转子故障诊断要点汇总

Pseudo-lover

1)频域：

i.确认频谱中以稳定的基频分量为主，其它倍频幅值很小。

ii.轴向振动比径向小得多。

iii.必要时可以改变转速，在升速过程中当转速小于临界转速时，确认工频幅值随转速升高而增大；当转速大于临界转速后，振幅随转速增大反而减小，并趋向一个较小的稳定值。当转速接近临界转速时，将产生共振，此时振幅将有最大峰值。

2)时域：

i.波形以稳定的单一频率为主，轴每转一周出现一个峰值。振动信号的原始波形为正弦波。

ii.轴向振动比径向小得多。

iii.轴心轨迹呈椭圆形。

iv.转子的进动特征为同步正进动。

提示：

1.造成径向振动基频幅值大的其他故障还有：轴弯曲、机械松动及机械共振。要加以区分，在检测不平衡前应予以纠正。

2.如果1、2、3倍频等分量大，而且垂直方向振动明显大于水平方向振动，有可能是基础松动。

3.如果轴向振动较大，并且径向和轴向的1、2、3倍频分量较大，有可能存在轴弯曲或角度不对中。

4.稍微改变转速，如果基频幅值变化很大，可诊断为机械共振。

5.对于电机，如果基频幅值大的同时，其振动时域波形有缓慢的调制现象，可能存在机电故障，如转子断条或裂纹。

6.轴弯曲与不平衡有相似的频谱特征。区分的方法是：低转速下测量转子不同部位的径向跳动量，即可以判断转子是否存在初始弯曲；如果有条件，可以测试轴两端的相位，也可以帮助判断轴是否存在弯曲。在一定的转速下改变机组负荷，如果振动随负荷和时间而变化，则可能存在局部的摩擦、受热或冷却不均匀引起的热弯曲。

转子动不平衡确认步骤（翻译+个人经验）

1、信号录取方法：

（1）最好使用6通道仪器同时记录1V、2V、1H、2H、1A、2A振动；

（2）也可以使用2通道仪器分别同时记录1V、2V；1H、2H；1A、2A振动。

2、分析1V、2V相位差

3、分析1H、2H相位差：

若1V、2V相位差与1H、2H相位差接近，则可能存在动不平衡

4、分析1V、1H相位差

5、分析2V、2H相位差：

若1V、1H相位差与2V、2H相位差分别接近90度（或分别接近270度），则可能存在动不平衡（若1V、1H相位差为90度，而2V、2H相位差不是90度，则可能在1点发生局部动不平衡，如电机端部冷却风扇的动不平衡。）说明：90度、270度，并非精确值，一般在正负30度以内即可.

6、计算1V、2V幅值比，取整数

7、计算1H、2H幅值比，取整数。若这两个整数接近，则可以确认存在动不平衡

8、计算1A、1H幅值比

9、计算2A、2H幅值比：

若1A、1H幅值比与2A、2H幅值比分别小于1/3，则可以确认存在动不平衡

10、分析1V、2V；1H、2H；1A、2A相位关系

若1V、2V；1H、2H；1A、2A分别同相位或分别180度反同相，则可以确认存在动不平衡

机械松动的诊断要点

1）频域

a)确认径向振动有较大的1倍频分量，特别是3-10倍频分量。

b)可能有1/2、3/2、5/2等分数倍频分量，它们随时间增大。

c)确认轴向振动小或正常。

2）时域

a)不稳定的非周期信号占优势，可能有大的冲击信号。

b)比较垂直和水平方向的振动，可以发现振动具有高度的方向性。

提示：

1）故障严重，还会出现1/3、1/4倍频等分量。

2）机械松动也可在达到工作温度且部件已经热膨胀后出现。

3）水平固定的机器，如果基座松动，则垂直方向会出现很大的一倍频振动，一般比水平方向振动还大。所以，这一点要特别注意和转子不平衡相区分。

4）具有松动故障的典型频谱特征是以工频为基频的各次谐波，并在谱图中常看到10X。国外有人认为，若3X处峰值最大，是轴和轴承间有松动，若4X处有峰值，表明轴承本身、松动。

电机转子故障诊断要点

1）确认1、2、3倍频振动分量大且有边频带，若边频带间隔为p· s·f，表明有转子断条或裂纹。

2）出现电源频率振动分量表明转子弯曲或转子偏离磁场中心。

3）确认时域波形有强烈的调制，周期为1/（p·s·f），表明有转子断条问题。

4）检查轴向振动，轴向振动应很小。若轴向振动有较大的1倍频分量，

而径向振动1倍频分量没有明显的边频带，，则可能是；叶轮/叶片和旋翼故障诊断要点；1）确认1、2、3倍叶片

通过频率分量大；；2）确认叶片通过频率及其谐波有显著的边带成分，测；3）确认1倍叶轮转速有较大峰值及存在边频带，表明；4）确认1/2谐波分量及3/2、5/2谐波分量，；5）叶片通过频率=轴转速·叶片数；6）如果流场中有静叶片，可激发较高频振动，其频率；动压

而径向振动1倍频分量没有明显的边频带，，则可能是轴承倾斜或不对中，转子弯曲，或转子偏离磁场中心

叶轮/叶片和旋翼故障诊断要点

1）确认1、2、3倍叶片通过频率分量大；

2）确认叶片通过频率及其谐波有显著的边带成分，测量其频率间隔，有调制频率确定故障部位。

3）确认1倍叶轮转速有较大峰值及存在边频带，表明叶片损伤、摩擦、污物附着或可能是入口或出口压力波动。

4）确认1/2谐波分量及3/2、5/2谐波分量，表明转子与机壳间有摩擦。

5）叶片通过频率=轴转速·叶片数

6）如果流场中有静叶片，可激发较高频振动，其频率是：叶片通过频率·静叶片数。

动压滑动轴承油膜涡动诊断要点

诊断

a)确认径向振动频谱中有显著而稳定的（0.42-0.48）倍频分量（有时看起来很象1/2倍频，要仔细辨别）。可能有较大的高次谐波分量。最近研究报道倍频范围可以达到0.42-0.8倍频，甚至在实验室测试观察到了1倍频。 b)确认轴向振动在涡动频率处分量较小。

c)轴心轨迹呈双椭圆或紊乱不重合，模拟轴心轨迹呈内“8”字形。

d)确认时域波形中稳定的周期信号占优势，每转一周少于一个峰值，没有

大的加速度冲击。

提示：为区分涡动频率(0.42-0.48) 倍频分量与机械松动或轴承摩擦产生的1/2倍频分量，必须使用高分辨率频谱和峰值标记。为此，要设置足够大的谱线数、使频率分辨率达到转速的（2-5）%。

分析频率/采样点数/谱线数的设置要点

1．最高分析频率：Fm指需要分析的最高频率，也是经过抗混滤波后的信号最高频率。根据采样定理，Fm与采样频率Fs之间的关系一般为：Fs=2.56Fm；而最高分析频率的选取决定于设备转速和预期所要判定的故障性质。

2．采样点数N与谱线数M有如下的关系：

N=2.56M 其中谱线数M与频率分辨率ΔF及最高分析频率Fm有如下的关系：ΔF=Fm/M 即：M=Fm/ΔF 所以：N=2.56Fm/ΔF

★采样点数的多少与要求多大的频率分辨率有关。例如：机器转速3000r/min=50Hz，如果要分析的故障频率估计在8倍频以下，要求谱图上频率分辨率ΔF=1 Hz ,则采样频率和采样点数设置为：

最高分析频率Fm=8·50Hz=400Hz;

采样频率Fs=2.56·Fm=2.56 ·400Hz=1024Hz;

采样点数N=2.56·（Fm/ΔF）=2.56·（400Hz/1Hz）=1024=210 谱线数M=N/2.56=1024/2.56=400条

电机振动异常的识别与诊断

⑴三相交流电机定子异常产生的电磁振动，三相交流电机在正常运转时，机座上受到一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用，而可能产生振动，振动大小与旋转力波的大小和机座的刚度直接有关。

定子电磁振动异常的原因：

①定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因，都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

②定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。

③电磁底脚线条松动，相当于机座刚度降低使定子振动增加。

定子电磁振动的特征：

①振动频率为电源频率的2倍，F=2f

②切断电源，电磁振动立即消失

③振动可以在定子机座上和轴承上测得

④振动强度与机座刚度的负载有关

⑵气隙静态偏心引起的电磁力

电机定子中心与转子轴心不重合时，定、转子之间气隙将会出现偏心现象，偏心固定在一个位置上，在一般情况下，气隙偏心误差不超过气隙平均值的上下10%是允许的，过大的偏心值产生很大的单边磁拉力。

气隙静态偏心产生的原因：

①电磁振动频率是电源频率的2倍 F=2f。

②振动随偏心值的增大在增加，随负载增大而增加。

③断电后电磁振动消失。

④静态偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动非常相似，难以区别。 ⑶气隙动态偏心引起电磁振动

偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动。

气隙动态偏心产生的原因：

①转子的转轴弯曲

②转子铁心与转轴或轴承不同心。

③转子铁心不圆

气隙动态偏心产生电磁振动的特征；

①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现。

②电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的频率为2sf,周期为1/2sf 当电动机负载增加，S加大，其脉动节拍加快。

③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。

④断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。

⑷转子绕组故障引起的电磁振动。

笼形电机笼条断裂，绕组异步电机由于转子回路电气不平衡都将产生不平衡电磁力。

转子绕组故障产生的原因：

①笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。

②笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。

③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力。 ④同步电动机磁绕组匝间短路。

转子绕组故障引起电磁振动的特征：

①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频率为f/p ，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。

②在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50%时，现象较为明显。

③在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。 ④在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两边出现

的边频。

⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p 频率（转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。

⑥断电后，电磁振动和电磁噪声消失。

⑸转子不平衡产生的机械振动；

转子不平衡的原因

①电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。 ②转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。

③联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。

④冷却风扇与转子表面不均匀积垢。

转子不平衡产生的机械振动特征

①振动频率与转频相等

②振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。

③振动值以经向为最大，轴向很小。

当地脚螺丝松动时，电机的转频和电机定子固有频相近时，由于转子不平衡共振将产生异常振动，造成电机结构件的破坏和疲劳。

⑹滑动轴承由于油膜涡动产生振动。

产生的原因：

在轴承比负载较小，轴颈线速度叫高，特别是大型告诉的柔性转子电机中易发生，轴承经过长期运行，间隙变大，或润滑油粘度大，油温低，轴承负载轻等互相造成油膜加厚，轴承油膜动压不稳定而产生振动。

滑动轴承油膜滑动的特征：

①振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半，约为0.42—0.48Fr . ②油膜涡动的振动是径向的。

③油膜涡动往往是突然出现的，诊断的方法是油膜涡动偶，改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

⑺滑动轴承由于油膜振荡产生振动

油膜振荡产生的原因：

油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同，也是油膜动压不稳造成的。 当转子回转频率增加时，油膜涡动频率随之增加，两者关系近似保持不变的比值约0.42—0.48之间，当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时，随着转子回转频率的增加，涡动频率将不变，等于转子的一阶临界转频，而与转子回转频率无关，并出现强烈的振动，这种现象为油膜振荡，产生强烈振动。

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_bb79b51e0102wi87.html

jianliangchen

楼主总结的很详细，谢谢分享！

xzzhangfei

我觉得这个标题应该改一改，有点文不对题。

Pseudo-lover

xzzhangfei 发表于 2016-3-30 21:56
我觉得这个标题应该改一改，有点文不对题。

改成什么好呢

naihuisong

感谢分享