. 其次應(yīng)查看儀表、主要是探頭的間隙電壓是否真實可信43. 應(yīng)查看相

4、關(guān)的運行參數(shù)有無相應(yīng)的變化44. 應(yīng)察看現(xiàn)場有無人可直接感受到的異?，F(xiàn)象4二、故障類型的診斷41. 振動故障類型的診斷41. 1主要異常振動分量頻率的查找步驟及方法4a）先看棒圖或多值棒圖4b）依次調(diào)看振動趨勢圖4c）最后看頻譜圖41.2 根據(jù)異常振動分量的頻率進行振動類型診斷4a) 主要異常振動分量為工頻時4b) 主要異常振動分量為低頻時4c) 主要異常振動分量為二倍頻時4d) 主要異常振動分量為其它頻率時42. 軸位移故障原因的診斷4三、 故障程度的評估4四、 故障部位的診斷4五、 故障趨勢的預(yù)測4第一節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的基本知識一、 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的意義狀態(tài)監(jiān)測是指通過一定的途徑

5、了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，包括利用監(jiān)測與分析儀表（定時的或非定時的、在線的或離線的），采用各種檢測、監(jiān)視、分析和判別方法，結(jié)合設(shè)備的歷史和現(xiàn)狀，對設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)作出評估（屬于正常、還是異常），對異常狀態(tài)及時作出報警，并為進一步進行故障分析、性能評估等提供信息和數(shù)據(jù)。故障是指機械設(shè)備喪失了原來所規(guī)定的性能或狀態(tài)。通常把機械設(shè)備在運行中所發(fā)生的狀態(tài)異常、缺陷、性能惡化、以及事故前期的狀態(tài)統(tǒng)統(tǒng)稱為故障，有時也把事故直接歸為故障。而大型旋轉(zhuǎn)機械機組的故障診斷，則是根據(jù)對大機組進行狀態(tài)監(jiān)測所獲得的信息，結(jié)合機組的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、運行狀況，對有可能發(fā)生的故障進行分析、預(yù)報，對已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進

6、行分析、判斷，以確定故障的性質(zhì)、類別、程度、部位及趨勢，對維護機組的正常運行和合理檢修提供正確的技術(shù)支持。大型旋轉(zhuǎn)機械由于功率大、轉(zhuǎn)速高、流量大、壓力高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、監(jiān)控儀表繁多、運行及檢修要求高，因此在設(shè)計、制造、安裝、檢修、運行等諸多環(huán)節(jié)上稍有不當(dāng)，都會造成機組在運行時發(fā)生種種故障。大型機組本身價格昂貴，其故障停機又會引起整個生產(chǎn)裝置的全面停產(chǎn)，會給企業(yè)、社會、國家造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，認(rèn)真做好大機組的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作，對避免惡性事故的發(fā)生、降低故障停機次數(shù)、縮短故障停機檢修時間、減少企業(yè)的經(jīng)濟損失是十分有益的。二、大機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用的方法1. 振動分析法振動分析法是大機

7、組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷所使用的主要方法。振動分析法是對設(shè)備所產(chǎn)生的機械振動（對大機組來說，主要是是轉(zhuǎn)子相對于軸承的振動）進行信號采集、數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)振幅、頻率、相位及相關(guān)圖譜所進行的故障分析。一方面，由于在大型旋轉(zhuǎn)機械的所有故障中，振動故障出現(xiàn)的概率最高；另一方面，振動信號包含了豐富的機械及運行的狀態(tài)信息，它既包含了轉(zhuǎn)子、軸承、聯(lián)軸器、基礎(chǔ)、管線等機械零部件運行中自身狀態(tài)的信息，又包含了諸如轉(zhuǎn)速、流量、進出口壓力以及溫度、油溫等影響運行狀態(tài)的信息；第三，振動信號易于拾取，便于在不影響機組運行的情況下實行在線監(jiān)測和診斷。因此，振動分析法是旋轉(zhuǎn)機械故障診斷中運用最廣泛、最有效的方法，同時也是大機組

8、故障診斷的主要方法。采用振動分析法，可以對旋轉(zhuǎn)機械大部分的故障類型進行準(zhǔn)確的診斷，如轉(zhuǎn)子動不平衡問題、轉(zhuǎn)子彎曲、軸承工作不良、油膜渦動及油膜振蕩、轉(zhuǎn)子熱不對中、動靜件摩擦、旋轉(zhuǎn)失速及喘振、轉(zhuǎn)軸的橫向裂紋、機械松動、結(jié)構(gòu)共振等等。2. 油液分析法油液分析法是對潤滑油本身以及油中微小顆粒所進行的理化分析，也是大機組狀態(tài)檢測與故障診斷中的一個重要方法。油液分析法主要分為兩大類，一類是潤滑油油液本身的常規(guī)理化分析，另一類是對油中所含有的微小顆粒所進行的鐵譜分析、光譜分析、顆粒計數(shù)等。通過對潤滑油油液的粘度、閃點、酸值、破乳化度、水分、機械雜質(zhì)、液相銹蝕試驗、抗氧化安全性等各種主要性能指標(biāo)的檢驗分析，可

9、以準(zhǔn)確地掌握潤滑油本身的性能信息，也可以大概地了解到機組軸承、密封的工作狀況。通過對對油液中不溶物質(zhì)、主要是微小固體顆粒所進行的鐵譜分析、光譜分析，不僅可以定性、而且可以定量地測定顆粒的構(gòu)成元素及濃度，尤其是通過鐵譜顯微鏡或光譜顯微鏡等手段還可以觀察到微小顆粒的形貌、尺寸及其分布，從而能夠?qū)δp狀態(tài)進行科學(xué)的分析與診斷。即，根據(jù)元素及濃度來判斷哪個零部件（如軸頸、軸承、油封、浮環(huán)、機械密封、齒輪、齒式聯(lián)軸器等）發(fā)生了非正常磨損，根據(jù)濃度、尤其是顆粒的形貌、尺寸來判斷其當(dāng)前的磨損程度。3. 軸位移的監(jiān)測在某些非正常的工況下，大型旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子會因軸向力過大而產(chǎn)生較大的軸向位移，嚴(yán)重時會引起推力軸

10、承磨損，進而發(fā)生轉(zhuǎn)子（如葉輪）端面與隔板或缸體摩擦碰撞；汽輪機在啟動和停車過程中，會因轉(zhuǎn)子與缸體受熱和冷卻不均而產(chǎn)生差脹，嚴(yán)重時會發(fā)生軸向動靜摩擦。盡管轉(zhuǎn)子軸位移故障的概率不是很高，但也常有發(fā)生，特別是一旦發(fā)生后對設(shè)備造成的損壞往往是災(zāi)難性的。所以，對軸位移進行在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷很有必要。4. 軸承回油溫度及瓦塊溫度的監(jiān)測檢修或運行中的操作不當(dāng)都會造成軸承工作不良，從而引起軸承回油溫度及瓦塊溫度升高，嚴(yán)重時會造成燒瓦，因此對軸承回油溫度、瓦塊溫度進行監(jiān)測非常必要。API （美國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，軸承進出口潤滑油的正常溫升應(yīng)小于28，軸承出口處的最高油溫應(yīng)小于76(原為82)。另外，用鉑電

11、阻在距軸承合金1mm處測量瓦塊溫度時，一般不應(yīng)超過110115。由于溫度的反映往往滯后，具體的測量方法及測量位置等又各不相同，因此應(yīng)具體情況具體分析。5. 綜合分析法在進行實際的大機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷時，往往是將以上各種方法連同工藝及運行參數(shù)的監(jiān)測與分析一起進行綜合分析的。三、有關(guān)振動的常用術(shù)語1. 機械振動物體相對于平衡位置所作的的往復(fù)運動稱為機械振動。簡稱振動。例如，機器箱體的顫動、管線的抖動、葉片的擺動等都屬于機械振動。振動用基本參數(shù)、即所謂的“振動三要素” 振幅、頻率、相位加以描述。2. 渦動、進動、正進動、反進動轉(zhuǎn)動物體相對于平衡位置所作的旋轉(zhuǎn)運動稱為渦動。物體渦動時，是在繞著自身

12、對稱軸旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）的同時，對稱軸又進一步在繞著某一平衡位置旋轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)），所以渦動又稱為進動。例如，水中的漩渦、玩具陀螺、轉(zhuǎn)子的運動等都屬于渦動。旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子的實際運動狀態(tài)是，在以角速度（即轉(zhuǎn)速n）繞著自身軸線ACB旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）的同時，整個軸線又以角速度繞著兩軸承中心連線AOB在做圓周運動（公轉(zhuǎn)）。轉(zhuǎn)子實際上是做旋轉(zhuǎn)狀的渦動，并不是往復(fù)狀的機械振動。由于這種渦動在徑向上所測得的振幅、頻率、相位在數(shù)值上與機械振動相同，因此可以沿用機械振動的許多成熟的理論、方法，所以旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子的渦動通常仍然稱作振動。但是，在研究大機組轉(zhuǎn)子的振動時，不應(yīng)該忘記轉(zhuǎn)子的振動實際上是渦動的這一基本特點。正進動是指渦動方向

13、與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的渦動。反進動是指渦動方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的渦動。因為轉(zhuǎn)子的實際振動是渦動，其渦動軌跡通常為不規(guī)整的橢圓，因此需要配置兩個相互垂直的探頭才能較為準(zhǔn)確地測出轉(zhuǎn)子真實的振動。3. 振幅 3.1 振幅振幅是物體動態(tài)運動或振動的幅度。振幅是振動強度和能量水平的標(biāo)志，是評判機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。3.2 峰峰值、單峰值、有效值振幅的量值可以表示為峰峰值（pp）、單峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。峰峰值是整個振動歷程的最大值，即正峰與負(fù)峰之間的差值；單峰值是正峰或負(fù)峰的最大值；有效值即均方根值。只有在純正弦波(如簡諧振動)的情況下，單峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于

14、單峰值的0.707倍，平均值等于單峰值的0.637倍；平均值在振動測量中很少使用。它們之間的換算關(guān)系是：峰峰值2×單峰值2×21/2×有效值3.3 振動位移、振動速度、振動加速度振幅分別采用振動的位移、速度或加速度值加以描述、度量，三者可以通過微分或積分進行換算。在振動測量中，除特別注明外，振動位移的量值為峰峰值，單位是微米m或密耳mil；振動速度的量值為有效值，單位是毫米/秒mm/s或英寸/秒ips；振動加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度g。可以認(rèn)為，振動位移具體地反映了間隙的大小，振動速度反映了能量的大小，振動加速度反映了沖擊力的大小。也可以認(rèn)為，在低頻范

15、圍內(nèi)，振動強度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動強度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動強度與加速度成正比。正是由于上述原因，在工廠的實際應(yīng)用中，在通常情況下，大機組轉(zhuǎn)子的振動用振動位移的峰峰值m表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來測量轉(zhuǎn)子軸頸的振動；大機組軸承箱及缸體、中小型機泵的振動用振動速度的有效值mm/s表示，用裝在機器殼體上的磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器來測量；齒輪的振動用振動加速度的單峰值g表示，用加速度傳感器來測量。3.4振動烈度、振動標(biāo)準(zhǔn)振動烈度是振動標(biāo)準(zhǔn)中的通用術(shù)語，是描述一臺機器振動狀態(tài)的特征量（大機組不完全如此）?？梢哉J(rèn)為，振動烈度就是振動速度的有效值。在國際

16、及我國振動標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都規(guī)定用振動速度的有效值來作為振動烈度的度量值。此外，還要求在靠近軸承位置處的水平、垂直、軸向三個方向上進行測量。所以，對一般的轉(zhuǎn)動設(shè)備進行振動監(jiān)測時，應(yīng)測量振動速度的有效值。因為只有振動烈度才有振動標(biāo)準(zhǔn)可以參照，評定機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的優(yōu)劣才能有據(jù)可依。右圖為中石化旋轉(zhuǎn)機械振動標(biāo)準(zhǔn)SHS 01003-2004關(guān)于機器振動烈度的評定等級表。我國及國際其它振動標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于機器振動烈度的評定等級也大致如此。其中，根據(jù)輸出功率、機器支承系統(tǒng)的剛性等將旋轉(zhuǎn)機械分為如下4類：小型轉(zhuǎn)機，如15 kW以下的電機；安裝在剛性基礎(chǔ)上的中型轉(zhuǎn)機，功率在300 kW以下；大型轉(zhuǎn)機，機器支承系統(tǒng)為剛性支承

17、狀態(tài)；大型轉(zhuǎn)機，機器支承系統(tǒng)為撓性支承狀態(tài)。當(dāng)支座的固有頻率大于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，機器支承系統(tǒng)為剛性支承狀態(tài)；當(dāng)支座的固有頻率小于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時，機器支承系統(tǒng)為撓性支承狀態(tài)。對大型旋轉(zhuǎn)機組轉(zhuǎn)子振動的評定標(biāo)準(zhǔn)，我國及國際振動標(biāo)準(zhǔn)幾乎都規(guī)定用在靠近軸承處軸頸振動位移的峰峰值進行度量，但評定標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值不夠統(tǒng)一。對石油化工用離心式壓縮機及汽輪機，API617、API612標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在制造廠進行機械運轉(zhuǎn)試驗時，轉(zhuǎn)子振動位移的峰峰值不應(yīng)超過A 值或25.4m中的較小值，A=25.4（12000/n）1/2，n為最大連續(xù)工作轉(zhuǎn)速。對石化大機組，轉(zhuǎn)子實際運行中振幅的許可值應(yīng)該遵照制造商的

18、規(guī)定。在無制造商規(guī)定時，也可以認(rèn)為：小于A值時為優(yōu)良狀態(tài)，A為25.4（12000/n）1/2 或25.4m中的較小值；大于A值、小于B值時為合格狀態(tài)，B(1.62.5)A，轉(zhuǎn)速較低時取大值，轉(zhuǎn)速高時取小值，B值可設(shè)為低報警值；大于B值、小于C值時為不合格狀態(tài)， C1.5B ，C為高報警值或連鎖值；大于C值為不允許狀態(tài)。另外，當(dāng)振動值變化的增量超過報警值（B值）的25時，應(yīng)受到關(guān)注。4. 頻率4.1 頻率、周期頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲 Hz 。頻率是振動特性的標(biāo)志，是分析振動原因的重要依據(jù)。周期T是物體完成一個振動過程所需要的時間，單位是秒 s 。例如一個單擺，它的周期就

19、是重錘從左運動到右，再從右運動回左邊起點所需要的時間。頻率與周期互為倒數(shù)，f1 / T。對旋轉(zhuǎn)機械來說，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程，為一個周期，或者說振動循環(huán)變化了一次。因此轉(zhuǎn)速n、角速度都可以看作頻率，稱為旋轉(zhuǎn)頻率、轉(zhuǎn)速頻率、圓頻率，或n、f不分，都直接簡稱為頻率，換算關(guān)系為：f = n /60，2n/60，其中轉(zhuǎn)速n為轉(zhuǎn)/分鐘r/min，角速度為弧度/秒rad/s。4.2 倍頻、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻、工頻、基頻、半頻振動頻率也可以用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來表示。倍頻就是用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來表示的振動頻率。如果振動頻率為機器實際運行轉(zhuǎn)速頻率的一倍、二倍、三倍、0.5倍、0.43倍、時，

20、即稱為一倍頻（習(xí)慣上又稱為1X，或1×）、二倍頻（2X、2×）、三倍頻（3X、3×）、0.5倍頻（0.5X、0.5×）、0.43倍頻（0.43X、0.43×）、等。其中，一倍頻又稱為工頻或基頻，0.5倍頻又稱為半頻。如某一機器的實際運行轉(zhuǎn)速n為6000 r/min時，那么，轉(zhuǎn)速頻率n/606000/60100Hz，其工頻為100Hz，二倍頻為200Hz，半頻為50Hz。4.3 通頻振動、選頻振動通頻振動是原始的、未經(jīng)傅立葉級數(shù)變換分解處理的、由各頻率振動分量相互迭加后的總振動。其振動波形是復(fù)雜的波形。選頻振動是從通頻振動中所分解出來的、振動波形

21、是單一正弦波的、某一選定頻率的振動（如工頻、0.5倍頻、二倍頻、）。4.4 故障特征頻率各種不同類型的故障所引起的振動都有各自的特征頻率。例如，轉(zhuǎn)子不平衡的振動頻率是工頻，齒式聯(lián)軸器（帶中間齒套）不對中的振動頻率是二倍頻，油膜渦動的振動頻率是0.5倍頻(實際上要小一點)，等等。由各頻率成分的幅值大小和分布情況，從中查找出發(fā)生了異常變化的頻率，再聯(lián)系故障特征頻率探索構(gòu)成振動激振力的來源，是判別振動故障類型通常采用的診斷方法。但是反過來，某種振動頻率可能和多種類型的故障有關(guān)聯(lián)。例如，動不平衡的特征頻率是工頻，但不能說工頻高就是發(fā)生了動不平衡，因為某些軸承及對中不良等故障的振動頻率也是工頻。因此，頻

22、率和振動故障的對應(yīng)關(guān)系并不是唯一的。為了得到正確的診斷結(jié)論，需要對各種振動信息進行綜合分析。通常顯現(xiàn)的主要故障特征頻率及相應(yīng)的故障類型，簡要介紹如下： 工頻幾乎在所有情況下都顯現(xiàn)、并且幅值最高，應(yīng)該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。多數(shù)為各種形式的不平衡故障，如機械損傷脫落（斷葉片、葉輪破裂等）、結(jié)垢、初始不平衡、軸彎曲等；有相當(dāng)數(shù)量（接近40）為各種形式的軸承故障，如間隙過大、軸承座剛度差異過大、軸頸與軸承偏心、合金磨損等；此外，還有剛性聯(lián)軸器的角度（端面）不對中，支座、箱體、基礎(chǔ)的松動、變形、裂縫等剛度差異引起的振動或共振，運行轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速等。 二倍頻幾乎在所有情況下都顯現(xiàn)、幅值基本

23、低于工頻，常伴有呈遞減狀的三倍頻、四倍頻、，也應(yīng)該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。主要為熱態(tài)不對中故障，如齒式聯(lián)軸器（帶中間短接）和金屬撓性（膜盤、疊片）聯(lián)軸器的不對中、剛性聯(lián)軸器的平行（徑向）不對中，由溫差產(chǎn)生的支座升降不均勻及管道力引起的不對中等；此外，還有轉(zhuǎn)子剛度不對稱（如橫向裂紋），轉(zhuǎn)動部件松動，軸承支承剛度在水平、垂直方向上相差過大等。 低頻（低于工頻的頻率）通常情況下不顯現(xiàn)或者以微量幅值顯現(xiàn)（一般不大于3m），在大于35m的情況下，就可以視為故障特征頻率加以關(guān)注了。低頻可進一步分為兩種類型。一種是分?jǐn)?shù)諧波振動，頻率為轉(zhuǎn)速頻率的整分?jǐn)?shù)倍數(shù)，如1/2倍頻、1/3倍頻、，這多數(shù)與摩擦

24、及松動故障有關(guān)，如密封、油封、油擋的摩擦，軸承瓦背緊力不夠、瓦背接觸面積偏小等。另一種是亞異步振動，頻率為轉(zhuǎn)速頻率的非整分?jǐn)?shù)倍數(shù)，相應(yīng)的故障有旋轉(zhuǎn)失速、油膜渦動、油膜振蕩、密封流體激振，其中油膜振蕩、密封流體激振為自激振動，是一種很危險、能量很大的振動，一般發(fā)生在轉(zhuǎn)速高于第一臨界轉(zhuǎn)速之后，多數(shù)是在二倍第一臨界轉(zhuǎn)速以上。 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。 機器自身和基礎(chǔ)或其它附著物的固有頻率。 齒輪故障的特征頻率。齒輪振動時的振幅及頻率存在幅值調(diào)制及頻率調(diào)制（齒輪周節(jié)誤差較大時）。齒輪特征頻率為：fm±n f ， n為正整數(shù)（n1，2，3，），式中，fm嚙合頻率，為載波頻率， f轉(zhuǎn)速頻率，為調(diào)制頻率。

25、fmf1z1f2z2其中，f1、f2主動輪、從動輪的轉(zhuǎn)速頻率，z1、z2主動輪、從動輪的齒數(shù)。在頻譜圖上，是以fm為中心、以f為間隔，對稱分布于fm的兩側(cè)，兩側(cè)稱為邊帶。如果發(fā)生斷齒或大的局部性缺陷，則頻譜圖上顯現(xiàn)為邊帶寬、幅值低、分布較平坦；如果缺陷分布較均勻，則邊帶窄、幅值高。 滾動軸承的故障特征頻率。滾動體的通過頻率對于滾動軸承來說，由于軸承游隙的存在，滾動體在通過載荷方向時受力最大，反方向時最小或無。因此，每個滾動體在通過載荷方向時就會發(fā)生一次力的變化，內(nèi)圈及軸頸、外圈及軸承座也同時受到一次激勵，此激勵頻率稱為通過頻率fe，fezfc，其中，z滾動體個數(shù)，fc保持架的旋轉(zhuǎn)頻率。滾動軸承

26、的間隔頻率滾動軸承的結(jié)構(gòu)特點決定了滾動軸承的外圈、內(nèi)圈、滾動體存在著以下的間隔頻率：外圈間隔頻率fefen/1201-(d/Dm)cosz內(nèi)圈間隔頻率 fifi n/1201+(d/Dm)cosz滾動體間隔頻率fofo(n/60)( Dm/d)1-(d2/ Dm2) cos2式中，n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d滾動體直徑，mm；Dm滾動體中園直徑，mm；接觸角，角度；z滾動體個數(shù)。 由于外圈是固定不動的，所以外圈的間隔頻率就是滾動體的通過頻率。滾動軸承的特征頻率右圖是外圈、內(nèi)圈、滾動體上的缺陷所產(chǎn)生的波形。波形圖顯示：外圈存在缺陷時，周期為外圈間隔頻率的倒數(shù)1/fe；內(nèi)圈存在缺陷時，周期為內(nèi)圈間隔

27、頻率的倒數(shù)1/fi，并出現(xiàn)了對fi的幅值調(diào)制，調(diào)制頻率為滾動體的公轉(zhuǎn)頻率（即保持架旋轉(zhuǎn)頻率）fc或轉(zhuǎn)速頻率f；滾動體存在缺陷時，周期為滾動體間隔頻率的倒數(shù)1/ fo，調(diào)制頻率為fc。因此，滾動軸承的特征頻率如下，外圈：nfe；內(nèi)圈：nfi±fc（或f）；滾動體：2nfo ±fc。n為正整數(shù)（n1，2，3，）5. 相位5.1 相位、相位差相位是在給定時刻振動部件被測點相對于固定參考點所處的角位置，單位是度°。如果把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈的時間（即周期T）看成是360°，那么，被測點與固定參考點之間的角度也就可以看成轉(zhuǎn)過此角度的時間（相位×T/360）和空間

28、方向上的位置。這便是相位的奧妙之處相位差是兩個振動之間在時間或空間上的差異。相位（差）是兩個振動在時間先后或空間位置上相互差異關(guān)系的標(biāo)志，在振動故障分析中有著非常重要的作用，在動平衡技術(shù)中更是必不可少。5.2 鍵相器鍵相器是由探頭（如渦流式、光電式等）與軸上固定標(biāo)志（如鍵槽、凹孔、反光板等）所組成的相位測量儀表。當(dāng)軸上固定標(biāo)志經(jīng)過探頭時，鍵相器便會觸發(fā)一個脈沖信號，脈沖信號是確定振動相位的基準(zhǔn)，脈沖頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率完全同步。5.3 絕對相位絕對相位是指從鍵相器脈沖信號觸發(fā)到各選頻振動信號（如工頻、二倍頻、，為正弦波）第一個正峰值之間的角度。絕對相位是具體測得的相位，是各選頻振動信號與軸上固定

29、標(biāo)志之間的相位差。絕對相位往往就簡稱相位，說“某頻率的振動相位為某某度”時指的就是絕對相位。如果沒有指明，相位角度增加的方向總是與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。由相位探頭的位置及轉(zhuǎn)子旋向，絕對相位還能給出最大振動具體的空間方向。相對相位是兩個選頻振動信號波形最近的對應(yīng)點（如正峰與正峰）之間的角度。相對相位往往也簡稱相位差，但兩者是有區(qū)別的，就“對應(yīng)點”而言，相對相位強調(diào)“最近的” 。測出振動的相位后，算出相位差，關(guān)鍵把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈的時間看成是360°，兩個振動矢量之間的相位差也就可以看成了時間。如相位差分別為0°、45°、90°、135°、180

30、6;、225°(135°)、270°(90°)、315°(45°)、360°(0°)時，則表明為旋轉(zhuǎn)0圈、1/8圈、1/4圈、3/8圈、1/2圈、5/8(3/8)圈、3/4(1/4)圈、7/8(1/8)圈、1(0)圈所用的時間。這樣一來，通過相位，就可以很具體地想像到兩個振動矢量在時間和空間上的相互關(guān)系： 相差的時間時間差相位差×周期/360，實際中很少算，重要的是由相位差（角度）的大小想像兩者間隔時間的長短； 誰先誰后相位小的在先、稱超前，相位大的在后、稱滯后； 空間位置相位差就是空間方向差夾角的角度。

31、例如，某機器轉(zhuǎn)速n為6000 r/min ，假設(shè)測出以下幾組相位：001V工頻、二倍頻的相位分別為45°、15°，（相位差30°）；001V、001H的工頻相位分別為45°、135°，（相位差90°）；001V、002V的工頻相位分別為45°、225°，（相位差180°）；002V、003V的工頻相位分別為225°、222°，（相位差3°）；004V、005V的工頻相位分別為2°、359°，（相位差357°或3°）。也可以算出，工頻f

32、n/606000/60100 Hz ，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈的時間、即工頻的周期T1/f1/1000.01秒10毫秒。那么，各組振動矢量在時間和空間上的相互關(guān)系為：001V工頻振動滯后二倍頻30°、1/12圈、0.83毫秒，方向夾角30°；001V工頻振動超前001H工頻90°、1/4圈、2.5毫秒，相互垂直；001V工頻振動超前002V工頻180°、1/2圈、5毫秒，方向相反；002V工頻振動滯后003V工頻3°、1/120圈、0.08毫秒，時間差很小，幾乎同時，方向夾角3°，幾乎同一方向；004V工頻振動超前005V工頻357°（

33、或者更確切地說005V滯后3°）、119/120圈（滯后1/120圈）、9.92毫秒（滯后0.08毫秒），超前時間很接近周期T，因此時間差很小，幾乎同時，方向夾角357°（3°），幾乎同一方向，而且為水平方向（若鍵相探頭為水平安置時）。5.4 同相振動、反相振動當(dāng)兩個振動的相位相同、即相位差為0°（或360°）時，則稱此兩振動為同相振動。當(dāng)兩個振動的相位相反、即相位差為180°時，則稱此兩振動為反相振動。同相振動、反相振動十分清晰地表明了兩個振動在時間和空間上的相同或相反的相互關(guān)系，因此常用來說明同一振動不同測點之間、不同部件之間的這

34、種相同或相反的特殊關(guān)系。例如確定具體的振型、不對中類型等。5.5 相位的應(yīng)用相位在振動領(lǐng)域有著許多重要的應(yīng)用，主要用于比較不同振動運動之間的關(guān)系，比較不同部件的振動狀況，比較激振力與響應(yīng)之間的關(guān)系，確定不平衡量的方位，等等，例如： 比較同頻率振動在時間上的先后關(guān)系。例如，在為簡諧振動的彈簧質(zhì)量塊系統(tǒng)中，當(dāng)質(zhì)量塊向上振動、通過0點時，位移為零，速度為正方向最大，加速度為零；在質(zhì)量塊由0向上的過程中，位移為正、變大，速度為正、變小，加速度為負(fù)、變大；當(dāng)質(zhì)量塊振動到上限位置時，位移為正方向最大，速度為零，加速度為負(fù)方向最大；當(dāng)質(zhì)量塊向下通過0點時，位移為零，速度為負(fù)方向最大，加速度為零；當(dāng)質(zhì)量塊振動

35、到下限時，位移為負(fù)方向最大，速度為零，加速度為正方向最大。依此關(guān)系，可畫出三者的振動波形圖，得到三者之間在相位上的以下關(guān)系：簡諧振動中，振動速度超前振動位移90°，振動加速度超前振動速度90°，振動加速度超前振動位移180°。 比較激振力與響應(yīng)在空間上的相互關(guān)系。例如，運行轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子因不平衡質(zhì)量偏心e產(chǎn)生的離心力、即激振力Me2 ，與所引起的響應(yīng)、即振動矢量y方向基本相同。其中，慢轉(zhuǎn)速（300600r/min）下激振力與響應(yīng)的相位完全相同；大于慢轉(zhuǎn)速后，隨增高，激振力Me2增大，引起響應(yīng)y隨之變大并超過偏心e，由y產(chǎn)生的離心力My2也就比激振力Me2

36、大。離心力屬慣性力，離心力越大、慣性就越大。響應(yīng)My2因為慣性大會跟不上激振力Me2的變化而滯后，于是激振力與響應(yīng)之間有了相位差，而且相位差隨轉(zhuǎn)速增高而增大。在通過臨界轉(zhuǎn)速時，兩矢量的相位差達90°，方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)變化，此時振幅 y達最大。大于臨界轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速越變越高，激振力與響應(yīng)之間的相位差越變越大，遠離臨界轉(zhuǎn)速后兩矢量相位差為180°，激振力與響應(yīng)方向完全相反。在此過程中，轉(zhuǎn)子受到的離心合力逐步變小，振幅y逐步變小、趨近于偏心e，質(zhì)心G趨近于幾何中心O，此即所謂撓性轉(zhuǎn)子的自動定心。由于不平衡量與所引起的振動、即工頻振動之間的相位差會隨轉(zhuǎn)速而變，所以工頻的相位是隨轉(zhuǎn)速而變的

37、（遠離臨界轉(zhuǎn)速時變化不明顯）。此外，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)改變時，質(zhì)心G的角位置必然產(chǎn)生變化，工頻的相位必然隨之改變。因此，聯(lián)系轉(zhuǎn)速看工頻相位的變化是判斷動平衡故障的主要方法。 比較兩個部件之間相對運動的方位。如剛性聯(lián)軸器，平行（徑向）不對中時兩側(cè)軸承振動的相位差為180°，角度（端面）不對中時兩側(cè)軸承振動的相位相同；帶中間短接的齒式聯(lián)軸器不對中時兩側(cè)軸承振動的相位差為180°。確定轉(zhuǎn)子振型。對剛性轉(zhuǎn)子，兩端軸承振動相位同相為圓柱形振動，反相為圓錐形振動。對撓性轉(zhuǎn)子，兩端軸承振動相位同相為一階振型、三階振型、，反相為二階振型、四階振型、。 在轉(zhuǎn)子動平衡中更有著必不可少、十分重要的作用

38、。在大機組在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，如果不設(shè)置鍵相器，就測不出相位，同時許多有價值的振動分析圖譜將難以生成，經(jīng)專業(yè)技術(shù)處理后顯示的某些基本圖譜（如頻譜圖）有時也會因一些客觀原因而存在瑕疵。另外，在機器存在兩個或兩個以上不同轉(zhuǎn)速的軸系時，轉(zhuǎn)速不同的軸系應(yīng)設(shè)置各自獨立的鍵相器。6. 相對軸振動、絕對軸振動、軸承座振動相對軸振動是指轉(zhuǎn)子軸頸相對于軸承座的振動，即通常所說的轉(zhuǎn)子的振動，一般用非接觸式電渦流位移傳感器來測量。絕對軸振動是指轉(zhuǎn)子相對于大地的振動，它可用接觸式傳感器或用一個非接觸式電渦流傳感器和一個慣性傳感器組成的復(fù)合傳感器來測量。兩個傳感器所測量的值進行矢量相加就可得到轉(zhuǎn)子軸相對于大地的振動。軸

39、承座振動是指軸承座相對于大地的振動，它可用磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器來測量。在工廠的實際運用中，對大機組的振動監(jiān)測絕大多數(shù)是在線的相對軸振動，必要時輔之于在線的軸承座振動（如大型汽輪發(fā)電機組）或離線的軸承座振動（如機組發(fā)生異常振動時）。7. 橫向振動、軸向振動、扭轉(zhuǎn)振動轉(zhuǎn)子的振動從空間活動度上分，有橫向振動、軸向振動、扭轉(zhuǎn)振動。橫向振動是指轉(zhuǎn)子在垂直于軸線方向上的渦動。在工廠，常稱為徑向振動。軸向振動是指轉(zhuǎn)子在軸線方向上的往復(fù)振動。扭轉(zhuǎn)振動是指轉(zhuǎn)子以軸線為轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)振動。簡稱扭轉(zhuǎn)。對大型旋轉(zhuǎn)機械來說，由于轉(zhuǎn)子在垂直于軸線方向上受到的干撓力最多（如不平衡、軸承、不對中等），轉(zhuǎn)子的剛度又

40、最薄弱，所以橫向振動發(fā)生最多、危害最大。通常所說的轉(zhuǎn)子振動指的就是橫向振動。8. 剛性轉(zhuǎn)子、撓性轉(zhuǎn)子、圓柱形振動、圓錐形振動、弓狀回轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。工作轉(zhuǎn)速高于第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子。為了保證大機組的安全運行，通常要求工作轉(zhuǎn)速n離開臨界轉(zhuǎn)速一定的范圍，一般為：剛性轉(zhuǎn)子 n 0.75 nk1撓性轉(zhuǎn)子 1.3 nk1 n 0.7 nk1橫向振動按振動時軸線的形狀分，又有圓柱形振動、圓錐形振動、弓狀回轉(zhuǎn)（彎曲振動）。對于剛性轉(zhuǎn)子，由于工作轉(zhuǎn)速較低，不平衡量所引起的離心力較小，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子軸線的彎曲變形量很小，軸線可視為直線。力不平衡（不平衡量集中分布于某一相同

41、方向）時，轉(zhuǎn)子重心線平行偏于軸線一側(cè)，軸線渦動的軌跡呈現(xiàn)出圓柱形，這種振動稱為圓柱形振動；偶不平衡（不平衡量對稱分布于某一相反方向）時，轉(zhuǎn)子重心線與軸線相交，軸線渦動的軌跡呈現(xiàn)出圓錐形，這種振動稱為圓錐形振動。圓柱形振動、圓錐形振動又稱為剛體型振動。對于撓性轉(zhuǎn)子，由于不平衡不可能絕對消除，工作轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下?lián)闲赞D(zhuǎn)子會在不平衡量所引起的離心力的作用下產(chǎn)生彎曲變形，軸線不再是直線，而是呈弓狀彎曲的形狀，這種振動稱為彎曲振動。撓性轉(zhuǎn)子的渦動又被形象地稱作弓狀回轉(zhuǎn)。大機組轉(zhuǎn)子的振動大多數(shù)為弓狀回轉(zhuǎn)。9. 剛度、阻尼、臨界阻尼使彈性體產(chǎn)生單位變形y所需的力F稱為剛度k，kF/y 。剛度反映了彈性體

42、抵抗變形的能力。機械件以及壓力較高的液體（如油膜）和氣體都可以視為彈性體。旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子的剛度包括靜剛度和動剛度兩個部分，靜剛度決定于結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、尺寸，而動剛度既與靜剛度有關(guān)，也與支座剛度、連接剛度等有關(guān)。如果將上式改寫成：yF/k，式中 y測點的振幅值；F作用在測點上的擾動力；k測點處的動剛度。此公式對故障診斷有很好的指導(dǎo)作用。公式表明，在線性系統(tǒng)中，測點呈現(xiàn)出的振幅值與作用在該點上的擾動力成正比，與該點的動剛度成反比。也就是說，在機組振幅值增高時，既要從激發(fā)振動的擾動力方面去查找故障原因，也要從機組自身的剛度上、如轉(zhuǎn)子剛度、軸承剛度、支座剛度、基礎(chǔ)剛度、聯(lián)軸器等方面去查找故障原因。阻尼是指振

43、動系統(tǒng)中所存在的各種阻礙運動的阻力。阻尼在阻礙振動的過程中存在著能量轉(zhuǎn)換（從機械能轉(zhuǎn)換成另一種能量形式，一般是熱能），這種能量轉(zhuǎn)換吸收、消化了振動能量，對振動起到了衰減和抑制作用。轉(zhuǎn)子振動系統(tǒng)的阻尼主要來自于軸承阻尼，另外還有介質(zhì)阻尼、材料內(nèi)部阻尼。臨界阻尼是指系統(tǒng)能回到平衡位置而不發(fā)生振蕩所要求的最小阻尼。10. 臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)本身的固有頻率。臨界轉(zhuǎn)速完全是由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)本身的固有特性（剛度、質(zhì)量等）所決定的，與外界條件（如不平衡力、介質(zhì)負(fù)荷等）無關(guān)。固有特性即結(jié)構(gòu)特性，主要有轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、材質(zhì)、軸徑、長度、集中質(zhì)量大小及分布、支座跨度以及支座的剛度、阻尼、質(zhì)量等。臨界轉(zhuǎn)速有

44、計算值（轉(zhuǎn)子無阻尼的自振頻率）和現(xiàn)場實際值（轉(zhuǎn)子有阻尼時的共振頻率），由于轉(zhuǎn)子阻尼相對很小、以及計算機和計算方法水平的提高，如今此二值相差很小。與物體的固有頻率一樣，臨界轉(zhuǎn)速也有若干階，如一階（第一臨界轉(zhuǎn)速）、二階、n階。11. 撓度、彈性線、主振型、軸振型撓度是指轉(zhuǎn)子軸線的橫向彎曲變形值。或稱為轉(zhuǎn)子撓曲。轉(zhuǎn)子的撓度又分為靜撓度和動撓度。靜撓度是指在靜止?fàn)顟B(tài)下轉(zhuǎn)子因重力或其它載荷而產(chǎn)生的彎曲變形值，沿轉(zhuǎn)子軸線不同的點，靜撓度值不同；動撓度是指在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子因不平衡力矩或其它交變載荷而產(chǎn)生的彎曲變形值，同樣因不平衡力矩所處位置及大小的不同，動撓度值也會有所不同；轉(zhuǎn)子動撓曲又分同步撓曲和異步撓曲

45、兩種，這兩種撓曲將直接迭加到轉(zhuǎn)軸振動上。轉(zhuǎn)子的動撓曲變形既可以是平面的，也可以是空間的。彈性線是指振動時轉(zhuǎn)子軸線的形狀。主振型是在臨界轉(zhuǎn)速下振動時的彈性線。對撓性轉(zhuǎn)子來說，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子受到由質(zhì)量偏心而產(chǎn)生的離心力的作用，軸線被拉彎，并非是直線，所以彈性線為弓狀彎曲的形狀。與臨界轉(zhuǎn)速一樣，主振型同樣由轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)本身固有的結(jié)構(gòu)特性所決定，與外界條件無關(guān)；同時，對應(yīng)于不同階數(shù)的臨界轉(zhuǎn)速，也有形狀各不相同的各階主振型，如一階主振型、二階主振型、n階主振型。對于無阻尼剛性鉸支的光軸，各階主振型的形狀如左圖所示。即，一階主振型為一個彎、無節(jié)點（振幅為零的點），二階主振型為兩個彎、一個節(jié)點，。其

46、中：彎數(shù)（拐點數(shù)）階數(shù)， 節(jié)點數(shù)階數(shù)1。需要指出的是，由于支座彈性、外伸跨度等因素的影響，實際上各階主振型的具體形狀和節(jié)點數(shù)并無確定的規(guī)律，剛性鉸支光軸的各階主振型完全沒有一般性，僅僅是幫助我們對各階主振型有一些形象上的大致了解。轉(zhuǎn)子軸振型就是轉(zhuǎn)子實際運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的彈性線，是由一階、二階等多階主振型相互迭加的結(jié)果。轉(zhuǎn)速越靠近某一階臨界轉(zhuǎn)速，某一階主振型的影響就相對大一點；多數(shù)情況下，起主導(dǎo)影響因素的是一階、二階、三階等低階主振型，其中又以一階、二階為主。另外，各階主振型的大小與不平衡質(zhì)量所在的軸向位置有關(guān)，也就是說不平衡量也會對轉(zhuǎn)子實際軸振型的形狀及大小產(chǎn)生影響。同樣，彈性線可以是平面的，也可以

47、是空間的。12. 高點、重點高點是指轉(zhuǎn)子產(chǎn)生最大振動位移時的角位置。具體為，當(dāng)轉(zhuǎn)子和振動探頭之間的距離最近時，轉(zhuǎn)子上與振動探頭所對應(yīng)的那一點任一時刻的角位置；也就是當(dāng)振動探頭產(chǎn)生正的振動峰值信號時，轉(zhuǎn)子與振動探頭對應(yīng)點的位置。高點會隨轉(zhuǎn)子動力特性的變化（如轉(zhuǎn)速變化）而移動。重點是指在某一斷面處轉(zhuǎn)子不平衡向量的角位置。重點實際上就是轉(zhuǎn)子質(zhì)心的角位置。重點與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布有關(guān)，當(dāng)有異物附著在轉(zhuǎn)子上（如結(jié)垢、催化劑粘結(jié)等）以及轉(zhuǎn)子上有物件脫落或滑移（如斷葉片、軸套移動等）時，重點會發(fā)生改變；但是，重點不隨轉(zhuǎn)速變化，重點和高點之間的夾角稱為機械滯后角。對應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)速，會有不同的機械滯后角。在線狀態(tài)監(jiān)

48、測中，高點的角位置是通過與鍵相探頭的角度差來確定的。13. 機械偏差、電氣偏差、晃度機械偏差是指對應(yīng)于測振探頭處轉(zhuǎn)子軸頸表面的機械缺陷。機械缺陷造成測振探頭所測的振動間隙變化并不是由軸線位置變化或轉(zhuǎn)子動態(tài)運動所引起的，這是非接觸式電渦流位移傳感器系統(tǒng)輸出信號誤差的來源之一。機械缺陷通常來源于軸頸的圓度、損壞、鍵標(biāo)記、凹陷、劃痕、銹斑、甚至是彎曲變形、等等，或其它結(jié)構(gòu)原因所引起的。電氣偏差也是非接觸式電渦流位移傳感器系統(tǒng)輸出信號誤差的來源之一，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，該偏差就重復(fù)一次。傳感器輸出信號的變化并不是來自探頭所測振動間隙的改變（動態(tài)運動或位置的變化），而通常是來自于轉(zhuǎn)子表面材料電導(dǎo)率的變化或轉(zhuǎn)子

49、表面上某些位置局部磁場的存在。轉(zhuǎn)子磁化后，其頻譜特征為2X、4X、6X等比較高，且差不多高。API612、API617標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轉(zhuǎn)子的剩磁應(yīng)小于4高斯、5高斯。轉(zhuǎn)子軸頸的晃度，或稱為軸的徑向偏差，是電氣偏差和機械偏差的總和。在API標(biāo)準(zhǔn)及其它有關(guān)的振動標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定晃度的數(shù)值不能超過所允許振動位移的25或6.4m，取兩者中的較大值。通常在穩(wěn)定的低轉(zhuǎn)速下（API 617標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為300600rpm），測振探頭所測得的振值基本上就大致相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的晃度值。大部分情況下，晃度與振動為同一方向，相反的情況很少。14. 諧波、次諧波在通頻信號中，頻率等于轉(zhuǎn)速頻率整數(shù)倍的分量稱為轉(zhuǎn)速頻率的諧波，簡稱諧波。如一倍

50、頻（1X）、二倍頻（2X）、三倍頻（3X）分量等。次諧波是指通頻信號中所含頻率等于轉(zhuǎn)速頻率整分?jǐn)?shù)倍的分量，也稱為分?jǐn)?shù)諧波。如半頻（0.5X）、三分之一倍頻（1/3X）分量等。15. 同步振動、異步振動、亞異步振動、超異步振動同步振動是指頻率成分與轉(zhuǎn)速頻率成正比的振動。一般情況（但不是全部情況）下，同步成分是轉(zhuǎn)速頻率的整數(shù)倍或者整分?jǐn)?shù)倍，不管轉(zhuǎn)速如何，它們總保持這一關(guān)系，如一倍頻（1X），二倍頻（2X），三倍頻（3X），半頻（0.5X）,三分之一倍頻（1/3X）等。由不平衡、不對中所引起的振動都是同步振動。異步振動是頻率成分指與轉(zhuǎn)速頻率無整數(shù)倍或者整分?jǐn)?shù)倍關(guān)系的振動，也可稱為非同步運動。由摩擦所

51、引起的振動頻率既有同步振動又有異步振動。亞異步振動是指頻率成分低于轉(zhuǎn)速頻率的異步振動。由油膜渦動、密封流體激振、旋轉(zhuǎn)失速等所引起的振動都是亞異步振動。超異步振動是指頻率成分高于轉(zhuǎn)速頻率的異步振動。由滾動軸承、齒輪缺陷所引起的振動都是超異步振動。16. 共振、高次諧波共振、次諧波共振共振是振幅和相位的變化響應(yīng)狀態(tài)，由對某一特殊頻率的作用力敏感的相應(yīng)系統(tǒng)所引起。共振通常通過振幅的顯著增加和相應(yīng)的相位移動來識別。共振發(fā)生時，激振頻率稍有變化（上升或下降）時，其振動響應(yīng)就會明顯地減小。因激振頻率f的n倍（n=2,3,4,，正整數(shù)）諧波，等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率而引起的共振稱為高次諧波共振。因激振頻率

52、f的1/n倍（n=2,3,4,，正整數(shù)）次諧波，等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率而引起的共振稱為次諧波共振。需要特別強調(diào)的是，諧波共振所對應(yīng)的頻率是系統(tǒng)的固有頻率，并不是轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速頻率，因此是異步振動，只有在系統(tǒng)固有頻率等于轉(zhuǎn)速頻率的特殊情況下才為同步振動。亞異步振動的油膜渦動、密封流體激振、旋轉(zhuǎn)失速都有可能轉(zhuǎn)變?yōu)楦叽沃C波共振。17. 簡諧振動、周期振動、準(zhǔn)周期振動、瞬態(tài)振動、沖擊振動、隨機振動按振動歷程及信號特點，振動可分為簡諧振動、周期振動、準(zhǔn)周期振動、瞬態(tài)振動、沖擊振動、隨機振動。a）簡諧振動簡諧振動是指振動的歷程按正弦函數(shù)變化的振動。簡諧振動是最簡單的振動，波形為正弦波，頻率成分單一，頻譜

53、圖上只有一根譜線。例如，不平衡振動的歷程及信號為簡諧振動。b）周期振動周期振動是指經(jīng)過一定時間間隔能完全重復(fù)的振動。周期振動是由若干諧波迭加組成的振動，波形不再是正弦波，但顯現(xiàn)周期性，即波形的重復(fù)性好。頻譜圖上為若干根離散的譜線。周期振動的頻率稱為基波頻率，它是各諧波頻率的最大公約數(shù)，基波頻率在頻譜圖上不一定能直接反映出來。如諧波頻率為50Hz、75Hz、100Hz時，頻譜圖上找不到25Hz的基波頻率。例如，不對中振動的歷程及信號為周期振動。c）準(zhǔn)周期振動準(zhǔn)周期振動是由若干振動頻率不成比例的簡諧振動迭加成的振動。由于不再是諧波，因此波形不顯周期性，頻譜圖由若干離散的譜線構(gòu)成。例如，摩擦振動、油

54、膜渦動、密封流體激振等都為準(zhǔn)周期振動。d）瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動是一種短暫的振動，波形有一定的往復(fù)周期，振幅隨時間衰減。頻譜圖顯示的是有一定帶寬的連續(xù)譜，峰尖位置處的頻率即瞬態(tài)振動的頻率，峰高取決于剛度，寬度取決于阻尼。連續(xù)譜的帶寬越寛，則預(yù)示振動過程越短，若寛到整個頻帶，表明已變成沖擊振動；若收縮成線譜，表明已延長為簡諧振動。例如，系統(tǒng)受激后的衰減為自由振動過程、起停機過程等都為瞬態(tài)振動。e）沖擊振動沖擊振動是指振動能量（動能）傳遞到系統(tǒng)的時間短于系統(tǒng)固有周期時的振動。其過程比瞬態(tài)振動更為短暫，波形寬度小于系統(tǒng)固有周期。單個沖擊是呈周期性衰減的，衰減周期與脈寛成反比，脈沖越尖衰減越慢。（頻譜圖顯示

55、的是連續(xù)譜，沖擊時間極短時為一條無限寬的平行線，這種脈沖函數(shù)稱為白噪聲。）在實際狀態(tài)監(jiān)測圖譜中，沖擊振動往往是一種常見的現(xiàn)象，多數(shù)是由干擾信號所引起的假像。f）隨機振動隨機振動是運動周期無規(guī)律，而且過程不會再現(xiàn)的振動。與上述振動不同，隨機振動不能用精確的時間函數(shù)式來描述，其振動過程具有不可重復(fù)性和不可預(yù)知性。隨機振動應(yīng)該看成是一種偶然因素造成的干擾或噪聲，不是大機組故障的主要形式。18. 自由振動、受迫振動、自激振動、參變振動從動力學(xué)角度看，振動可分為自由振動、受迫振動、自激振動、參變振動。a) 自由振動自由振動是指物體在經(jīng)歷初始擾動后，不再受外力作用下的振動。自由振動的頻率為物體自身的固有頻

56、率，與初始擾動無關(guān)；振幅呈衰減趨勢。由于初始擾動的歷程短，靠初始激勵一次性獲得的振動能量有限，一般不會對機組造成破壞，不是故障診斷所考慮的目標(biāo)。b) 受迫振動受迫振動是指物體在持續(xù)的交變力作用下所產(chǎn)生的振動。受迫振動不僅與激勵力的頻率和大小有關(guān)，而且與轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)自身的固有特性有關(guān)。受迫振動的特點具體如下： 受迫振動的頻率與激振力頻率相同； 受迫振動的振幅除與激振力大小成正比、與自身剛度成反比外，還與頻率比及阻尼有關(guān)（/n ，為激振力頻率，n為自身固有頻率），小（即激振力的頻率低）振幅接近于靜態(tài)位移，大（力的頻率很高、系統(tǒng)因慣性跟不上力的變化反而幾乎停止不動）振幅小，1時振幅很大、即共振； 受

57、迫振動的相位、即位移最大值與激振力最大值之間的時間差與頻率比及阻尼有關(guān)，1時相位趨于相同，1、即共振時相位差等于90°，1時相位差趨向于180°； 當(dāng)激振力頻率或激振力頻率的諧波與系統(tǒng)固有頻率相同時即發(fā)生共振。轉(zhuǎn)子在不平衡量引起的離心力的作用下所產(chǎn)生的振動為典型的受迫振動。c) 自激振動自激振動是指由振動體自身能量所激發(fā)的振動。維持振動的交變力是由系統(tǒng)本身產(chǎn)生或控制的。自激振動通常有下述特點： 一般為亞異步振動，即振動頻率小于轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速且不同步； 自激振動的頻率與轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速基本符合； 呈隨機性，一般都為偶然因素引起，沒有一定規(guī)律可循； 振動系統(tǒng)自身的剛度、阻尼非線性特征較強，振幅隨時可能急劇上升； 振幅的變化與轉(zhuǎn)速或負(fù)荷存在一定的關(guān)聯(lián)； 失穩(wěn)狀態(tài)下的振動能量來源于系統(tǒng)本身。大機組自激振動時有發(fā)生，如軸承油膜振蕩、密封流體激振、氣流激振、摩擦渦動、轉(zhuǎn)子配合松動等。d) 參變振動參變振動是指由結(jié)構(gòu)參數(shù)