速查工具 · 故障频谱判读
旋转设备故障频谱速查表：13 种典型故障
一张表看懂旋转设备 13 种典型故障的频谱特征、相位特征与敏感参数——不平衡、不对中、机械松动、轴承外圈 / 内圈 / 滚动体、齿轮磨损与断齿、共振、油膜涡动、叶片通过频率、转子弯曲。建议打印出来贴在中控室或巡检车上。
13 种典型故障频谱特征速查表
振动频谱的价值在于：它不是告诉你「振动大了」，而是告诉你坏在哪个零件、坏到什么程度。
| 故障类型 | 关键频谱特征 | 相位特征 | 敏感参数 | 常见设备 |
|---|---|---|---|---|
| 不平衡 | 1X 主导，幅值最高；振幅随转速平方增大 | 径向相位差 90° | 转速↑ → 振幅↑ | 所有旋转设备 |
| 不对中（平行） | 2X 主导，有时 1X 也高；径向振动为主 | 径向相位差 180° | 轴向振动也很高 | 联轴器连接的泵—电机 |
| 不对中（角度） | 1X 主导，轴向振动高 | 轴向两端相位差 180° | 轴向振动 | 长轴系、多支点 |
| 机械松动 | 多阶谐波（1X~10X），亚同步频 | 不稳定、跳动 | 转速变化时突变 | 地脚螺栓、轴承座 |
| 轴承外圈故障 | BPFO 频率 + 谐波，高频宽带底噪 | 无稳定相位 | 冲击脉冲 | 滚动轴承 |
| 轴承内圈故障 | BPFI 频率 + 1X 边频带 | 随轴旋转相位变化 | 冲击脉冲 | 滚动轴承内圈转动 |
| 轴承滚动体故障 | BSF 频率 + FTF 边频带 | 不稳定 | 冲击脉冲 | 滚动体 |
| 齿轮啮合磨损 | GMF 频率 + 1X 边频带，底噪整体抬升 | 无明显特征 | GMF 幅值趋势 | 减速器、变速箱 |
| 齿轮断齿 / 点蚀 | GMF 频率 + 齿轮所在轴转频边频 | 脉冲式变化 | GMF 幅值陡增 | 重载齿轮箱 |
| 共振 | 某一频率幅值突然极高，转速微调则幅值骤降 | 相位翻转 180° | 结构固有频率 | 长轴、塔架、管道 |
| 油膜涡动 | 0.42X~0.48X 亚同步频率 | 不稳定 | 转速↑ → 涡动频率↑ | 高速滑动轴承 |
| 叶轮 / 叶片通过频率 | BPF = 叶轮转速 × 叶片数，离散峰 | 稳定 | 流量↑ → 幅值↑ | 离心泵、风机、压缩机 |
| 转子弯曲 | 1X + 2X，轴向和径向都高 | 轴向相位差 180° | 转速变化 | 启动 / 停机频繁设备 |
缩写说明：BPFO＝轴承外圈通过频率｜BPFI＝内圈通过频率｜BSF＝滚动体自转频率｜FTF＝保持架频率｜GMF＝齿轮啮合频率｜BPF＝叶片通过频率｜1X＝转频（如 1800 r/min 对应 30 Hz），2X、3X 为转频的整数倍谐波。
怎么用这张表：四步判读法
- 第一步：先定位主导频率——看哪个峰最高，是 1X、2X 还是亚同步（小于 1X）。
- 第二步：对表找行——用主导频率与谐波特征，匹配最可能的故障类型。
- 第三步：用相位与边带排除——结合相位差与边频带，把候选收敛到一到两个。
- 第四步：积累本厂基线——同一台设备跑满一年，就会有它自己的「健康频谱」，之后偏一点都能察觉。
特征频率缩写与换算
| 缩写 | 含义 | 大致落在哪 | 算法 / 说明 |
|---|---|---|---|
| 1X | 轴转频 | 基准线 | 转速（r/min）÷ 60。1800 r/min → 30 Hz |
| BPFO | 轴承外圈通过频率 | 通常在 3X~10X 之间 | (n/2)·fr·(1 − (d/D)·cosα) |
| BPFI | 轴承内圈通过频率 | 通常在 4X~12X 之间 | (n/2)·fr·(1 + (d/D)·cosα) |
| BSF | 滚动体自转频率 | 随几何参数变化 | (D/2d)·fr·(1 − ((d/D)·cosα)²) |
| FTF | 保持架频率 | 通常低于 1X | (fr/2)·(1 − (d/D)·cosα) |
| GMF | 齿轮啮合频率 | 高于转频数倍至数十倍 | 齿数 × 该齿轮所在轴的转频 |
| BPF | 叶片通过频率 | 随叶片数上升 | 叶轮转速 × 叶片数 |
公式中：n 为滚动体个数，fr 为轴转频，d 为滚动体直径，D 为节圆直径，α 为接触角。实际诊断通常直接查该轴承型号的出厂特征频率表，比手算更可靠——同一型号不同批次的接触角公差都会让手算值出现偏差。
三轴方向与故障对应
三轴传感器同时采集水平、垂直、轴向三个方向的振动。单独看一个方向的数值判断不了根源，但三个方向一对比，「哪个方向偏大」本身就是一条诊断线索。
| 方向 | 偏大时通常意味着 | 说明 |
|---|---|---|
| 水平（X 轴） | 不平衡、共振 | 转子质量中心偏离旋转轴，离心力在水平方向表现最明显 |
| 垂直（Y 轴） | 机械松动 | 地脚螺栓松动、基础灌浆开裂，垂直方向最先感受到 |
| 轴向（Z 轴） | 不对中 | 两轴中心线不共线，转动时轴向产生推拉力 |
安装要点：测点应选轴承座刚性面，避开薄壁、散热片和防护罩；高速轴系做 X-Y 正交安装才能还原轴心轨迹；长期在线监测用螺柱或焊接底座，磁吸与胶粘适合点检与试装。
现场判读速记
| 频谱上看到 | 优先怀疑 |
|---|---|
| 1X 主导 | 不平衡、不对中、转子弯曲、共振 |
| 2X 及多阶整数倍谐波 | 机械松动、不对中 |
| 亚同步成分（＜1X） | 油膜涡动、保持架故障 |
| 高频宽带底噪抬升 | 轴承与齿轮的早期损伤 |
| 边频带（间距＝转频） | 内圈故障、齿轮故障 |
| 离散峰在叶片通过频率处 | 叶轮 / 叶片问题、流体脉动 |
三个土办法，辅助现场判断
三个常见误区
ISO 限值是大量同类型设备统计出的安全边界，不考虑单台设备的个性。同型号两台泵出厂基线可能相差一倍以上；更重要的是，轴承、齿轮的早期损伤在速度有效值上往往并不显眼，必须看频谱与包络谱。
水平偏大指向不平衡与共振，垂直偏大指向机械松动，轴向偏大指向不对中。单方向数值判断不了根源，三方向对比才是有效信息。
能否出频谱取决于是否对波形做了 FFT 与包络分析，而不是有线还是无线。无线温振传感器定时唤醒采一段波形，本地 FFT 后上传特征值与频谱、包络谱，足以定位轴承与齿轮故障。真正只能看总量的，是输出 4–20 mA 的简易振动变送器。
说明：本页为现场判读速查工具，用于辅助判断故障方向；表格给出的是可能性排序，最终结论应结合工况、历史检修记录与拆检验证。
常见问题
这张表和实际频谱对不上怎么办？
表给的是「可能性排序」，不是唯一答案。实践中先定位主导频率（1X、2X 还是亚同步），再结合相位特征与边频带收敛候选，最后一定要用现场工况、历史检修记录和拆检结果交叉验证。同一台设备的故障常常是复合的，例如不平衡叠加不对中。
BPFO、BPFI、BSF、FTF 怎么算？
它们由轴承几何参数与转速决定：BPFO = (n/2)·fr·(1 − (d/D)·cosα)，BPFI = (n/2)·fr·(1 + (d/D)·cosα)，BSF = (D/2d)·fr·(1 − ((d/D)·cosα)²)，FTF = (fr/2)·(1 − (d/D)·cosα)。其中 n 为滚动体个数，fr 为轴转频，d 为滚动体直径，D 为节圆直径，α 为接触角。实际诊断时通常直接查该轴承型号的出厂特征频率表，比手算可靠。
1X 到底是多少赫兹？
1X 就是转频。换算方式是转速（r/min）÷ 60，例如 1800 r/min 对应 1X = 30 Hz，3000 r/min 对应 50 Hz。所有特征频率都要和它比：BPFO/BPFI/BSF/FTF 通常落在 3X~10X 之间，齿轮啮合频率 GMF = 齿数 × 该齿轮所在轴的转频，往往更高。
高频宽带底噪抬升意味着什么？
底噪整体抬起来（而不是某个突出的峰），通常指向滚动轴承或齿轮的早期损伤——此时冲击能量还很分散，尚未形成稳定的特征频率峰。这是早期预警的重要信号，等到 BPFO 之类特征频率清晰出现，损伤往往已经进入中后期。用包络谱（加速度包络）能更早把这类冲击提取出来。
边频带为什么这么重要？
边频带（调制边带）是区分故障源的关键。啮合频率 GMF 两侧出现对称小峰时，如果边频间距等于轴转频，说明是轴的问题（不平衡、对中不良）；如果间距等于该齿轮所在轴的转频，则指向这个齿轮本身的损伤。这个区别直接决定检修拆检的范围。
现场便携测振仪显示的振动值正常，还需要看频谱吗？
需要，而且这恰恰是漏报的常见来源。振动通频值是各频率成分的叠加，一个早期但能量集中的轴承故障频率，可能被整体幅值稀释掉。特别是高频冲击类故障（轴承、齿轮早期），在速度有效值上常常并不显眼，必须看频谱与包络谱。
拿不准是哪种故障？
把频谱图或测点数据发给我们，金邦通达的工程师可以帮你做一次判读；也可以安排一次现场诊断，结合工况与历史记录给出检修建议。