振动检测在旋转设备的预测性维修中占据核心地位，其直接、实时且广泛覆盖故障类型的特点使其尤为关键。尽管其他预测性技术，如红外热像、油液分析和电气诊断，为振动检测提供了有力补充，但振动检测仍是最直接、最实时的监测手段。

设计合理的机器，其固有振级较低。然而，随着机器的磨损、基础下沉、部件变形或连接松动，其动态性能会逐渐显现出细微变化，如轴不对中、部件磨损、转子不平衡以及配合间隙的增大。这些变化都会导致振动能量的增加，因此，振动加剧常被视为机器即将故障的预兆，且这种振动可以从机器外表面被检测到。

过去，设备工程师可能仅凭经验和手摸、耳听来判断机器状态。但在高转速机器的时代，许多警告性振动出现在高频段，肉眼和耳朵难以察觉，因此，仪器检测成为不可或缺的手段。

振动监测方法

1、常规监测

在设备正常运转时，使用笔式测振仪来测量设备旋转部位的振动速度。这包括轴向、垂直方向和水平方向的振速测量，并将这些数据记录下来作为参考。当岗位巡检人员在日常检测中发现测量值发生变化时，他们会首先检查连接部件是否松动。对于能够停机的设备，可以进一步检查轴对中、轴承游隙以及轴承与轴和轴承座的配合间隙等。对于无法停机的设备，则会利用振动频谱仪进行更精密的检测，通过分析振动频谱来找出可能的故障原因，如动平衡问题或其他原因。

据相关统计，简易诊断仪器可以解决设备运行中约50%的故障。因此，简易诊断在设备管理与维修中发挥着至关重要的作用。

2、精密监测

精密监测主要依靠振动频谱仪来检测设备的振动频谱图。通过分析各频率对应的振动速度分量，如发现某一频率的振动速度分量超限，可以参照常见振动故障识别表来判断具体的故障点。此外，还需要计算设备的工频振动频率，这对于识别和诊断故障至关重要。

常用的振动监测技术包括波形分析、频谱分析、相位分析以及解调分析法。波形图能直观地展示振动的形态和变化，对于诊断不平衡、松动、碰摩类故障非常有帮助。双通道相位分析则通过同时采集两个部位的振动信号来鉴别相关故障。而解调分析法则专注于提取低幅值、高频率的冲击信号，通过包络分析给出高频冲击信号及其谐频，这在监测滚动轴承故障信号方面非常有效。

转子小平衡是旋转机械中常见的故障，主要由转子部件的质量偏心或缺损所致。结构设计不当、制造或安装过程中的误差、材质不均导致的质量偏心，以及转子在运行过程中因腐蚀、结垢、交变应力等引发的零部件局部损坏或脱落，都会使转子在旋转时受到离心力作用，进而产生异常振动。

转子不平衡的主要振动特征包括：

(1) 径向振动为主要方向，悬臂式转子可能还会表现出轴向振动；

(2) 波形呈现典型的正弦波形态；

(3) 振动频率与工频一致，水平与垂直方向振动的相位差接近90度。

2、不对中

转子小对小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，各转子的轴线未能保持在同一直线上。而轴承不对中，则是指轴颈在轴承中发生偏斜，导致轴颈与轴承孔轴线不平行。通常，我们所说的不对中现象，大多指的是轴系的不对中。

不对中的振动特征包括：

(1) 最大振动通常出现在不对中联轴器两侧的轴承上，且振动值会随着负荷的增加而增大；

(2) 平行不对中主要引发径向振动，其振动频率为2倍工频，同时可能伴有工频和多倍频的振动，但工频和2倍工频的成分最为显著；

(3) 在平行不对中的情况下，联轴器两端的径向振动相位差接近180°；

(4) 当发生角度不对中时，轴向振动会较为明显，其振动频率为工频，且联轴器两端的轴向振动相位差亦接近180°。

3、松动

机械松动是导致振动增大的另一重要原因。机械松动主要有三种类型：一是机器底座、台板和基础的结构松动，或水泥灌浆不实及结构变形等引起的松动；二是由于机器底座固定螺栓松动或轴承座裂纹等导致的松动；三是部件间配合不当，如轴承盖里轴瓦松动、过大的轴承间隙或转轴上零部件松动等引起的松动。

4、流体扰动

在高速离心泵中，当流体从叶轮流道流出并进入扩压器或蜗壳时，若流体的流动方向与叶片角度不一致，便会在流道中产生边界层分离、混流和逆向流动等现象。这些流体对扩压器叶片和蜗壳隔舌的冲击，会引发流体在管道中产生大幅度的压力脉动和不稳定流动。

这种压力波会进一步反射到叶轮上，导致转子产生振动，其振动频率等于叶轮叶片数与转速的乘积，即叶片过流频率，或其倍数。当工艺流量与泵的额定流量存在显著偏差，或叶轮出口与蜗壳对正不佳时，过流频率的振动会变得明显，这就是流体扰动现象。为了减轻这种扰动，通常会增加叶轮外缘与开始卷曲处之间的距离，从而缓和压力脉动并降低振幅。

5、动静碰摩

在旋转机械中，轴的弯曲、转子的不对中等问题可能导致轴心严重变形。同时，非旋转件的弯曲变形也可能引发转子与固定件之间的碰摩，进而产生异常振动。这种碰摩在频谱图上主要以工频分量为特征，可能伴随少量的低频或倍频成分。在严重碰摩的情况下，低频和倍频分量都会在频谱图上显著显现。此外，波形图上可能会出现单边削顶现象或在接近最大振幅的位置呈现齿形。

6、滚动轴承故障

根据振动分析理论，滚动轴承出现损伤或磨损时，其高频解调值通常会上升。同时，我们可以在频谱图上观察到轴承外圈、内圈等部件的故障特征频率。当轴承磨损到后期阶段时，其故障特征频率可能消失，但振动值通常会进一步增加，频谱图会呈现出一系列清晰的谱线。

风电机组振动监测

一、振动监测的重要性

随着风力发电机组容量的增大和在线监测技术的进步，该技术对提升风机利用率、计划性维护及风能利用效率变得愈发关键。通过在线监测系统，风电场能增加正常运行时间、优化设备运行状况、降低维修成本并提高机组运行安全。具体来说，该技术能减少非计划性轴承和齿轮的维修工作，实现状态监测下的维修；为维修计划制定提供依据，便于在无风或低风期进行维修安排；降低现场日常巡视需求；减少生产成本和生产损失；降低故障部件的二次损伤；延长机组使用寿命；以及减少备件数量和损耗率。

二、振动监测分析

主轴承

主轴承的加速度包络频谱显示，其运行时的冲击能量保持平稳，未发现故障频率，说明轴承状态良好。但在包络时域波形中观察到微弱的、杂乱的冲击信号，这可能是由润滑油中的杂质引起的，目前尚不影响设备运行，但需注意加强润滑维护。

齿轮箱

通过分析振动速度频谱，发现齿轮箱存在轻微不对中的迹象，径向与轴向均出现较低的1倍与2倍峰值。但进一步对发电机振动进行分析后认为，高速轴的不对中征兆可能源于发电机振动，需后续跟踪确认。不对中问题对轴承状态影响显著，因此建议持续关注轴承振动值的变化趋势。

发电机

(1) 驱动端振动

从驱动端振动频谱中可以看出，1～6倍发电机转频范围内存在明显峰值，且峰值相对较高，这符合机械松动的特征，提示发电机驱动端轴承可能存在磨损，原因可能是轴磨损或轴承座磨损。当前整体振动值已进入黄色预警范围，可继续运行，但需密切监控振动变化，并定期进行润滑维护。

(2) 非驱动端振动

非驱动端的振动频谱显示出与驱动端相似的特征，即在1～6倍发电机转频处均存在峰值，同样表明发电机驱动端轴承可能存在磨损。

在风力发电机组的故障诊断过程中，我们通常采用多种方法进行综合分析，包括时域分析、频域分析以及共振解调技术。这些方法并非孤立使用，而是需要在实际应用中相互结合，以应对风电机组故障的复杂性。由于风电机组的故障往往涉及多个故障模式的交织，因此，仅凭单一的分析方法难以做出准确判断。我们需要综合运用这些技术手段，充分利用各种信息，才能对风力发电机的工作状态作出全面而准确的评估。