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在查找并確認(rèn)主要異常振動(dòng)分量的頻率后，就可以根據(jù)異常振動(dòng)頻率進(jìn)行振動(dòng)故障類型的判斷。分析判斷的思路如框圖所示。

a) 主要異常振動(dòng)分量為工頻時(shí)

如果主要異常振動(dòng)分量是工頻，則表明故障類型很可能是動(dòng)不平衡（有資料介紹為 60％），同時(shí)也必須考慮到軸承、不對(duì)中、支承剛度差異等其它故障發(fā)生的可能性。

要將動(dòng)不平衡從中區(qū)別出來(lái)，可以做以下三點(diǎn)判斷：

① 查工頻振動(dòng)趨勢(shì)圖，看振動(dòng)值能否回落到原來(lái)正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值。

如果轉(zhuǎn)子發(fā)生了機(jī)械脫落損傷或者結(jié)垢，原有的動(dòng)平衡狀態(tài)受到了破壞，振動(dòng)值是無(wú)論如何也不可能恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值的；而軸承工作不良所產(chǎn)生的振動(dòng)，只要軸承合金未發(fā)生嚴(yán)重磨損，是完全能夠恢復(fù)到原振值的。

② 查半頻或低頻趨勢(shì)圖，看半頻及低頻分量是否活躍。

轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡只會(huì)增加軸承的載荷，不會(huì)影響到軸承油膜失穩(wěn)（除非發(fā)生極其強(qiáng)烈的振動(dòng)時(shí)），也就是說(shuō)工頻增大不會(huì)引起低頻增大；而軸承工作不良，尤其是油膜狀態(tài)不穩(wěn)定的振動(dòng)，半頻及低頻分量十分活躍，并且有時(shí)也會(huì)引起工頻的增大。

③ 查工頻相位趨勢(shì)圖，看工頻幅值變化時(shí)，相位是否同時(shí)發(fā)生變化。

這一點(diǎn)最為關(guān)鍵。如果工頻變化是由動(dòng)不平衡所引起的，造成平衡狀態(tài)變化的不平衡量的相位，不可能與原殘余不平衡量的變化。而軸承（尤其是會(huì)引起工頻增大的軸承間隙故障）、不對(duì)中、支承剛度故障的一個(gè)最大共同特點(diǎn)是工頻的相位為一固定方向，甚至轉(zhuǎn)速變化時(shí)工頻的相位也不改變。因此，可以肯定，只要是振動(dòng)值回不到原振值、低頻不活躍、特別是工頻的相位發(fā)生了變化，那么必然是發(fā)生了由動(dòng)不平衡所引起的工頻增大。轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的故障類型，基本上可分為機(jī)械損傷脫落、結(jié)垢、初始不平衡、熱彎曲幾種。要進(jìn)一步區(qū)別各具體類型，可以通過(guò)查看工頻趨勢(shì)圖進(jìn)行判斷。主要是看工頻幅值及相位趨勢(shì)曲線的變化形貌，也就是看工頻的幅值及相位是否發(fā)生了瞬時(shí)的突變？判斷的前提條件為轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的。如果工頻的幅值及相位趨勢(shì)出現(xiàn)一段垂直于時(shí)間坐標(biāo)的直線，（干擾信號(hào)也是直線，瞬間上去后又即刻回到原位；而機(jī)械損傷是變化后不回原位。）表明轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡狀態(tài)的變化過(guò)程極為短暫，那么就是突變。即有東西從轉(zhuǎn)子上突然脫落下來(lái)（或者極少發(fā)生的異物嵌入葉輪），轉(zhuǎn)子發(fā)生了永久性機(jī)械損傷。如果工頻幅值趨勢(shì)變化曲線是斜線、波浪線、犬牙線，關(guān)鍵是不存在垂直于時(shí)間坐標(biāo)的直線，表明平衡狀態(tài)變化是在一段時(shí)間內(nèi)逐步形成的，那么就是漸變。再進(jìn)一步判斷：幅值是否回落？相位變化如何？若幅值增大后又有所降低回落，相位隨幅值變化而小幅度變化，則為轉(zhuǎn)子結(jié)垢。若幅值無(wú)明顯降低，相位短時(shí)間變化后不再變化，則為轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲。初始不平衡是因轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期水平臥放、或動(dòng)平衡試驗(yàn)失誤所致，造成轉(zhuǎn)子原始不平衡量過(guò)大。轉(zhuǎn)子低速跑合時(shí)振動(dòng)值就高，對(duì)升速極為敏感，振動(dòng)值隨升速急劇增大，但相位不變，在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)振動(dòng)劇烈，往往不得不中斷運(yùn)行。在主要異常振動(dòng)分量為工頻、且其它頻率分量不十分明顯的情況下，除了不平衡故障外，軸承、對(duì)中、支承剛度等故障也常會(huì)發(fā)生。其中，對(duì)軸承來(lái)說(shuō)，有間隙過(guò)大、軸承座剛度差異過(guò)大、軸頸與軸承偏心、合金磨損等；對(duì)中主要為剛性聯(lián)軸器的角度（端面）不對(duì)中；支承剛度則為支座、箱體、基礎(chǔ)的松動(dòng)、變形、裂縫等剛度差異所引起的工頻振動(dòng)或共振。這些故障的一個(gè)最大共同特點(diǎn)是工頻的相位始終為一固定方向、即剛度差的方向，轉(zhuǎn)速變化時(shí)工頻的相位也不改變。另外，會(huì)伴有一定的二倍頻分量，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn) 1/2 倍頻、1/3 倍頻等分?jǐn)?shù)諧波分量。除間隙同等過(guò)大、合金均勻磨損外，它們的工頻軸心軌跡為很扁的橢圓，而不是規(guī)整的橢圓。它們之間的區(qū)別方法為，軸承故障一般僅發(fā)生在一副軸承上；對(duì)中故障會(huì)同時(shí)發(fā)生在靠近聯(lián)軸器的兩個(gè)軸承上，兩個(gè)軸承的工頻軸心軌跡長(zhǎng)軸傾斜角同相；支承剛度故障會(huì)同時(shí)發(fā)生在同一支承的各個(gè)軸承上，各軸承的工頻軸心軌跡長(zhǎng)軸傾斜角同相。

b) 主要異常振動(dòng)分量為低頻時(shí)

如果主要異常振動(dòng)分量是低頻，或者說(shuō)低頻分量十分活躍，表明很可能是軸承、氣流脈動(dòng)兩方面的故障，同時(shí)不排除發(fā)生摩擦、松動(dòng)故障的可能性。這里所講的軸承故障，既包括油膜渦動(dòng)、油膜振蕩，也包括特征頻率為低頻、類似油膜渦動(dòng)、又不是油膜渦動(dòng)的軸承工作不良故障。此類軸承不良故障，是因瓦面接觸“夾幫” 、可傾瓦搖擺性差、潤(rùn)滑油粘度不當(dāng)、軸承緊力不夠、油擋與軸瓦偏心錯(cuò)邊等等問(wèn)題，而引起的油膜失穩(wěn)、軸頸與軸瓦或油擋產(chǎn)生局部干摩擦，嚴(yán)重時(shí)油膜破裂而碾瓦、燒瓦。軸承在發(fā)生以上故障時(shí)，主要異常振動(dòng)分量的頻率成份幾乎又都是 0.5 倍頻以下的低頻，其中主要為（0.4～0.5）倍頻，振動(dòng)又都具有跳動(dòng)性、間歇性、突發(fā)性，這些都與油膜渦動(dòng)的特點(diǎn)相類似；由于渦動(dòng)比并非固定不變，工作在二倍第一臨界轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)子也未發(fā)生油膜振蕩，因此的確又不是油膜渦動(dòng)、油膜振蕩。在大機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，軸承工作不良的概率大大高于油膜渦動(dòng)、油膜振蕩。氣流脈動(dòng)故障既包括壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速、喘振、進(jìn)氣脈動(dòng)，也包括汽輪機(jī)的蒸汽進(jìn)汽脈動(dòng)，還包括壓縮機(jī)與汽輪機(jī)都有可能發(fā)生的密封流體激振（氣隙激振）。其中，進(jìn)氣（汽）脈動(dòng)與機(jī)器的負(fù)荷調(diào)整、入口管道的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量密切相關(guān)，判斷較為容易；密封流體激振與設(shè)計(jì)有關(guān)，只有在新機(jī)型中才可能出現(xiàn)，而且發(fā)生的概率極低。在振動(dòng)故障診斷中，較為困難的是處理低頻問(wèn)題；在處理低頻問(wèn)題時(shí)，較為困難的是如何區(qū)別軸承、旋轉(zhuǎn)失速及摩擦故障，特別是類似油膜渦動(dòng)的軸承不良故障與旋轉(zhuǎn)失速。因?yàn)閮烧叩奶攸c(diǎn)比較接近：都是低頻的幅值不高，但活躍、豐富；都對(duì)轉(zhuǎn)速比較敏感；振動(dòng)本身又都具有跳動(dòng)性、間歇性、突發(fā)性。旋轉(zhuǎn)失速與軸承故障的主要區(qū)別是：旋轉(zhuǎn)失速的核心是氣流脈動(dòng)，而軸承振動(dòng)是不會(huì)引起氣流脈動(dòng)的，也就是說(shuō)，有無(wú)氣流脈動(dòng)現(xiàn)象是區(qū)別旋轉(zhuǎn)失速與軸承故障的關(guān)鍵。旋轉(zhuǎn)失速有 4 個(gè)特點(diǎn)：① 氣流脈動(dòng)；② 出口壓力、進(jìn)口流量向下波動(dòng)；③ 振動(dòng)與氣流脈動(dòng)同步；④ 頻率范圍，葉輪失速時(shí)為（0.5～0.8）倍頻，擴(kuò)壓器失速時(shí)為（0.1～0.25）倍頻。此外，旋轉(zhuǎn)失速嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)引起軸向位移波動(dòng)。前三個(gè)特點(diǎn)以及軸位移波動(dòng)是軸承故障所不具備的，是旋轉(zhuǎn)失速有別于軸承故障的主要不同之處；在具體的頻率成分范圍上，二者也有所不同。因此，區(qū)分旋轉(zhuǎn)失速與軸承不良故障的具體方法是：

① 在壓縮機(jī)出口管線上聽(tīng)是否有間歇性的氣流脈動(dòng)聲；

② 看出口壓力、進(jìn)口流量是否向下波動(dòng)；

③ 同時(shí)判斷振動(dòng)值的波動(dòng)是否與氣流脈動(dòng)（及壓力、流量的波動(dòng)）同步；

④ 通過(guò)頻譜圖查低頻具體的頻率成分，看是否為（0.5～0.8）倍頻（這是主要的）或（0.1～0.25）倍頻（這是次要的）；

⑤ 看軸位移是否波動(dòng)。

如果上述現(xiàn)象的答案都是肯定的，那么就可以斷定是旋轉(zhuǎn)失速；如果都是否定的，那么就可以斷定是軸承不良故障；如果上述①、③答案是肯定的，很可能是旋轉(zhuǎn)失速；如果上述①答案是否定的，則不大可能是旋轉(zhuǎn)失速，而是軸承不良。由于發(fā)生軸承故障時(shí)不可能出現(xiàn)大于 0.5 倍頻的低頻，加上旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生在擴(kuò)壓器中的概率相對(duì)很少；因此，判斷是否為軸承故障還可以看頻率是否小于0.5 倍頻，若小于就很可能是軸承故障，大于 0.5 倍頻就肯定是旋轉(zhuǎn)失速。這也是一個(gè)很重要的判斷標(biāo)準(zhǔn)。另外，造成旋轉(zhuǎn)失速的根本原因是壓縮機(jī)的入口容積流量偏低，造成軸承不良的多數(shù)原因是檢修質(zhì)量問(wèn)題，依此分別咨詢生產(chǎn)工藝系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)，查找有關(guān)的可疑因素，對(duì)故障判斷是有幫助的。油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、軸承不良之間的區(qū)別判斷并不困難。因?yàn)橛湍u動(dòng)、油膜振蕩的故障特征頻率十分清晰：油膜渦動(dòng)的渦動(dòng)頻率小于并近似等于轉(zhuǎn)速頻率的一半，并且渦動(dòng)比不變；油膜振蕩時(shí)的渦動(dòng)頻率就是轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速。因此，區(qū)分油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、軸承不良故障時(shí)，要判斷：

① 渦動(dòng)比變不變，即渦動(dòng)頻率是否始終小于并近似等于轉(zhuǎn)速頻率的一半；

② 渦動(dòng)頻率是否等于轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速。

如果轉(zhuǎn)子運(yùn)行在二倍頻第一臨界轉(zhuǎn)速以下，渦動(dòng)比不變，即振動(dòng)頻率始終近似等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，則為油膜渦動(dòng)；否則，為軸承工作不良故障；如果轉(zhuǎn)子運(yùn)行在二倍頻第一臨界轉(zhuǎn)速以上，渦動(dòng)頻率等于第一臨界轉(zhuǎn)速，則為油膜振蕩；如果轉(zhuǎn)子運(yùn)行在二倍頻第一臨界轉(zhuǎn)速以上，盡管振動(dòng)頻率近似于轉(zhuǎn)速的一半（注意，并不是第一臨界轉(zhuǎn)速的頻率），即使振動(dòng)較大并波動(dòng)，但并不是油膜渦動(dòng)，更不是油膜振蕩，而是軸承工作不良故障。油膜振蕩是在轉(zhuǎn)速達(dá)到第一臨界轉(zhuǎn)速的二倍后，油膜渦動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子的固有頻率——第一臨界轉(zhuǎn)速——“合拍” 而產(chǎn)生的自激振動(dòng)。油膜振蕩發(fā)生時(shí)，振幅突然猛增，出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)；軸心軌跡發(fā)散，由原來(lái)的大圈套小圈變成為擴(kuò)散的、雜亂無(wú)章的曲線；頻譜圖中的半頻幅值達(dá)到甚至超過(guò)工頻幅值；渦動(dòng)（振動(dòng)）頻率不再隨升速變高，而緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率（第一臨界轉(zhuǎn)速）不變。另外，在主要異常振動(dòng)分量為低頻時(shí)，要將摩擦、松動(dòng)（支承的松動(dòng)主要為工頻，前面已講過(guò)，這里指的是部件的松動(dòng)，包括固定部件與轉(zhuǎn)動(dòng)部件的松動(dòng)）故障從中區(qū)別出來(lái)可以考慮以下幾點(diǎn)因素：① 對(duì)于摩擦、松動(dòng)故障來(lái)說(shuō)，低頻分量并非是唯一的特征頻率。摩擦?xí)r，頻率成分十分豐富，從低頻到高頻的各種頻率成分都可能出現(xiàn)；盡管松動(dòng)的頻率主要是低頻，而且大多數(shù)為小于 0.5 倍頻的低頻，但是松動(dòng)會(huì)引起工頻、特別是二倍頻的明顯增大。而油膜渦動(dòng)、旋轉(zhuǎn)失速不可能產(chǎn)生高于工頻的頻率成分。這一點(diǎn)是最重要的區(qū)別點(diǎn)。

② 低頻分量的成分及分布有所不同。油膜渦動(dòng)、旋轉(zhuǎn)失速為亞異步振動(dòng)，頻率不存在分?jǐn)?shù)諧波關(guān)系，有特定的頻率段；而摩擦、松動(dòng)頻率多數(shù)為 1/2 倍頻、1/3 倍頻、…、等分?jǐn)?shù)諧波，松動(dòng)時(shí)有時(shí)甚至很精確，摩擦的頻率則更為豐富，有時(shí)為一系列的分?jǐn)?shù)諧波。

③ 盡管軸心軌跡都不穩(wěn)定，但形態(tài)有所不同。油膜渦動(dòng)、旋轉(zhuǎn)失速的軸心軌跡為大圈套小圈，摩擦的軸心軌跡會(huì)出現(xiàn)尖角、嚴(yán)重時(shí)反進(jìn)動(dòng)，固定部件松動(dòng)的軸心軌跡有方向性（轉(zhuǎn)動(dòng)部件的松動(dòng)無(wú)方向性）。

c) 主要異常振動(dòng)分量為二倍頻時(shí)

如果主要異常振動(dòng)分量是二倍頻，表明故障類型基本就是軸系熱態(tài)不對(duì)中，同時(shí)也存在部件松動(dòng)以及極少發(fā)生的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)橫向裂紋等其它故障的可能性。不對(duì)中分為軸系（聯(lián)軸器）不對(duì)中、軸頸與軸承不對(duì)中，通常所講的不對(duì)中指的是軸系不對(duì)中。軸系不對(duì)中指的是轉(zhuǎn)子軸線之間存在偏移或傾斜，不能光滑過(guò)度。根據(jù)軸線之間的偏差狀態(tài)，軸系不對(duì)中又具體分為平行不對(duì)中（軸線相互平行位移）、角度不對(duì)中（軸線相互傾斜構(gòu)成一角度）、平行角度組合不對(duì)中（軸線相互既平移、又傾斜）三種情況。熱態(tài)不對(duì)中，指的是軸系在運(yùn)行狀態(tài)下的不對(duì)中，并非是檢修、安裝時(shí)的不對(duì)中（冷態(tài)不對(duì)中）。不同型式的聯(lián)軸器會(huì)因?yàn)椴粚?duì)中具體情況的不同，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中受力的次數(shù)及方向有所不同，因而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率及相位差。例如，剛性聯(lián)軸器平行不對(duì)中為二倍頻、反相，角度不對(duì)中為工頻、同相；齒式聯(lián)軸器角度不對(duì)中時(shí)為二倍頻、反相；金屬撓性聯(lián)軸器（疊片、膜盤）角度不對(duì)中時(shí)為n 倍頻（n 為螺栓數(shù)，此時(shí) n 為偶數(shù)）或 2n 倍頻（n 為奇數(shù)時(shí)）。但是，由于大機(jī)組使用的聯(lián)軸器幾乎都是齒式、金屬撓性、剛性聯(lián)軸器，而且在使用齒式、金屬撓性聯(lián)軸器時(shí)都帶有中間軸（短接、套筒），相鄰兩轉(zhuǎn)子即使是平行不對(duì)中，表現(xiàn)在聯(lián)軸器上卻都是角度不對(duì)中；因此，無(wú)論使用哪種聯(lián)軸器、無(wú)論哪種不對(duì)中情況，除了剛性聯(lián)軸器的角度不對(duì)中以外，大機(jī)組不對(duì)中故障的特征頻率是二倍頻，往往還同時(shí)伴有工頻及 3 倍頻、4 倍頻、5 倍頻、…、n 倍頻。部件松動(dòng)的主要特征頻率是低頻，但是在部件松動(dòng)時(shí)二倍頻往往會(huì)明顯增高，并且幅值不穩(wěn)定。此外，部件松動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速變化很敏感。出現(xiàn)橫向裂紋時(shí)，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周受到的擠壓力與拉伸力各交替變化一次，轉(zhuǎn)子受力變化兩次，所以故障特征頻率為二倍頻，同時(shí)伴有工頻、3 倍頻、4 倍頻、…，因此從頻率特點(diǎn)上看與不對(duì)中十分相似。由于擠壓力與拉伸力的大小與轉(zhuǎn)子彎曲相關(guān)，彎曲又與離心力相關(guān)，因此振動(dòng)對(duì)升速較為敏感。不對(duì)中區(qū)別于其它類型振動(dòng)的特點(diǎn)：① 對(duì)升速不十分敏感，② 軸心軌跡穩(wěn)定，③ 波形重復(fù)性好。若對(duì)轉(zhuǎn)速敏感，軸心軌跡不穩(wěn)定時(shí)，則可能是轉(zhuǎn)子有橫向裂紋，葉輪松動(dòng)。

d) 主要異常振動(dòng)分量為其它頻率時(shí)

在主要異常振動(dòng)分量是工頻、低頻、二倍頻以外的其它某一個(gè)頻率時(shí)，要考慮：是不是高次諧波頻率，即是不是齒輪嚙合頻率、葉輪通過(guò)頻率、螺桿通過(guò)頻率、等等；是不是滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體、外圈、內(nèi)圈的特征頻率；是不是臨界轉(zhuǎn)速頻率；是不是底座、基礎(chǔ)、管道等等的固有頻率；是不是 50Hz；等等。如果能夠與這些特定的頻率對(duì)上號(hào)，那么故障原因就容易找到了。如果在頻譜圖上顯示的頻率成份很多，從低頻到高頻幾乎各種頻率成份都有，低頻成分豐富，高頻成分、尤其是各倍頻之間極少出現(xiàn)的頻率成份都同時(shí)較多、甚至較密時(shí)，則表明轉(zhuǎn)子發(fā)生了摩擦。

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