旋轉機械的狀態監測和故障診療6.1轉子系統振動故障診斷旋轉機械的狀態特征參數與測試旋轉機械振動評定標準旋轉機械振動故障分析常用方法轉子系統主要故障及其診斷2旋轉機械的狀態監測和故障診療6.1轉子系統振動故障診斷旋轉機械是指主要功能由旋轉運動來完成的機械，尤其是指主要部件作旋轉運動的、轉速較高的機械。旋轉機械種類繁多，有汽輪機、燃氣輪機、離心式壓縮機、發電機、水泵、水輪機、通風機以及電動機等。這類設備的主要部件有轉子、軸承系統、定子和機組殼體、聯軸器等組成，轉速從每分鐘幾十到幾萬、幾十萬轉。3旋轉機械的狀態監測和故障診療6.1轉子系統振動故障診斷旋轉機械的故障診斷，是在獲取機器的穩態數據、瞬態數據以及過程參數和運行狀態等信息的基礎上，通過信號分析和數據處理提取機器特有的故障癥兆及故障敏感參數等，經過綜合分析判斷，才能確定故障原因，做出符合實際的診斷結論，提出治理措施。4旋轉機械的狀態監測和故障診療6.1轉子系統振動故障診斷旋轉機械的核心----轉子系統（轉軸組件），它包括：轉子（軸、齒輪傳動件、葉輪、聯軸器）；滑動軸承、滾動軸承；支座（定子、機座）；密封、密封裝置。5旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子系統的振動分類：橫向振動----振動發生在包括轉軸的橫向xoy平面內，大多數故障所激發的振動為此類振動；軸向振動----振動發生在轉軸軸線z方向上，某些故障如不對中將會激發軸向振動；扭轉振動----沿轉軸軸線發生的扭振，多盤轉子的柔性軸將會產生扭振。yxz0最簡單的轉子系統6旋轉機械的狀態監測和故障診療2）系統分類——以臨界轉速分類⑴剛性轉子系統----工作轉速在一階臨界轉速以下的系統：一階臨界轉速：轉子系統有多個自振頻率，當轉速逐漸增大到橫向振動的一階自振頻率時，將發生一階共振，所對應的轉速稱為一階臨界轉速。判別依據：一般工作頻率<100Hz的機械系統屬于剛性轉子系統，該系統一般采用滾動軸承。同步振動：工作頻率=激振頻率。強迫振動：對線性系統，在周期激振下的穩態響應一般采用滾動軸承7旋轉機械的狀態監測和故障診療2）系統分類——以臨界轉速分類⑵柔性轉子系統--工作轉速在一階臨界轉速以上的系統判別依據：一般工作頻率>100Hz的機械系統屬于柔性轉子系統。振動特點：振動頻率（自激振動）<工作頻率，并與一階橫向自振頻率有關。自激振動：振動過程中，由于系統內部不斷有能量輸入而產生的共振現象，在設備診斷中又稱為亞同步振動。一般采用滑動軸承。8旋轉機械的狀態監測和故障診療兩種系統振動特點比較強迫振動（剛性系統）自激振動（柔性系統）激振原因由于外部激振力或激振位移引起的在振動過程中，由于系統內部有能量輸入而引起的。頻率與工作頻率的關系振動頻率與工作頻率同步振動頻率一般低于工頻頻率與轉速變化的關系振動頻率隨轉速之變化而變化，顯比例關系。振動頻率在一定范圍內可能存在某種比例關系，但超過一定范圍后則主要與轉子的一階自振頻率有關振幅與轉速變化的關系振幅隨轉速之增加而增加，達到臨界轉速時振幅出現峰值，然后則隨轉速之增加而減小，趨于某定值。隨轉速的變化振幅有突發變化的可能（增大或減小）9旋轉機械的狀態監測和故障診療3）故障分類旋轉機械故障分類10旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試旋轉機械的狀態特征參數1、振幅 2、振動頻率3、相位 4、轉速5、時域波形 6、軸心軌跡7、軸向位置（軸位移） 11旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試1、振幅振幅是描述設備振動大小的一個重要參數。運行正常的設備，其振動幅值通常穩定在一個允許的范圍內，如果振幅發生了變化，便意味著設備的狀態有了改變。因此對振幅的監測可以用來判斷設備的運行狀態。振幅可以分為位移振幅、速度振幅、加速度振幅。

在旋轉機械狀態監測實際應用中，位移振幅通常用雙振幅，即峰-峰值（P-P值）來表示；速度振幅通常用單振幅有效值，即振動烈度（Vrms）來表示；加速度振幅通常用最大單峰值來表示。12旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試2．振動頻率振動頻率可分為基頻（周期的倒數）和倍頻（各次諧波頻率），它是描述機器狀態的另一個特征參量，也是測量和分析的主要參數。因為特定的振動頻率往往對應一定的故障，所以對振動頻率的監測和分析在評定設備狀態過程中是必不可少的。在旋轉機械中，振動頻率多以轉子轉速的整數倍或分數倍形式出現，因此振動頻率除了可表示為每分鐘的周期數（r/min）或每秒鐘的周期數(Hz)表示外，還可以簡單地表示為轉速的整數倍或分數倍。13旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試3．相位許多設備故障單從幅值譜圖上判斷是不易區分的，這時需要對相位信息進行進一步的分析，以做出正確判斷。例如，對于轉子臨時弓形彎曲、轉子缺損和滑動軸承故障，其頻譜都以一倍頻為主，不易區分。如果進一步對其相位進行監測分析，則可以比較容易地將它們區分開：轉子臨時弓形彎曲時相位比較穩定地變化；轉子缺損時相位會發生突變，然后保持穩定；軸承故障時相位在一定范圍內不穩定地變化。14旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試4．轉速旋轉機械的轉速變化與設備的運行狀態有著非常密切的關系，它不僅表明了設備的負荷，而且當設備發生故障時，通常轉速也會有相應的變化。例如：當離心式壓縮機組發生喘振時，轉速會有大幅度的波動；當轉子與靜止件發生碰磨時，轉速也會表現得不穩定。因此，轉速通常是設備狀態監測與故障診斷中比較重要的參數。15旋轉機械的狀態監測和故障診療旋轉機械的振動檢測大型旋轉設備發生故障時，轉子振動的變化比軸承座要敏感，其振動信息更為直接、有效。對于軸承和齒輪等零部件的故障，軸系的振動反映也明顯得多。因此在對旋轉機械進行振動檢測時，測量轉子振動是首選，但在不具備條件時也可以測量外殼或軸承座的振動情況。1旋轉機械的狀態特征參數與測試16旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試測點數量與布置原則：通過對整個機組結構特性的全面了解和認真分析，以最少的傳感器，最靈敏地測出整個機組系統的工況。注意：對于在機殼（軸承座）上的振動測量，測點的選擇應考慮環境因素，避免選擇高溫、高濕度、出風口和溫度變化劇烈的地方作為測量點，以保證測量的有效性。注意：為降低系統成本，對于高頻的隨機振動和沖擊振動可以只確定一個方向為測量點。但對于低頻段的確定性振動（常為低頻振動）必須同時測量水平和垂直兩個方向，有條件時還應增加軸向測點。17旋轉機械的狀態監測和故障診療1）軸的徑向振動測量測量軸頸的徑向振動通常是在一個平面內相互垂直的兩個方向分別安裝一個傳感器。18旋轉機械的狀態監測和故障診療2）機殼（軸承座）的振動測量

測量點應盡量靠近軸承的承載區，與被監測的轉動部分最好只有一個界面，盡可能避免多層相隔，使振動信號在傳遞過程中減少中間環節和衰減量。測量點必須有足夠的剛度，軸承座底部和側面往往是較好的測量點。19旋轉機械的狀態監測和故障診療3）旋轉機械振動相位檢測是指基頻（以轉子轉速為頻率）信號相對于轉軸上某一確定相位標志之間的相位差。這樣定義是因為旋轉機械的許多故障都與基頻有關。確定標記在工程上通常是鍵相槽位置，而檢測鍵相槽位置所用的傳感器是電渦流傳感器，因此而被稱為“鍵相位傳感器”。1旋轉機械的狀態特征參數與測試20旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試鍵相位傳感器的安裝鍵相位信號是通過對鍵相標記（即在被測軸上設置的一個凹槽或凸鍵）測量得到的，當這個凹槽或凸鍵轉到探頭安裝位置時，相當于探頭與被測面間距突變，傳感器會產生一個脈沖信號。軸每轉一圈，就會產生一個脈沖信號，通過將脈沖與軸的振動信號比較，可以確定振動的相位角，也可用于軸的動平衡分析以及設備的故障分析與診斷等方面。凹槽或凸鍵要足夠大，以保證產生的脈沖峰值不小于5V。一般若采用φ8mm探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應大于7.6mm，深度或高度應大于1.5mm，長度應大于10mm。21旋轉機械的狀態監測和故障診療鍵相位傳感器的安裝1旋轉機械的狀態特征參數與測試22旋轉機械的狀態監測和故障診療相位角的定義定義如下：如圖所示，假設在軸上鍵槽位置為O’，傳感器安裝位置為O，O’轉至與O重合時得到一鍵相脈沖信號，這一脈沖信號即作為相位的參考脈沖信號。若將任意測點經過濾波后的基頻信號描繪在同一時間軸上，就可以按參考脈沖信號來定出基頻信號的相位。1旋轉機械的狀態特征參數與測試23旋轉機械的狀態監測和故障診療4）旋轉機械的轉速檢測1旋轉機械的狀態特征參數與測試齒式輪盤測速轉速測量一般是在軸的測量圓周上設置多個凹槽或凸鍵標己或者在軸上安裝一個齒輪盤使每轉產生多個脈沖。24旋轉機械的狀態監測和故障診療5）軸向位移檢測

測量轉子的軸向位移時，測量面應該與軸是一個整體，這個測量面以探頭中心線為中心。1旋轉機械的狀態特征參數與測試25旋轉機械的狀態監測和故障診療6）軸心軌跡測試軸心軌跡非常直觀地顯示了轉子在軸承中的旋轉和振動情況，是故障診斷中常用的非常重要的特征信息。1旋轉機械的狀態特征參數與測試26旋轉機械的狀態監測和故障診療正向進動（軸轉向與軸心軌跡轉向一致）----例如：轉子不平衡、不對中、油膜失穩產生的亞同步渦動、內摩擦激發的渦動等均為正向進動。絕大多數為正向進動。逆向進動（軸轉向與軸心軌跡轉向相反）----干摩擦等少數情況下發生。1旋轉機械的狀態特征參數與測試27旋轉機械的狀態監測和故障診療7）軸承溫度測量

軸承溫度是指示軸承狀態和負荷變化的最敏感的參數，軸承溫度也是一個快速、靈敏、易于測量的參數。

測量徑向軸承軸瓦溫度的熱電偶溫度傳感器或者熱電阻溫度傳感器應安裝在軸承下瓦塊的最大負荷區，一般在旋轉方向上偏離中心線大約20°處。1旋轉機械的狀態特征參數與測試28旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試現場測試的準備步驟及測試中應注意的問題(1)了解測試對象的原理和結構，例如，被測對象是旋轉機械還是往復機械或其他機械，是滾動軸承還是滑動軸承，是否存在外來激勵振動，可能出現的故障及故障反映在哪些部位，哪些參數的變化上最為敏感。(2)了解被測對象的運行狀況，例如，易發故障，曾經發生過的故障履歷。(3)確定滿足測量的目的需要哪些數據，應對哪些參量進行測定。(4)估計被測對象的振動類型、振級和可能產生的最低和最高頻率，同時根據環境條件(如溫度、濕度、電磁場等)確定傳感器類型及與其相配套的中間變換器和顯示記錄儀器。29旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試(5)畫出測試系統的工作框圖及儀器的連接草圖，標出所用儀器的型號和序號，以便于測試系統的安裝、校準和編制測試報告。(6)標定和檢測整個測試系統，特別是傳感器和與其相連的前置放大器。(7)確定傳感器的安裝位置、方法以及安裝固定件結構，評價是否會因傳感器附加質量的影響對測試對象造成影響(例如：改變原有振動頻率、振幅)。(8)做好測試準備，包括安裝傳感器、連接各儀器的連線、確認各儀器控制旋鈕的位置、檢查電源等。30旋轉機械的狀態監測和故障診療1旋轉機械的狀態特征參數與測試(9)測試過程中應對測試環境做出詳細記錄，以便在數據分析時參考和及時發現一些偶然因素。(10)在測試過程中應經常檢查測試系統的“背景噪聲”，在分析時再除掉這部分因素，在實測中，背景噪聲至少應小于所測振動的1／3。也就是說，“背景噪聲”至少應低于所測振級的10dB。(11)對測量數據進行處理和分析時，應查閱測試過程的原始記錄，如有特殊影響因素，應采取手段消除其影響或剔除混有偽信號的數據，以保證得到正確的結果。31旋轉機械的狀態監測和故障診療2旋轉機械振動評定標準1）以軸承振動位移峰峰值作評定標準位移的峰-峰值xp-p可以從一般的測振儀中讀出。

用于汽輪機、壓縮機初步狀態評判。x(t)t0

峰-峰值的測量方法xp-p32旋轉機械的狀態監測和故障診療1）以軸承振動位移峰峰值作評定標準

33旋轉機械的狀態監測和故障診療2旋轉機械振動評定標準2）以軸承振動烈度作為評定標準34旋轉機械的狀態監測和故障診療2）以軸承振動烈度作為評定標準35旋轉機械的狀態監測和故障診療2旋轉機械振動評定標準3）以軸振動的位移峰峰值作為評定標準。美國石油協會標準：中小型渦輪機械軸36旋轉機械的狀態監測和故障診療3旋轉機械振動故障分析常用方法針對旋轉機械特點，有多種圖形分析方法：時域波形圖波特圖極坐標圖瀑布圖軸心位置圖軸心軌跡圖頻譜圖相位分析圖趨勢分析圖37旋轉機械的狀態監測和故障診療1）時域波形圖波形分析法是通過觀察振動波形的特征來獲取診斷信息。振動波形：振動位移、速度或加速度隨時間變化的曲線。38旋轉機械的狀態監測和故障診療1）時域波形圖與同步振動有關的各種故障所激發的振動都屬于周期函數，其基本成分是以基頻（工作頻率）成分為主及若干高次諧波函數再附加隨機噪聲所組成。x(t)to含有周期成分及隨機噪聲的振動波形39旋轉機械的狀態監測和故障診療例：對曲線經平滑處理后的振動波形，如圖所示。若其頻率f=1/T與轉子的工作頻率相等，則可初步判定振動與不平衡有關。x(t)to

經平滑處理后的振動波形T40旋轉機械的狀態監測和故障診療2）波特圖波德圖是描述某一頻帶下振幅和相位與頻率的關系曲線。41旋轉機械的狀態監測和故障診療3）極坐標圖極坐標圖實質上就是振動向量圖。極坐標圖除了記錄轉子在升速或降速過程中系統幅值與相位的變化規律外，也可以描述在定速情況下，由于工作條件或負荷變化而導致的基頻或其他諧波幅值與相位的變化規律。42旋轉機械的狀態監測和故障診療4）軸心軌跡圖軸心軌跡----轉子軸心點相對于軸承座運動而形成的軌跡。放大器高通濾波器放大器高通濾波器軸心軌跡Y向渦流傳感器x向渦流傳感器y43旋轉機械的狀態監測和故障診療4）軸心軌跡圖

一般情況下，軸心軌跡保持穩定，一旦發生形狀大小的變化或軌跡紊亂。則揭示機器設備運行狀態已發生變化或進入異常。44旋轉機械的狀態監測和故障診療5）軸心位置圖45旋轉機械的狀態監測和故障診療6）瀑布圖瀑布圖是將振動信號的功率譜或幅值譜隨著轉速的變化疊置而成的三維譜圖.它可以顯示各種諧波成分譜圖隨著轉速變化的情況。46旋轉機械的狀態監測和故障診療機器在不同轉速下的功率譜疊置成的瀑布圖頻率分量轉速047旋轉機械的狀態監測和故障診療7）趨勢圖48旋轉機械的狀態監測和故障診療旋轉機械故障多種多樣，常見故障類型包括：1、轉子不平衡2、轉子不對中3、轉子彎曲4、油膜振蕩（滑動軸承）5、動靜件摩擦6、轉軸裂紋3轉子系統主要故障及其診斷49旋轉機械的狀態監測和故障診療3轉子系統主要故障及其診斷50旋轉機械的狀態監測和故障診療3轉子系統主要故障及其診斷51旋轉機械的狀態監測和故障診療1、不平衡的種類（1）原始不平衡是由于轉子制造誤差、裝配誤差以及材質不均勻等原因造成的，如出廠時動平衡沒有達到平衡精度要求，在投用之初，便會產生較大的振動。（2）漸發性不平衡是由于轉子上不均勻結垢，介質中粉塵的不均勻沉積，介質中顆粒對葉片及葉輪的不均勻磨損以及工作介質對轉子的磨蝕等因素造成的。其表現為振值隨運行時間的延長而逐漸增大。（3）突發性不平衡是由于轉子上零部件脫落或葉輪流道有異物附著、卡塞造成，機組振值突然顯著增大后穩定在—·定水平上。1）轉子不平衡的故障機理與診斷52旋轉機械的狀態監測和故障診療2、不平衡的故障機理由于有偏心質量m和偏心距e的存在，當轉子轉動時將產生離心力、離心力矩或兩者兼而有之。離心力的大小與偏心質量m、偏心距e及旋轉角速度ω有關，即F=meω2。交變的力（方向、大小均周期性變化）會引起振動，這就是不平衡引起振動的原因。1）轉子不平衡的故障機理與診斷F（t）te

c（a）轉子系統MFsinty(t)ck(b)振動模型

轉子系統及其振動模型53旋轉機械的狀態監測和故障診療設：偏心距e，轉子質量M，軸剛度k，阻尼系數c，轉速n（r/min）,角速度=2n/60,離心力F=Me2,分解為兩方向的力為：54旋轉機械的狀態監測和故障診療55旋轉機械的狀態監測和故障診療H（）----幅頻響應函數，表示振幅Y隨頻率比/n的變化而變化的放大系數，當/n

1時出現共振峰；

（）---相頻響應函數，表示強迫振動的相角隨轉速變化情況。56旋轉機械的狀態監測和故障診療3、轉子不平衡故障的主要振動特征：（1）振動的時域波形近似為正弦波。（2）頻譜圖中，諧波能量集中于基頻。并且會出現較小的高次諧波。1）轉子不平衡的故障機理與診斷57旋轉機械的狀態監測和故障診療(3)當ω<ωn時，即在臨界轉速以下，振幅隨著轉速的增加而增大；當ω>ωn后，即在臨界轉速以上，轉速增加時振幅趨于一個較小的穩定值；當ω接近于ωn時，即轉速接近臨界轉速時，發生共振，振幅具有最大峰值。振動幅值對轉速的變化很敏感。(4)當工作轉速一定時，相位穩定。(5)從軸心軌跡觀察其進動特征為同步正進動。1）轉子不平衡的故障機理與診斷58旋轉機械的狀態監測和故障診療4、診斷方法對于原始不平衡、漸變不平衡和突發性不平衡這三種形式，其共同點較多，但可以通過以下方法對其進行甄別。(1)振動趨勢不同原始不平衡：在運行初期機組的振動就處于較高的水平，見圖(a)；漸變不平衡：運行初期機組振動較低，隨著時間的推移，振值逐步升高，見圖(b)；突發不平衡：振動值突然升高，然后穩定在一個較高的水平，見圖(c)。1）轉子不平衡的故障機理與診斷59旋轉機械的狀態監測和故障診療5、轉子不平衡故障原因分析及治理措施

1）轉子不平衡的故障機理與診斷60旋轉機械的狀態監測和故障診療6、診斷實例1）轉子不平衡的故障機理與診斷61旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷62旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷63旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷64旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷65旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷66旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷67旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷68旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷69旋轉機械的狀態監測和故障診療1）轉子不平衡的故障機理與診斷70旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷1、不對中的類型

軸承不對中：軸頸在軸承中偏斜。軸系不對中：機組各轉子之間用聯軸節連接時，中心線不處在同一直線上。危害：滾動軸承：振動噪聲、過度磨損、“卡死”等；滑動軸承：油膜承載失穩，半速渦動，油膜振蕩，嚴重時油膜破裂而燒損軸瓦。71旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷(1)平行不對中軸系不對中一般可分為三種情況：72旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷(2)角度不對中(3)綜合不對中73旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷2、不對中振動的機理大型高速旋轉機械常用齒式聯軸器；中小設備多用固定式剛性聯軸器。

1）齒式聯軸器連接不對中的振動機理74旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷(1)平行不對中正常時：中間齒套與半聯軸器組成移動副。存在徑向位移時：中間齒套作平面圓周運動，圓周直徑為徑向位移△y。75旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷設A為主動轉子的軸心投影；B為從動轉子的軸心投影；K為中間齒套的軸心；AB長為D,K點坐標為K(x，y），取θ為自變量，則有76旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷對θ求導，得K點轉動角速度為轉子角速度的2倍，其徑向振動頻率為轉子工頻的兩倍。

由于中間齒套平面運動的角速度()等于轉軸的角速度，即，所以K點繞圓周中心運動的角速度ωK為K點的線速度為77旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷(2)角度不對中

當轉子軸線之間存在偏角位移時，從動轉子與主動轉子的角速度是不同的。從動轉子的角速度為為主動轉子的角速度；為從動轉子的角速度；為從動轉子的偏斜角；為主動轉子的轉角。式中78旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷

從動轉子每轉動一周其轉速變化兩次，如下圖所示，變化范圍為轉速比的變化曲線79旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷偏角不對中使聯軸器附加一個彎矩，轉軸每旋轉一周，彎矩作用方向交變一次，因此，偏角不對中增加了轉子的軸向力，使轉子在軸向產生工頻振動。

80旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷(3)綜合不對中轉子振動的機理是平行不對中與角度不對中的綜合結果：激振頻率為角頻率的2倍；轉子軸向振動的頻率與角頻率相同。

81旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷2）剛性聯軸器連接轉子不對中的故障機理剛性聯軸器連接的轉子對中不良時，由于強制連接所產生的力矩，使轉子發生彎曲變形。

激振頻率為角頻率的2倍；轉子軸向振動的頻率與角頻率相同。

軸線平行位移軸線角度位移82旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷3）轉子不對中的故障特征以齒式聯軸器不對中為例介紹其故障特征：

(1)故障的特征頻率為角頻率的2倍。(2)激勵力隨轉速的升高而加大；激勵力與不對中量成正比。(3)平行不對中：齒套軸心線回轉輪廓為圓柱體偏角不對中：雙錐體綜合位移不對中：綜合體回轉范圍由不對中量決定。(4)不對中量很大時，轉子產生異常振動，軸承過早損壞，對轉子系統具有較大的破壞性。83旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷4）轉子不對中故障原因分析及治理措施1.設計原因：①熱膨脹量計算不準②壓力變化對機殼的影響計算不準③冷態對中數據不準2.制造原因：①材質不均勻3.安裝維修：①冷態對中數據不符合要求②檢修失誤造成熱態膨脹受阻③機殼保溫不良，熱脹不均勻84旋轉機械的狀態監測和故障診療2）轉子不對中的故障機理與診斷4.操作運行：①超負荷運行②介質溫度偏離設計值5.狀態劣化：①機組基礎或基座沉降不均勻②基礎滑板銹蝕，熱脹受阻③機殼變形治理措施：①核對設計給出的冷態對中數據②按技術要求檢查調整軸承對中③檢查熱態膨脹是否受限④檢查保溫是否完好⑤檢查調整基礎沉降85旋轉機械的狀態監測和故障診療1、轉子彎曲的種類轉子彎曲有永久性彎曲和臨時性彎曲兩種情況。永久性彎曲是指轉子軸呈弓形彎曲后無法恢復。造成永久彎曲的原因有設計制造缺陷（轉軸結構不合理、材質性能不均勻）、長期停放方法不當、熱態停機時未及時盤車或遭涼水急冷等。臨時性彎曲是指可恢復的彎曲。造成臨時性彎曲的原因有預負荷過大、開機運行時暖機不充分、升速過快局部碰磨產生溫升等致使轉子熱變形不均勻等。3）轉子彎曲的故障機理與診斷86旋轉機械的狀態監測和故障診療2、轉子彎曲的故障特征轉子永久性彎曲和轉子臨時性彎曲與轉子質量偏心基本相同。其不同之處是，具有轉子永久性彎曲故障的機器，開機啟動時振動就較大；而轉子臨時性彎曲的機器，則是隨著開機升速過程振幅增大到某一值后有所減小，其振幅矢量域如圖所示。3）轉子彎曲的故障機理與診斷87旋轉機械的狀態監測和故障診療3）轉子彎曲的故障機理與診斷88旋轉機械的狀態監測和故障診療4、診斷實例3）轉子彎曲的故障機理與診斷89旋轉機械的狀態監測和故障診療3）轉子彎曲的故障機理與診斷90旋轉機械的狀態監測和故障診療1、油膜的形成過程4）油膜振蕩的故障特征與診斷91旋轉機械的狀態監測和故障診療4）油膜振蕩的故障特征與診斷軸徑的半速渦動當軸徑兩端泄漏量為0時；92旋轉機械的狀態監測和故障診療2、油膜振蕩的形成過程渦動頻率在轉子一階自振頻率以下時，半速渦動是一種比較平靜的轉子渦動運動，軸心軌跡為一穩定的封閉圖形，轉子仍能平穩地工作。隨著工作轉速的升高，半速渦動頻率也不斷升高，頻譜中半頻諧波的振幅不斷增大，使轉子振動加劇。如果轉子的轉速升高到第一臨界轉速的2倍以上時，半速渦動頻率有可能達到第一臨界轉速，此時會發生共振，造成振幅突然驟增，振動非常劇烈。同時軸心軌跡突然變成擴散的不規則曲線，頻譜圖中的半頻諧波振幅值增大到接近或超過基頻振幅，頻譜會呈現組合頻率的特征。若繼續提高轉速，則轉子的渦動頻率保持不變，始終等于轉子的一階臨界轉速，這種現象稱為油膜振蕩。4）油膜振蕩的故障特征與診斷93旋轉機械的狀態監測和故障診療4）油膜振蕩的故障特征與診斷94旋轉機械的狀態監測和故障診療2、油膜振蕩的特征

(1)油膜振蕩在一階臨界轉速的二倍以上時發生。一旦發生振蕩，振幅急劇加大，即使再提高轉速，振幅也不會下降。(2)油膜振蕩時，軸頸中心的渦動頻率為轉子一階固有頻率，方向為正進動。(3)油膜振蕩具有慣性效應，升速時產生油膜振蕩的轉速和降速時油膜振蕩消失時的轉速不同。4）油膜振蕩的故障特征與診斷95旋轉機械的狀態監測和故障診療3、油膜渦動與油膜振蕩的故障原因及治理措施

4）油膜振蕩的故障特征與診斷96旋轉機械的狀態監測和故障診療4、油膜渦動與油膜振蕩的診斷實例

4）油膜振蕩的故障特征與診斷97旋轉機械的狀態監測和故障診療5）動靜件摩擦的故障特征與診斷在高速、高壓離心壓縮機或蒸汽透平等旋轉機械中，為了提高機組效率，往往把軸封、級間密封和葉片頂隙設計得較小，以減小氣體泄漏。但是，過小的小間隙除了會引起流體動力激振之外，還會發生轉子與靜止部件的摩擦。99旋轉機械的狀態監測和故障診療5）動靜件摩擦的故障特征與診斷1.轉子與靜止件摩擦的分類轉子與靜止件發生摩擦有兩種情況：徑向摩擦：轉子在渦動過程中軸頸或轉子外緣與靜止件接觸；軸向摩擦：轉子在軸向與靜止件接觸。轉子與靜止件發生的徑向摩擦分為：局部碰磨：轉子在渦動過程中與靜子發生偶然性或周期性接觸；全周向接觸摩擦：轉子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至達到360°。100旋轉機械的狀態監測和故障診療2、動靜件摩擦的故障特征局部摩擦引起的振動頻率中包含有不平衡引起的轉速頻率，還包含有一些高次諧波和低次諧波成分。當轉子與靜止件之間發生大面積干摩擦或發生全周的摩擦時，此時很高的摩擦力可使轉子由正向渦動變為反向渦動。同時在波形圖上會發生單邊波峰“削波”現象，在頻譜上會出現渦動頻率與旋轉頻率的組合頻率以及幅值較高的高次諧波。5）動靜件摩擦的故障特征與診斷

101旋轉機械的狀態監測和故障診療3、診斷實例5）動靜件摩擦的故障特征與診斷

大型煙氣輪機組，在開車啟動過程中發生異常振動，導致無法升