旋轉(zhuǎn)機械故障診斷PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1旋轉(zhuǎn)機械故障診斷旋轉(zhuǎn)機械故障診斷 旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、裝配因旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、裝配因素以及運行中的沖蝕和沉積等因素的影響，致使其質(zhì)量中心與素以及運行中的沖蝕和沉積等因素的影響，致使其質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心存在一定程度的旋轉(zhuǎn)中心存在一定程度的偏心距偏心距，使得轉(zhuǎn)子在工作時形成周期，使得轉(zhuǎn)子在工作時形成周期性的性的離心力干擾離心力干擾，在軸承上產(chǎn)生動載荷，從而引起機器振動的，在軸承上產(chǎn)生動載荷，從而引起機器振動的現(xiàn)象，就是不平衡故障?，F(xiàn)象，就是不平衡故障。 不平衡可分為不平衡可分為靜不平衡、偶不平衡和動不平衡靜不平衡、偶不平衡和動不平衡。3

2、.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的離心力轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的離心力3.1 轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷第1頁/共204頁 1、靜不平衡、靜不平衡 不平衡位于轉(zhuǎn)子的中部，不平衡位于轉(zhuǎn)子的中部，在這種情況下，只要在不平在這種情況下，只要在不平衡量沿徑向的反方向上加一衡量沿徑向的反方向上加一個配重就可以消除不平衡，個配重就可以消除不平衡，如右圖所示。轉(zhuǎn)子上部圓點如右圖所示。轉(zhuǎn)子上部圓點代表不平衡量，下部的圓點代表不平衡量，下部的圓點代表加的配重。代表加的配重。 靜不平衡的靜不平衡的主慣性軸平行主慣性軸平行于旋轉(zhuǎn)軸于旋轉(zhuǎn)軸。存在靜不平衡的。存在靜不平衡的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生一個

3、周期轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生一個周期作用的離心力，使其形成作用的離心力，使其形成一一階振動階振動。 3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型第2頁/共204頁 2、偶不平衡、偶不平衡 如右圖所示，如右圖所示，m1=m2，轉(zhuǎn)子的重心是在旋轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)子的重心是在旋轉(zhuǎn)軸上，但，但主慣性軸和旋轉(zhuǎn)軸不主慣性軸和旋轉(zhuǎn)軸不重合重合，因而至少要放置兩，因而至少要放置兩塊配重才能達(dá)到平衡的目塊配重才能達(dá)到平衡的目的，如圖中與的，如圖中與m1和和m2所所對應(yīng)畫圈的地方。當(dāng)轉(zhuǎn)子對應(yīng)畫圈的地方。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由每一側(cè)的不平轉(zhuǎn)動時，由每一側(cè)的不平衡重量產(chǎn)生相反的離心力衡重量產(chǎn)生相反的離心力，將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。，將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振

4、動。3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型第3頁/共204頁 3、動不平衡、動不平衡 動不平衡是以上動不平衡是以上兩種不平衡的綜合兩種不平衡的綜合， m1m2，轉(zhuǎn)子的，轉(zhuǎn)子的重心重心不在旋轉(zhuǎn)軸上不在旋轉(zhuǎn)軸上，而且主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸也，而且主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸也不平行不平行。對于這類平。對于這類平衡至少需要兩個配重。衡至少需要兩個配重。 事實上一個平衡良好的轉(zhuǎn)子也事實上一個平衡良好的轉(zhuǎn)子也不能做到絕對平衡不能做到絕對平衡，總是存，總是存在微量的不平衡，因此，在轉(zhuǎn)子振動信號的頻譜上總會出現(xiàn)在微量的不平衡，因此，在轉(zhuǎn)子振動信號的頻譜上總會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速頻率成分（或稱轉(zhuǎn)速頻率成分（或稱工頻工頻），但不發(fā)生不

5、平衡振動。只有當(dāng)），但不發(fā)生不平衡振動。只有當(dāng)不平衡量超過一定值后，離心力才會引起機器明顯的振動。不平衡量超過一定值后，離心力才會引起機器明顯的振動。3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型第4頁/共204頁3.1.2 臨界轉(zhuǎn)速對不平衡振動的影響臨界轉(zhuǎn)速對不平衡振動的影響3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動力特性臨界轉(zhuǎn)速的動力特性 在工程上，把對應(yīng)于轉(zhuǎn)子在工程上，把對應(yīng)于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)速稱為的轉(zhuǎn)速稱為臨臨界轉(zhuǎn)速界轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速是指由臨界轉(zhuǎn)速是指由不平衡離心力不平衡離心力引起轉(zhuǎn)子共振現(xiàn)象時的轉(zhuǎn)速引起轉(zhuǎn)子共振現(xiàn)象時的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子運動的力學(xué)模型轉(zhuǎn)子運動的力學(xué)模型第5頁/共204

6、頁 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個，它與轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個，它與系統(tǒng)的自由度數(shù)目系統(tǒng)的自由度數(shù)目有有關(guān)。關(guān)。 實際情況表明，帶有實際情況表明，帶有一個轉(zhuǎn)子一個轉(zhuǎn)子的軸系，可簡化成具有一個的軸系，可簡化成具有一個自由度的彈性系統(tǒng)，有自由度的彈性系統(tǒng)，有一個臨界轉(zhuǎn)速一個臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)軸上帶有；轉(zhuǎn)軸上帶有二個轉(zhuǎn)子二個轉(zhuǎn)子，可簡化成二個自由度系統(tǒng)，對應(yīng)有可簡化成二個自由度系統(tǒng)，對應(yīng)有二個臨界轉(zhuǎn)速二個臨界轉(zhuǎn)速，依次類推。，依次類推。 其中轉(zhuǎn)速最小的那個臨界轉(zhuǎn)速稱為其中轉(zhuǎn)速最小的那個臨界轉(zhuǎn)速稱為一階臨界轉(zhuǎn)速一階臨界轉(zhuǎn)速 ，比之大的依次叫做二階臨界轉(zhuǎn)速比之大的依次叫做二階臨界轉(zhuǎn)速 、三階臨界轉(zhuǎn)速、三階臨界

7、轉(zhuǎn)速 。1cn2cn3cn3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動力特性臨界轉(zhuǎn)速的動力特性第6頁/共204頁 一般規(guī)定，轉(zhuǎn)子在一階臨界轉(zhuǎn)速以下運行時，工作轉(zhuǎn)速一般規(guī)定，轉(zhuǎn)子在一階臨界轉(zhuǎn)速以下運行時，工作轉(zhuǎn)速n應(yīng)低于一階臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)低于一階臨界轉(zhuǎn)速 的的0.75倍；工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)倍；工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速時，要求在下列范圍內(nèi)（速時，要求在下列范圍內(nèi)（i為臨界轉(zhuǎn)速的階數(shù)）：為臨界轉(zhuǎn)速的階數(shù)）：1crn)1(7 . 04 . 1icrcrinnn3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動力特性臨界轉(zhuǎn)速的動力特性 從動力學(xué)角度分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為從動力學(xué)角度分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子和和柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)動頻

8、率低于轉(zhuǎn)子一階轉(zhuǎn)動頻率低于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為的轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子，如電動機、中小型離心式風(fēng)機等。轉(zhuǎn)動頻率高于轉(zhuǎn)子一階橫向如電動機、中小型離心式風(fēng)機等。轉(zhuǎn)動頻率高于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為固有頻率的轉(zhuǎn)子為柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子，如燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子。，如燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子。15 . 0crnn 117 . 05 . 0crcrnnn17 . 0crnn 剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子 準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子 柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子第7頁/共204頁3.1.2.2 阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響取坐標(biāo)系取坐標(biāo)系Oxy，在，在x和和y兩坐標(biāo)方向上列力的平衡式：兩坐標(biāo)方向上列力的平

9、衡式：tmekyycymtmekxxcxmsincos22 上式的特解為：上式的特解為：)sin()cos(tAytAx式中，式中， 為離心力導(dǎo)前位移的角度，稱為相位角；為離心力導(dǎo)前位移的角度，稱為相位角；A為為振幅。振幅。第8頁/共204頁3.1.2.2 阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響222221nnneAnmc2式中阻尼比為：式中阻尼比為：212arctannn第9頁/共204頁3.1.2.2 阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動的影響轉(zhuǎn)子的振幅與相頻響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)子的振幅與相頻響應(yīng)曲線第10頁/共204頁3.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動的故障特征轉(zhuǎn)子

10、不平衡振動的故障特征 轉(zhuǎn)子的不平衡振動是在轉(zhuǎn)子的不平衡振動是在周期性離心力周期性離心力干擾下產(chǎn)生的強迫振動干擾下產(chǎn)生的強迫振動，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，離心力經(jīng)過轉(zhuǎn)子或軸承上的某一測點處產(chǎn)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，離心力經(jīng)過轉(zhuǎn)子或軸承上的某一測點處產(chǎn)生一次擾動，在測點處就有一次擾動響應(yīng)，因此，它的振動頻生一次擾動，在測點處就有一次擾動響應(yīng)，因此，它的振動頻率就是轉(zhuǎn)子的率就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率：60nf 當(dāng)發(fā)生不平衡振動時，其故障特征主要表現(xiàn)如下：當(dāng)發(fā)生不平衡振動時，其故障特征主要表現(xiàn)如下： 1、時域波形為、時域波形為近似的等幅正弦波近似的等幅正弦波。因為單純的不平衡振動。因為單純的不平衡振動，轉(zhuǎn)速頻率的，

11、轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波幅值很低高次諧波幅值很低。 2、軸心軌跡為比較穩(wěn)定的、軸心軌跡為比較穩(wěn)定的圓或橢圓圓或橢圓，意味著轉(zhuǎn)軸同一截面，意味著轉(zhuǎn)軸同一截面上相互垂直的兩個探頭，其信號上相互垂直的兩個探頭，其信號相位差接近相位差接近90。橢圓是因為。橢圓是因為軸承座及基礎(chǔ)的水平剛度與垂直剛度不同所造成。軸承座及基礎(chǔ)的水平剛度與垂直剛度不同所造成。第11頁/共204頁 3、頻譜圖上轉(zhuǎn)子、頻譜圖上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率對應(yīng)的振幅具有突出的峰值，因?qū)?yīng)的振幅具有突出的峰值，因為不平衡故障主要引起轉(zhuǎn)子或軸承為不平衡故障主要引起轉(zhuǎn)子或軸承徑向徑向振動。振動。 4、三維全息圖中，轉(zhuǎn)頻的振幅橢圓較大，其它成份較小。、

12、三維全息圖中，轉(zhuǎn)頻的振幅橢圓較大，其它成份較小。3.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動的故障特征轉(zhuǎn)子不平衡振動的故障特征典型的轉(zhuǎn)子不平衡振動頻譜和軸心軌跡典型的轉(zhuǎn)子不平衡振動頻譜和軸心軌跡第12頁/共204頁 5、轉(zhuǎn)子的進(jìn)動方向為、轉(zhuǎn)子的進(jìn)動方向為同步正進(jìn)動同步正進(jìn)動。 6、轉(zhuǎn)子振幅對轉(zhuǎn)速變化很敏感，、轉(zhuǎn)子振幅對轉(zhuǎn)速變化很敏感，轉(zhuǎn)速下降，振幅將明顯下轉(zhuǎn)速下降，振幅將明顯下降降。 7、除了懸臂轉(zhuǎn)子之外，對于普通兩端支承的轉(zhuǎn)子，不平衡、除了懸臂轉(zhuǎn)子之外，對于普通兩端支承的轉(zhuǎn)子，不平衡在軸向上的振幅一般不明顯在軸向上的振幅一般不明顯。 8、敏感參數(shù)（振幅）具有如下特征：、敏感參數(shù)（振幅）具有如下特征： 振幅隨轉(zhuǎn)

13、速變化明顯，這是因為，激振力與轉(zhuǎn)速振幅隨轉(zhuǎn)速變化明顯，這是因為，激振力與轉(zhuǎn)速是平方是平方指數(shù)關(guān)系。指數(shù)關(guān)系。 當(dāng)轉(zhuǎn)子上的部件破損時，振幅會突然變大。例如某燒結(jié)廠當(dāng)轉(zhuǎn)子上的部件破損時，振幅會突然變大。例如某燒結(jié)廠抽風(fēng)機轉(zhuǎn)子焊接的合金耐磨層突然脫落，造成振幅突然增大。抽風(fēng)機轉(zhuǎn)子焊接的合金耐磨層突然脫落，造成振幅突然增大。3.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動的故障特征轉(zhuǎn)子不平衡振動的故障特征第13頁/共204頁3.1.4 不平衡振動故障的原因及防治不平衡振動故障的原因及防治 3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡 固有質(zhì)量不平衡是指轉(zhuǎn)子在原始狀態(tài)下已經(jīng)存在的不平衡固有質(zhì)量不平衡是指轉(zhuǎn)子在原始狀態(tài)下已經(jīng)存

14、在的不平衡，而與操作運行情況無關(guān)。，而與操作運行情況無關(guān)。 引起固有質(zhì)量不平衡的原因主要是設(shè)計錯誤、材料缺陷、引起固有質(zhì)量不平衡的原因主要是設(shè)計錯誤、材料缺陷、加工與裝配誤差、動平衡方法不正確等問題。加工與裝配誤差、動平衡方法不正確等問題。 固有質(zhì)量不平衡將在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生固有質(zhì)量不平衡將在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生穩(wěn)定穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速頻率振動，在的轉(zhuǎn)速頻率振動，在給定轉(zhuǎn)速下其幅值和相位在短時間內(nèi)一般不隨時間變化，但如給定轉(zhuǎn)速下其幅值和相位在短時間內(nèi)一般不隨時間變化，但如果果溫度、負(fù)荷溫度、負(fù)荷等條件變化，振動也可能會發(fā)生變化。等條件變化，振動也可能會發(fā)生變化。 對于固有質(zhì)量不平衡引起的振動，最普通的防治辦法是對于固有

15、質(zhì)量不平衡引起的振動，最普通的防治辦法是改改善轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)善轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)來降低轉(zhuǎn)子的激振力。來降低轉(zhuǎn)子的激振力。第14頁/共204頁3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡 例：氣壓機的不平衡振動例：氣壓機的不平衡振動 某煉油廠催化車間氣壓機組，由汽輪機、同步離合器、氣某煉油廠催化車間氣壓機組，由汽輪機、同步離合器、氣壓機、齒輪箱、電動機等幾部分串聯(lián)而成，如下圖所示。壓機、齒輪箱、電動機等幾部分串聯(lián)而成，如下圖所示。 氣壓機型號為氣壓機型號為2MCL-456，壓縮氣體為瓦斯氣，入口壓力，壓縮氣體為瓦斯氣，入口壓力0.102MPa，出口壓力為，出口壓力為1.35MPa，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為10

16、700r/min。軸承。軸承型式為型式為5塊可傾瓦，聯(lián)軸節(jié)均為膜片式。塊可傾瓦，聯(lián)軸節(jié)均為膜片式。氣壓機組布置圖（氣壓機組布置圖（1汽輪機，汽輪機，2同步離合器，同步離合器，3氣壓機，氣壓機，4聯(lián)軸節(jié)，聯(lián)軸節(jié)，5齒輪箱，齒輪箱，6電動機）電動機）第15頁/共204頁3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡 該機運行數(shù)年后為增大氣量，更換該機運行數(shù)年后為增大氣量，更換了轉(zhuǎn)子，擴大了轉(zhuǎn)子隔板，并且對轉(zhuǎn)子了轉(zhuǎn)子，擴大了轉(zhuǎn)子隔板，并且對轉(zhuǎn)子做了高速動平衡。做了高速動平衡。 改造后的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了振動超標(biāo)，靠近改造后的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了振動超標(biāo)，靠近齒輪箱一側(cè)的振動測點齒輪箱一側(cè)的振動測點375、376的的振幅

17、達(dá)到振幅達(dá)到60um，此后又上升至，此后又上升至90um左右左右。信號分析顯示振動頻率中。信號分析顯示振動頻率中工頻成分占工頻成分占絕對優(yōu)勢絕對優(yōu)勢，375、376的的軸心軌跡為軸心軌跡為橢圓橢圓，確認(rèn)是轉(zhuǎn)子，確認(rèn)是轉(zhuǎn)子不平衡不平衡引起的振動。引起的振動。 另外又從轉(zhuǎn)子過程的極坐標(biāo)圖上看出另外又從轉(zhuǎn)子過程的極坐標(biāo)圖上看出，轉(zhuǎn)子在做高速動平衡時，也曾顯示，轉(zhuǎn)子在做高速動平衡時，也曾顯示970011000r/min之間具有明顯峰值。之間具有明顯峰值。 375測點的極坐標(biāo)圖測點的極坐標(biāo)圖第16頁/共204頁3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡 因此分析認(rèn)為，該轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速就在它的因此分析認(rèn)

18、為，該轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速就在它的二階臨界轉(zhuǎn)速二階臨界轉(zhuǎn)速附近，對于不平衡振動具有較強的敏感性?？紤]到氣壓機靠附近，對于不平衡振動具有較強的敏感性。考慮到氣壓機靠齒輪箱一側(cè)的齒輪箱一側(cè)的375、376測點振幅最高，決定在這一側(cè)的測點振幅最高，決定在這一側(cè)的聯(lián)軸節(jié)上做現(xiàn)場動平衡。聯(lián)軸節(jié)上做現(xiàn)場動平衡。動平衡次序動平衡次序第一次現(xiàn)場動平衡第一次現(xiàn)場動平衡（聯(lián)軸節(jié)配重（聯(lián)軸節(jié)配重5.3g）第二次現(xiàn)場動平衡第二次現(xiàn)場動平衡（聯(lián)軸節(jié)配重（聯(lián)軸節(jié)配重8.2g）測點測點375376375376配重前工頻（幅值配重前工頻（幅值/相位）相位）65um/23552um/34845um/29922um/322配重后工頻（

19、幅值配重后工頻（幅值/相位）相位）19um/23413um/34517um/2856um/349兩次現(xiàn)場動平衡前后的工頻幅值和相位變化兩次現(xiàn)場動平衡前后的工頻幅值和相位變化第17頁/共204頁3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡 動平衡前后動平衡前后相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定，動平衡后測點，動平衡后測點375、測點、測點376測點處測點處的通頻振幅和工頻的通頻振幅和工頻振幅下降十分明顯振幅下降十分明顯，其原因如下：，其原因如下： 1、氣壓機和齒輪箱之間的聯(lián)軸節(jié)長度較長，達(dá)、氣壓機和齒輪箱之間的聯(lián)軸節(jié)長度較長，達(dá)302mm，氣壓，氣壓機轉(zhuǎn)子在這一端具有機轉(zhuǎn)子在這一端具有較長的外伸端較長的外伸端，因

20、此該聯(lián)軸節(jié)上的不平衡，因此該聯(lián)軸節(jié)上的不平衡量對于引發(fā)轉(zhuǎn)子振動十分敏感。量對于引發(fā)轉(zhuǎn)子振動十分敏感。 2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速接近第二臨界轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速接近第二臨界轉(zhuǎn)速，微量的不平衡將在工作，微量的不平衡將在工作轉(zhuǎn)速下引起明顯的轉(zhuǎn)子振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至轉(zhuǎn)速下引起明顯的轉(zhuǎn)子振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至1000r/min以下，轉(zhuǎn)以下，轉(zhuǎn)子脫離了二階臨界轉(zhuǎn)速時，振幅的下降程度就十分明顯。子脫離了二階臨界轉(zhuǎn)速時，振幅的下降程度就十分明顯。 3、聯(lián)軸節(jié)本身可能存在不平衡，因為聯(lián)軸節(jié)出廠時單獨做動、聯(lián)軸節(jié)本身可能存在不平衡，因為聯(lián)軸節(jié)出廠時單獨做動平衡和轉(zhuǎn)子加聯(lián)軸節(jié)一起做動平衡時，兩種動平衡操作在聯(lián)軸平衡和轉(zhuǎn)子加聯(lián)軸節(jié)一

21、起做動平衡時，兩種動平衡操作在聯(lián)軸節(jié)上重復(fù)去重，造成聯(lián)軸節(jié)節(jié)上重復(fù)去重，造成聯(lián)軸節(jié)新的不平衡新的不平衡。第18頁/共204頁 轉(zhuǎn)子運行過程中的不平衡，可分成：轉(zhuǎn)子運行過程中的不平衡，可分成：1、轉(zhuǎn)子彎曲：、轉(zhuǎn)子彎曲： 1）臨時性彎曲）臨時性彎曲 2）永久性彎曲）永久性彎曲2、原始平衡狀態(tài)破壞：、原始平衡狀態(tài)破壞： 1）轉(zhuǎn)子上零件破裂或飛離）轉(zhuǎn)子上零件破裂或飛離 2）固體雜質(zhì)在葉輪上沉積）固體雜質(zhì)在葉輪上沉積 3）葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡）葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡 4）軸上零件松動）軸上零件松動3.1.4.2 轉(zhuǎn)子運行中的不平衡轉(zhuǎn)子運行中的不平衡第19頁/共204頁 臨時性彎曲臨時性彎曲是指轉(zhuǎn)子外部

22、環(huán)境影響或外力的作用而產(chǎn)生彎曲是指轉(zhuǎn)子外部環(huán)境影響或外力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，這種變形變形，這種變形不需經(jīng)過動平衡不需經(jīng)過動平衡，而是只需采取一些簡單的措，而是只需采取一些簡單的措施（如經(jīng)過低速長時間施（如經(jīng)過低速長時間盤車盤車方式）或改變操作方式即可緩解或方式）或改變操作方式即可緩解或消除不平衡振動。消除不平衡振動。 常見的臨時性彎曲主要有以下幾種情況：常見的臨時性彎曲主要有以下幾種情況： 1、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子受熱不均勻受熱不均勻引起的臨時性彎曲。對于這種轉(zhuǎn)子在啟引起的臨時性彎曲。對于這種轉(zhuǎn)子在啟動之前必須充分盤車，避免動之前必須充分盤車，避免啟動啟動后引起過大的振動。后引起過大的振動。 2、轉(zhuǎn)子

23、、轉(zhuǎn)子自重自重引起的臨時性彎曲。自重彎曲現(xiàn)象在臥式的柔引起的臨時性彎曲。自重彎曲現(xiàn)象在臥式的柔性轉(zhuǎn)子上經(jīng)常會遇到。例如轉(zhuǎn)子由于擱置過久，在自重作用下性轉(zhuǎn)子上經(jīng)常會遇到。例如轉(zhuǎn)子由于擱置過久，在自重作用下發(fā)生彎曲變形。這種類型的彎曲，表現(xiàn)的振動頻率也是轉(zhuǎn)速頻發(fā)生彎曲變形。這種類型的彎曲，表現(xiàn)的振動頻率也是轉(zhuǎn)速頻率，而且轉(zhuǎn)速頻率的幅值隨著轉(zhuǎn)速的上升而增大。彎曲的校直率，而且轉(zhuǎn)速頻率的幅值隨著轉(zhuǎn)速的上升而增大。彎曲的校直可以通過可以通過較長時間慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子較長時間慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子來達(dá)到。來達(dá)到。3.1.4.2.1 轉(zhuǎn)軸臨時性彎曲轉(zhuǎn)軸臨時性彎曲第20頁/共204頁 3、氣流沖擊、溫度突變、負(fù)荷變化過快引起轉(zhuǎn)子的臨

24、時性、氣流沖擊、溫度突變、負(fù)荷變化過快引起轉(zhuǎn)子的臨時性彎曲。彎曲。 壓縮機發(fā)生壓縮機發(fā)生喘振喘振時轉(zhuǎn)子受到強烈的氣流沖擊，容易使轉(zhuǎn)子發(fā)時轉(zhuǎn)子受到強烈的氣流沖擊，容易使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形。生彎曲變形。輕度喘振輕度喘振，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子彎曲量不大彎曲量不大，可以通過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，可以通過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子加以消除。但是重度喘振，轉(zhuǎn)子彎曲量可能很大，以致發(fā)生轉(zhuǎn)加以消除。但是重度喘振，轉(zhuǎn)子彎曲量可能很大，以致發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止元件之間的子與靜止元件之間的碰撞摩擦碰撞摩擦，出現(xiàn)這種情況，就需要對轉(zhuǎn)子，出現(xiàn)這種情況，就需要對轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱處理校直，并重新進(jìn)行動平衡。進(jìn)行熱處理校直，并重新進(jìn)行動平衡。 溫度突變溫度突變或或負(fù)荷變化過快負(fù)

25、荷變化過快，致使轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時性彎曲，是引，致使轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時性彎曲，是引起機器振動的一個主要原因。因此對于汽輪發(fā)電機組和汽輪機起機器振動的一個主要原因。因此對于汽輪發(fā)電機組和汽輪機驅(qū)動的離心壓縮機組，啟停過程中一定要按操作規(guī)程進(jìn)行，開驅(qū)動的離心壓縮機組，啟停過程中一定要按操作規(guī)程進(jìn)行，開車前和停機后均需要有一定時間的盤車過程。車前和停機后均需要有一定時間的盤車過程。3.1.4.2.1 轉(zhuǎn)軸臨時性彎曲轉(zhuǎn)軸臨時性彎曲第21頁/共204頁 永久性彎曲永久性彎曲是指經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式仍然無法恢復(fù)轉(zhuǎn)子的彎是指經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式仍然無法恢復(fù)轉(zhuǎn)子的彎曲狀態(tài)。轉(zhuǎn)子在盤車過程中僅僅依靠本身的重量施加在軸上產(chǎn)曲狀態(tài)

26、。轉(zhuǎn)子在盤車過程中僅僅依靠本身的重量施加在軸上產(chǎn)生的交變力，不足以釋放轉(zhuǎn)軸內(nèi)部已經(jīng)形成的彎曲應(yīng)力，因此生的交變力，不足以釋放轉(zhuǎn)軸內(nèi)部已經(jīng)形成的彎曲應(yīng)力，因此變成永久性彎曲變形。變成永久性彎曲變形。 前述影響轉(zhuǎn)子彎曲的某些因素，如果程度嚴(yán)重，也可能成為前述影響轉(zhuǎn)子彎曲的某些因素，如果程度嚴(yán)重，也可能成為永久性彎曲。永久性彎曲。 具有很大彎曲變形的轉(zhuǎn)子，具有很大彎曲變形的轉(zhuǎn)子，不能用動平衡方法校正不能用動平衡方法校正，必須用，必須用熱處理方法熱處理方法把轉(zhuǎn)子校直，或者用精加工方法來消除彎曲。把轉(zhuǎn)子校直，或者用精加工方法來消除彎曲。3.1.4.2.2 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲轉(zhuǎn)軸永久性彎曲第22頁/共204頁

27、 軸彎曲振動的機理和轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都要產(chǎn)生與質(zhì)軸彎曲振動的機理和轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都要產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力，與質(zhì)心偏離不同點是軸彎曲會量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力，與質(zhì)心偏離不同點是軸彎曲會使軸兩端產(chǎn)生使軸兩端產(chǎn)生錐形運動錐形運動，因而在，因而在軸向軸向還會產(chǎn)生較大的還會產(chǎn)生較大的一階一階轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動頻率振動。頻率振動。 軸彎曲故障的振動信號與不平衡基本相同，特征如下：軸彎曲故障的振動信號與不平衡基本相同，特征如下： 時域波形為近似的等幅正弦波。時域波形為近似的等幅正弦波。 軸心軌跡為一個比較穩(wěn)定的圓或偏心率較小的橢圓，由于軸心軌跡為一個比較穩(wěn)定的圓或偏心率較小的橢圓，由于

28、軸彎曲常陪伴某種程度的軸彎曲常陪伴某種程度的軸瓦摩擦軸瓦摩擦，故軌跡有時會有摩擦的特，故軌跡有時會有摩擦的特征。征。 頻譜成份以轉(zhuǎn)頻為主，伴有高次諧波成份。與不平衡故障頻譜成份以轉(zhuǎn)頻為主，伴有高次諧波成份。與不平衡故障的區(qū)別在于：彎曲在的區(qū)別在于：彎曲在軸向方面產(chǎn)生較大的振動軸向方面產(chǎn)生較大的振動。轉(zhuǎn)軸彎曲的振動故障特征轉(zhuǎn)軸彎曲的振動故障特征3.1.4.2.2 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲轉(zhuǎn)軸永久性彎曲第23頁/共204頁 轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，如發(fā)生軸上零件碎裂或飛離，將產(chǎn)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，如發(fā)生軸上零件碎裂或飛離，將產(chǎn)生生階躍式的不平衡階躍式的不平衡，引起振幅和相位的，引起振幅和相位的突然變化突然變

29、化。這種變化屬。這種變化屬于瞬態(tài)響應(yīng)，此后將會衰減下去，因而振幅突變后將在某一數(shù)于瞬態(tài)響應(yīng)，此后將會衰減下去，因而振幅突變后將在某一數(shù)值上穩(wěn)定下來。值上穩(wěn)定下來。 如果飛離塊如果飛離塊質(zhì)量大質(zhì)量大，振幅，振幅突升明顯突升明顯。如果飛離塊質(zhì)量小，它。如果飛離塊質(zhì)量小，它所產(chǎn)生的不平衡矢量與原始不平衡矢量相疊加，使測點處測得所產(chǎn)生的不平衡矢量與原始不平衡矢量相疊加，使測點處測得的振幅可能是增大或減小，相位角、軸心軌跡形狀與原來的不的振幅可能是增大或減小，相位角、軸心軌跡形狀與原來的不相同。相同。 對這類故障進(jìn)行診斷，最好在監(jiān)測轉(zhuǎn)子振幅的同時也能監(jiān)測對這類故障進(jìn)行診斷，最好在監(jiān)測轉(zhuǎn)子振幅的同時也能監(jiān)

30、測相位相位。高速轉(zhuǎn)子零件的碎裂或飛離是一種較大的。高速轉(zhuǎn)子零件的碎裂或飛離是一種較大的質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡，往往往往對轉(zhuǎn)速變化非常敏感對轉(zhuǎn)速變化非常敏感，降低轉(zhuǎn)速，振幅就會明顯下降。，降低轉(zhuǎn)速，振幅就會明顯下降。3.1.4.2.3 轉(zhuǎn)子上零件碎裂或飛轉(zhuǎn)子上零件碎裂或飛離離第24頁/共204頁 如一些高溫的并帶有黏性的如一些高溫的并帶有黏性的催化劑微粒、催化劑微粒、管道中的管道中的銹蝕銹蝕、氣、氣源中的源中的粉塵等粉塵等進(jìn)入機器的流道，黏結(jié)在葉輪上，由于質(zhì)量分布進(jìn)入機器的流道，黏結(jié)在葉輪上，由于質(zhì)量分布不均勻，引起轉(zhuǎn)子的不平衡。不均勻，引起轉(zhuǎn)子的不平衡。 這種因固體雜質(zhì)沉積引起的不平衡所表現(xiàn)的振

31、動現(xiàn)象，往往這種因固體雜質(zhì)沉積引起的不平衡所表現(xiàn)的振動現(xiàn)象，往往是是振幅逐漸加大振幅逐漸加大，轉(zhuǎn)速頻率成分占有突出的地位，而且隨著轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速頻率成分占有突出的地位，而且隨著轉(zhuǎn)速的增加振幅呈拋物線狀態(tài)增大。有時結(jié)垢可以達(dá)到非常嚴(yán)重速的增加振幅呈拋物線狀態(tài)增大。有時結(jié)垢可以達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子與靜子之間的的程度，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子與靜子之間的摩擦與磨損摩擦與磨損。3.1.4.2.4 固體雜質(zhì)在葉輪上沉固體雜質(zhì)在葉輪上沉積積 消除措施：消除措施： 1、從工藝上采取限制雜質(zhì)進(jìn)入機器。、從工藝上采取限制雜質(zhì)進(jìn)入機器。 2、從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上防止雜質(zhì)大量沉積。、從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上防止雜質(zhì)大量沉積。 3、在入口處間斷地

32、噴入少量清水或溶劑，利用機器旋轉(zhuǎn)離、在入口處間斷地噴入少量清水或溶劑，利用機器旋轉(zhuǎn)離心力使水流沖刷積垢，進(jìn)行在線清洗。心力使水流沖刷積垢，進(jìn)行在線清洗。第25頁/共204頁 有些壓縮機在運行中常會遇到工藝氣體和固體雜質(zhì)對葉輪基有些壓縮機在運行中常會遇到工藝氣體和固體雜質(zhì)對葉輪基體金屬的沖蝕，設(shè)備維修中不恰當(dāng)?shù)拇胧┚涂赡芙o機器帶來振體金屬的沖蝕，設(shè)備維修中不恰當(dāng)?shù)拇胧┚涂赡芙o機器帶來振動問題，必須引起注意。動問題，必須引起注意。3.1.4.2.5 葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡 帶有各種零件的轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生松動，例如葉輪、平帶有各種零件的轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生松動，例如葉輪、平

33、衡盤、止推盤在軸上配合的過盈量不足，或者鍵槽配合太松，衡盤、止推盤在軸上配合的過盈量不足，或者鍵槽配合太松，使轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生松動；還有材料選擇不良或是工作介質(zhì)使轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生松動；還有材料選擇不良或是工作介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重，引起軸套和輪殼內(nèi)部發(fā)生腐蝕而松動。腐蝕性嚴(yán)重，引起軸套和輪殼內(nèi)部發(fā)生腐蝕而松動。 此外，滾動軸承外圈配合間隙過大，軸在旋轉(zhuǎn)時外圈也跟著此外，滾動軸承外圈配合間隙過大，軸在旋轉(zhuǎn)時外圈也跟著作不同步的旋轉(zhuǎn)，也會發(fā)生類似松動的故障。作不同步的旋轉(zhuǎn)，也會發(fā)生類似松動的故障。3.1.4.2.6 軸上零件松動軸上零件松動第26頁/共204頁 軸上零件松動在振動頻率和相位上的特征：軸

34、上零件松動在振動頻率和相位上的特征： 1、松動的零件隨著轉(zhuǎn)速的升高離心力迅速增大，零件內(nèi)孔、松動的零件隨著轉(zhuǎn)速的升高離心力迅速增大，零件內(nèi)孔擴大，與轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生松動，并偏置于零件重心一側(cè)或軸中心擴大，與轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生松動，并偏置于零件重心一側(cè)或軸中心線弓狀回旋的外側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子線弓狀回旋的外側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率成分幅值迅速增大轉(zhuǎn)速頻率成分幅值迅速增大。 2、振動將出現(xiàn)明顯的、振動將出現(xiàn)明顯的非線性非線性影響因素，在頻譜圖上出現(xiàn)大影響因素，在頻譜圖上出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)速頻率的量轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波高次諧波，偶爾也可能出現(xiàn)，偶爾也可能出現(xiàn)1/2、1/3轉(zhuǎn)速頻率的轉(zhuǎn)速頻率的分?jǐn)?shù)次諧波分?jǐn)?shù)次諧波成分。成分。3.1.

35、4.2.6 軸上零件松動軸上零件松動 3、振動信號振幅不穩(wěn)定，相位隨時間變動，而且頻譜圖上、振動信號振幅不穩(wěn)定，相位隨時間變動，而且頻譜圖上會出現(xiàn)許多連續(xù)的噪聲譜線，表明轉(zhuǎn)子振動帶有一定程度的不會出現(xiàn)許多連續(xù)的噪聲譜線，表明轉(zhuǎn)子振動帶有一定程度的不穩(wěn)定穩(wěn)定隨機沖擊隨機沖擊。 4、可能產(chǎn)生、可能產(chǎn)生“拍振拍振”現(xiàn)象，拍振的頻率一個是軸的轉(zhuǎn)速頻現(xiàn)象，拍振的頻率一個是軸的轉(zhuǎn)速頻率，另一個是稍低于軸轉(zhuǎn)速的松動零件轉(zhuǎn)速頻率。率，另一個是稍低于軸轉(zhuǎn)速的松動零件轉(zhuǎn)速頻率。第27頁/共204頁 1、振幅隨轉(zhuǎn)速的變化、振幅隨轉(zhuǎn)速的變化 質(zhì)量不平衡振動，在臨界轉(zhuǎn)速之前振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而升高質(zhì)量不平衡振動，在臨界轉(zhuǎn)

36、速之前振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而升高，臨界轉(zhuǎn)速之后振幅有所下降。而轉(zhuǎn)子彎曲振動屬于，臨界轉(zhuǎn)速之后振幅有所下降。而轉(zhuǎn)子彎曲振動屬于恒力幅恒力幅的的激振，雖然振幅也隨轉(zhuǎn)速的上升而升高，但激振，雖然振幅也隨轉(zhuǎn)速的上升而升高，但無確定關(guān)系無確定關(guān)系。 2、相位隨轉(zhuǎn)速的變化、相位隨轉(zhuǎn)速的變化 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，按照其振型特點，在支承轉(zhuǎn)子的兩端軸承轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，按照其振型特點，在支承轉(zhuǎn)子的兩端軸承上，同一徑向方向的振動相位可能相同，也可能相差很大，隨上，同一徑向方向的振動相位可能相同，也可能相差很大，隨著轉(zhuǎn)速變化，兩者著轉(zhuǎn)速變化，兩者相位往往處于變動之中相位往往處于變動之中。而轉(zhuǎn)子的彎曲不平。而轉(zhuǎn)子的彎曲不平衡通

37、常是在同一平面內(nèi)發(fā)生，衡通常是在同一平面內(nèi)發(fā)生，彎曲振動只能激起一階振型彎曲振動只能激起一階振型，因，因此它在兩端軸承上的振動相位相同或很接近，隨著轉(zhuǎn)速變化，此它在兩端軸承上的振動相位相同或很接近，隨著轉(zhuǎn)速變化，由于轉(zhuǎn)子彎曲變形方向不變，因而由于轉(zhuǎn)子彎曲變形方向不變，因而相位變化很小相位變化很小。3.1.4.3 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別第28頁/共204頁 3、振幅隨負(fù)荷的變化、振幅隨負(fù)荷的變化 質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡引起的振動一般引起的振動一般不隨負(fù)荷變化不隨負(fù)荷變化而變化，但是轉(zhuǎn)子而變化，但是轉(zhuǎn)子彎曲振動則彎曲振動則隨著負(fù)荷的升高而加大隨著負(fù)荷的升高而

38、加大。因為負(fù)荷增大，作用在彎。因為負(fù)荷增大，作用在彎曲轉(zhuǎn)子上的不平衡流體徑向力也增加。曲轉(zhuǎn)子上的不平衡流體徑向力也增加。3.1.4.3 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別第29頁/共204頁 轉(zhuǎn)子恒速運轉(zhuǎn)，質(zhì)量轉(zhuǎn)子恒速運轉(zhuǎn)，質(zhì)量不平衡不平衡將在轉(zhuǎn)子徑向方向上形成一個不將在轉(zhuǎn)子徑向方向上形成一個不變的旋轉(zhuǎn)離心力，轉(zhuǎn)子運動的變的旋轉(zhuǎn)離心力，轉(zhuǎn)子運動的軸心軌跡軸心軌跡形狀接近于一個形狀接近于一個圓或橢圓或橢圓，圓，也就是說，不平衡離心力將在軸承的水平和垂直方向上產(chǎn)也就是說，不平衡離心力將在軸承的水平和垂直方向上產(chǎn)生生接近接近90的相位差的相位差。 機體變形、皮帶輪或齒輪

39、偏心、機座松動、結(jié)構(gòu)共振等故障機體變形、皮帶輪或齒輪偏心、機座松動、結(jié)構(gòu)共振等故障，雖然軸承或機體上的振動頻率也像不平衡振動那樣，表現(xiàn)以，雖然軸承或機體上的振動頻率也像不平衡振動那樣，表現(xiàn)以轉(zhuǎn)速頻率為主轉(zhuǎn)速頻率為主，然而在振動方向上并不是按照旋轉(zhuǎn)力的方向變，然而在振動方向上并不是按照旋轉(zhuǎn)力的方向變化，而是在某一個方向上出現(xiàn)同相位或接近化，而是在某一個方向上出現(xiàn)同相位或接近180反相位的反相位的定定向振動向振動，這種，這種“定向振動定向振動” 在在軸心軌跡軸心軌跡上表現(xiàn)為一條傾斜的上表現(xiàn)為一條傾斜的直線直線或接近一條直線形狀。或接近一條直線形狀。3.1.5 定向振動與不平衡振動故障的鑒別定向振動

40、與不平衡振動故障的鑒別第30頁/共204頁3.1.5 定向振動與不平衡振動故障的鑒別定向振動與不平衡振動故障的鑒別鑒別內(nèi)容鑒別內(nèi)容不平衡振動不平衡振動定向振動定向振動振動頻率振動頻率轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率相互垂直的兩個方向相相互垂直的兩個方向相位差位差接近接近90接近接近0或或180軸心軌跡形狀軸心軌跡形狀圓或橢圓圓或橢圓某一方向上近似一條直某一方向上近似一條直線線故障原因故障原因轉(zhuǎn)子固有不平衡，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子固有不平衡，轉(zhuǎn)子彎曲，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破彎曲，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破壞等。壞等。機體變形，皮帶輪或齒機體變形，皮帶輪或齒輪偏心，機座松動，基輪偏心，機座松動，基礎(chǔ)共振等。礎(chǔ)共振等。定向振動與不平

41、衡振動的鑒別定向振動與不平衡振動的鑒別第31頁/共204頁3.1.5 定向振動與不平衡振動故障的鑒別定向振動與不平衡振動故障的鑒別 例：機殼變形例：機殼變形 某大型化工廠新安裝的一臺離心泵某大型化工廠新安裝的一臺離心泵，功率為，功率為147KW，由轉(zhuǎn)速，由轉(zhuǎn)速3600r/min的電動機驅(qū)動。安裝時電動機與泵進(jìn)的電動機驅(qū)動。安裝時電動機與泵進(jìn)行了仔細(xì)對中，泵開始運轉(zhuǎn)時行了仔細(xì)對中，泵開始運轉(zhuǎn)時電動機電動機出現(xiàn)了很大振動，電動機的兩個軸承出現(xiàn)了很大振動，電動機的兩個軸承上水平方向振幅為上水平方向振幅為25mm/s，垂直方向，垂直方向振幅為振幅為20mm/s，泵和電動機軸向振幅，泵和電動機軸向振幅小

42、于小于5mm/s，電動機，電動機振動頻率為轉(zhuǎn)速振動頻率為轉(zhuǎn)速頻率頻率。從測量數(shù)據(jù)看，似乎是電動機。從測量數(shù)據(jù)看，似乎是電動機的不平衡故障，但是進(jìn)一步作相位分的不平衡故障，但是進(jìn)一步作相位分析，發(fā)現(xiàn)電動機靠泵側(cè)的軸承在水平析，發(fā)現(xiàn)電動機靠泵側(cè)的軸承在水平和垂直方向上的和垂直方向上的相位相同相位相同，而外側(cè)軸，而外側(cè)軸承承相位差相位差180。電動機底腳剛性不足引起的振動電動機底腳剛性不足引起的振動 第32頁/共204頁3.1.5 定向振動與不平衡振動故障的鑒別定向振動與不平衡振動故障的鑒別電動機底腳剛性不足引起的振動電動機底腳剛性不足引起的振動 電動機電動機4個底腳的振幅為（單位個底腳的振幅為（單

43、位mm）：）：51FA252FA251RA52RA 4個底腳的振幅大小差別很大，說明個底腳的振幅大小差別很大，說明電動機的振動模式是以對角線進(jìn)行擺電動機的振動模式是以對角線進(jìn)行擺振，也就是說，底腳振，也就是說，底腳 和和 的螺的螺釘雖然堅固，但是底腳釘雖然堅固，但是底腳支承剛度不足支承剛度不足，產(chǎn)生了上述前后軸承的，產(chǎn)生了上述前后軸承的“定向振動定向振動”問題。為了證明這一點，操作者在問題。為了證明這一點，操作者在不停機狀態(tài)下把底腳不停機狀態(tài)下把底腳 處的固定螺處的固定螺釘放松，果然電動機的振動幅值下降釘放松，果然電動機的振動幅值下降了了75%。2FA1RA1RA第33頁/共204頁 1、情況

44、簡介、情況簡介 某廠芳烴車間一臺離心式氫氣壓縮機是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備某廠芳烴車間一臺離心式氫氣壓縮機是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。驅(qū)動電動機功率為之一。驅(qū)動電動機功率為610KW，壓縮機軸功率，壓縮機軸功率550KW，主，主機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速15300r/min，屬，屬4級離心式回轉(zhuǎn)壓縮機，工作介質(zhì)是級離心式回轉(zhuǎn)壓縮機，工作介質(zhì)是氫氣氫氣，氣體流量，氣體流量38066立方立方/小時，出口壓力小時，出口壓力1.132MPa，氣體溫，氣體溫度度200，該壓縮機配有本特利（，該壓縮機配有本特利（Bently）公司）公司7200系列振動監(jiān)系列振動監(jiān)測系統(tǒng)；測點有測系統(tǒng)；測點有7個，測點個，測點A、B、C

45、、D為壓縮機主軸徑向位移為壓縮機主軸徑向位移傳感器，測點傳感器，測點E、F分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑向位移傳感器，測點向位移傳感器，測點G為壓縮機主軸軸向位移傳感器。為壓縮機主軸軸向位移傳感器。3.1.6.1 不平衡故障案例不平衡故障案例 該壓縮機該壓縮機沒有備用機組沒有備用機組，全年，全年8000h連續(xù)運轉(zhuǎn)，僅在大修期連續(xù)運轉(zhuǎn)，僅在大修期間可以停機檢查。生產(chǎn)過程中一旦停機將影響全線生產(chǎn)。因該間可以停機檢查。生產(chǎn)過程中一旦停機將影響全線生產(chǎn)。因該機功率大、轉(zhuǎn)速高，機功率大、轉(zhuǎn)速高，介質(zhì)是氫氣介質(zhì)是氫氣，振動異常有可能造成極為嚴(yán)，振動異常有可能造

46、成極為嚴(yán)重的惡性事故，是該廠重點監(jiān)測的設(shè)備之一。重的惡性事故，是該廠重點監(jiān)測的設(shè)備之一。3.1.6 不平衡故障案例分析不平衡故障案例分析第34頁/共204頁 該機組于該機組于5月中旬開始停車月中旬開始停車大檢修大檢修，6月初經(jīng)檢修各項靜態(tài)指月初經(jīng)檢修各項靜態(tài)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 6月月10日下午啟動后投入催化劑再生工作，為全線開車作準(zhǔn)日下午啟動后投入催化劑再生工作，為全線開車作準(zhǔn)備。再生工作要連續(xù)運行一周左右。再生過程中工作介質(zhì)為備。再生工作要連續(xù)運行一周左右。再生過程中工作介質(zhì)為氮氮氣氣（分子量為分子量為28，相對氫氣較大，相對氫氣較大），使壓縮機負(fù)荷增大。壓縮），使壓

47、縮機負(fù)荷增大。壓縮機啟動后，各項動態(tài)參數(shù)，如流量、壓力、氣溫、電流振動值機啟動后，各項動態(tài)參數(shù)，如流量、壓力、氣溫、電流振動值都在規(guī)定范圍內(nèi)，機器工作正常。都在規(guī)定范圍內(nèi)，機器工作正常。 運行不到兩整天運行不到兩整天，于，于6月月12日上午振動報警，測點日上午振動報警，測點D振動值越振動值越過報警限，高達(dá)過報警限，高達(dá)6080um之間波動，測點之間波動，測點C振動值也偏大，在振動值也偏大，在5060um之間波動，其它測點振動沒有明顯變化。之間波動，其它測點振動沒有明顯變化。 3.1.6.1 不平衡故障案例不平衡故障案例第35頁/共204頁諧波諧波頻率頻率/Hz5月月21日振幅日振幅6月月12日

48、振幅日振幅改變量改變量1254.88170.93295.621252510.8038.0238.8203764.6534.4035.38141021.5323.3826.7235月月21日日D點頻譜圖點頻譜圖6月月12日日D點頻譜圖點頻譜圖3.1.6.1 不平衡故障案例不平衡故障案例第36頁/共204頁2、診斷結(jié)論、診斷結(jié)論 1）轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的）轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的不平衡不平衡，可能是因轉(zhuǎn)子的，可能是因轉(zhuǎn)子的結(jié)垢所致結(jié)垢所致。 2）振動雖然大，但屬于受迫振動，）振動雖然大，但屬于受迫振動，不是自激振動不是自激振動，不可怕，不可怕。3、建議：、建議： 1）可以）可以不停機不停機，再堅持運行，再堅持

49、運行45天，直到催化劑再生工作天，直到催化劑再生工作完成。完成。 2）密切注意振動狀態(tài)，催化劑再生工作完成后有停機的機）密切注意振動狀態(tài)，催化劑再生工作完成后有停機的機會，做解體檢查。會，做解體檢查。3.1.6.1 不平衡故障案例不平衡故障案例 監(jiān)測系統(tǒng)儀表只指示出各測點振動位移的監(jiān)測系統(tǒng)儀表只指示出各測點振動位移的峰峰峰值峰值，它說，它說明設(shè)備明設(shè)備有故障有故障，但是什么故障就不得而知了。依照慣例，設(shè)備，但是什么故障就不得而知了。依照慣例，設(shè)備應(yīng)立即停下來，解體檢修，尋找并排除故障，但這要使再生工應(yīng)立即停下來，解體檢修，尋找并排除故障，但這要使再生工作停下來，進(jìn)而拖延全廠開車時間。作停下來，

50、進(jìn)而拖延全廠開車時間。第37頁/共204頁3、事后驗證情況、事后驗證情況 6月月18日催化劑再生工作圓滿完成，壓縮機停止運行。日催化劑再生工作圓滿完成，壓縮機停止運行。 6月月20日對機組進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)日對機組進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)機殼機殼氣體流道上氣體流道上結(jié)垢結(jié)垢十十分嚴(yán)重，結(jié)垢最厚處達(dá)分嚴(yán)重，結(jié)垢最厚處達(dá)20mm左右。左右。轉(zhuǎn)子上結(jié)垢較輕轉(zhuǎn)子上結(jié)垢較輕，垢的主，垢的主要成分是要成分是燒蝕下來的催化劑燒蝕下來的催化劑，第一節(jié)吸入口處約，第一節(jié)吸入口處約34的流道被的流道被堵，只剩一條窄縫。堵，只剩一條窄縫。 因此檢修工作主要是清垢，其它部位如軸承、密封等處都未因此檢修工作主要是清垢，其它部

51、位如軸承、密封等處都未動，然后安裝復(fù)原，總共只用了兩天時間。動，然后安裝復(fù)原，總共只用了兩天時間。 6月月25日壓縮機再次起動，壓縮機工作一切正常。日壓縮機再次起動，壓縮機工作一切正常。3.1.6.1 不平衡故障案例不平衡故障案例第38頁/共204頁3.1.6.2 軸彎曲故障案例軸彎曲故障案例1、情況簡介、情況簡介 某公司一臺某公司一臺200MW汽輪發(fā)電機組，型式為超高壓、中間再汽輪發(fā)電機組，型式為超高壓、中間再熱單抽冷凝式。在長期的運行中，該機高壓轉(zhuǎn)子振動一直保持熱單抽冷凝式。在長期的運行中，該機高壓轉(zhuǎn)子振動一直保持在較好范圍，軸承振動小于在較好范圍，軸承振動小于10um，軸振動小于，軸振動

52、小于100um。 1998年在一次熱態(tài)起動時年在一次熱態(tài)起動時2#軸、軸、3#軸、軸、1#軸承和軸承和2#軸承振動軸承振動出現(xiàn)出現(xiàn)短時突增短時突增，被迫緊急關(guān)小閘門；再次開大蒸汽閘門，使轉(zhuǎn)，被迫緊急關(guān)小閘門；再次開大蒸汽閘門，使轉(zhuǎn)子迅速加速，沖過臨界轉(zhuǎn)速（稱為子迅速加速，沖過臨界轉(zhuǎn)速（稱為沖車沖車）后并網(wǎng)運行。并網(wǎng)后）后并網(wǎng)運行。并網(wǎng)后，2#軸和軸和1#軸承、軸承、2#軸承振動雖然仍處于良好范圍，但其振動軸承振動雖然仍處于良好范圍，但其振動有明顯增大趨勢有明顯增大趨勢，經(jīng)連續(xù)觀察，經(jīng)連續(xù)觀察運行近一月運行近一月，也未能恢復(fù)至以前，也未能恢復(fù)至以前運行時的振動水平。運行時的振動水平。第39頁/共

53、204頁曲線曲線1停機前停機前1#軸承振動軸承振動1um，熱態(tài)啟動后為，熱態(tài)啟動后為6um曲線曲線2停機前停機前2#軸承振動軸承振動6um，熱態(tài)啟動后為，熱態(tài)啟動后為1618um曲線曲線3停機前停機前2#軸振動軸振動80um，熱態(tài)啟動后為，熱態(tài)啟動后為120140um3.1.6.2 軸彎曲故障案例軸彎曲故障案例第40頁/共204頁4月月6日熱起動情況日熱起動情況 4:25沖車：低速（沖車：低速（500r/min）、）、10min，摩擦檢查，摩擦檢查。 4:25升速至升速至1600r/min，此時，此時1#軸承振動達(dá)軸承振動達(dá)120um，2#軸承振軸承振動達(dá)動達(dá)65um，2#、3#軸振動達(dá)到監(jiān)測

54、表的軸振動達(dá)到監(jiān)測表的滿量程滿量程（即軸振動值已（即軸振動值已大于大于400um），運行人員采?。\行人員采取緊急關(guān)閘措施停機緊急關(guān)閘措施停機。 5:05轉(zhuǎn)子靜止后盤車，轉(zhuǎn)子靜止后盤車，大軸撓度值增大為大軸撓度值增大為120um，盤車電流，盤車電流32A。 6:40再次起動，快速沖車至再次起動，快速沖車至3000 r/min額定轉(zhuǎn)速，然后并入額定轉(zhuǎn)速，然后并入電網(wǎng)。電網(wǎng)。 從熱態(tài)啟動數(shù)據(jù)知：在起動過程中，機組從熱態(tài)啟動數(shù)據(jù)知：在起動過程中，機組1#軸承、軸承、2#軸承及軸承及2#軸、軸、3#軸軸振動異常增大振動異常增大，緊急關(guān)閘停機后，電動盤車時，緊急關(guān)閘停機后，電動盤車時機組機組大軸撓度值

55、大軸撓度值增加較大，盤車電流略有增加。增加較大，盤車電流略有增加。3.1.6.2 軸彎曲故障案例軸彎曲故障案例第41頁/共204頁2、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)分析 1）探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動值（大軸撓度）從）探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動值（大軸撓度）從30um增加至增加至120um，比起動前，比起動前增大了增大了4倍倍，反映出高壓轉(zhuǎn)子彎曲程度加劇，反映出高壓轉(zhuǎn)子彎曲程度加劇，提示轉(zhuǎn)子可能已發(fā)生彎曲。提示轉(zhuǎn)子可能已發(fā)生彎曲。 2）從振動頻率以及振值隨轉(zhuǎn)速變化的情況來看，其）從振動頻率以及振值隨轉(zhuǎn)速變化的情況來看，其癥狀和癥狀和轉(zhuǎn)子失衡極為相似轉(zhuǎn)子失衡極為相似。但停機前運行一直很正常，。但停機前運行一直很正常，只是在

56、機組停只是在機組停車后再次起動中振動異常車后再次起動中振動異常，且在，且在并網(wǎng)后一直維持較大振值并網(wǎng)后一直維持較大振值，缺，缺乏造成轉(zhuǎn)子失衡的理由或轉(zhuǎn)子零部件飛脫的因素，故可排除轉(zhuǎn)乏造成轉(zhuǎn)子失衡的理由或轉(zhuǎn)子零部件飛脫的因素，故可排除轉(zhuǎn)子失衡的可能。子失衡的可能。 3）綜合兩次起動及并網(wǎng)運行一個月后停機惰走的振動情況）綜合兩次起動及并網(wǎng)運行一個月后停機惰走的振動情況，表明機組在第一次起動時即存在較大的，表明機組在第一次起動時即存在較大的熱彎曲熱彎曲，而停車后間，而停車后間隔隔1.5h再次起動，再次起動，盤車時間不足盤車時間不足，極易造成轉(zhuǎn)子，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲永久性彎曲。3.1.6.2 軸彎

57、曲故障案例軸彎曲故障案例第42頁/共204頁 在第一次熱態(tài)起動時，高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動急劇增加在第一次熱態(tài)起動時，高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動急劇增加，轉(zhuǎn)速剛達(dá)，轉(zhuǎn)速剛達(dá)1600r/min時，軸振動即已超滿量程值，即至少已大時，軸振動即已超滿量程值，即至少已大于于400um。 機組起動并網(wǎng)連續(xù)運行近一月，振動一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。機組起動并網(wǎng)連續(xù)運行近一月，振動一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。 1#軸承、軸承、2#軸承和軸承和2#軸振幅在熱態(tài)起動后比歷史數(shù)據(jù)有明顯軸振幅在熱態(tài)起動后比歷史數(shù)據(jù)有明顯的增大，并且振幅增大的主要原因是的增大，并且振幅增大的主要原因是1倍頻振幅增大倍頻振幅增大。 工頻振幅的增大工頻振幅的增

58、大反映出轉(zhuǎn)子反映出轉(zhuǎn)子彎曲程度的增大彎曲程度的增大，振幅的穩(wěn)定反，振幅的穩(wěn)定反映出彎曲量的大小基本恒定。映出彎曲量的大小基本恒定。1#軸承和軸承和2#軸承的相位角也一起軸承的相位角也一起保持穩(wěn)定，且基本相近，保持穩(wěn)定，且基本相近，2#軸振動的相位角較數(shù)據(jù)變化了近軸振動的相位角較數(shù)據(jù)變化了近20。相位的穩(wěn)定性表明彎曲的方向基本不變相位的穩(wěn)定性表明彎曲的方向基本不變，2#軸振動的相軸振動的相位角增大，表明還受到軸系角度位角增大，表明還受到軸系角度對中狀況對中狀況變差（轉(zhuǎn)子彎曲所致變差（轉(zhuǎn)子彎曲所致）的影響。）的影響。3.1.6.2 軸彎曲故障案例軸彎曲故障案例第43頁/共204頁 查起動后運行近一

59、月的頻譜圖，除查起動后運行近一月的頻譜圖，除1倍頻振動倍頻振動和和2#軸處的軸處的少量少量2倍頻振動倍頻振動成分外，無其它振動頻率成分。少量成分外，無其它振動頻率成分。少量2倍頻振動倍頻振動成分的產(chǎn)生，經(jīng)分析認(rèn)為是高壓轉(zhuǎn)子彎曲后與中壓轉(zhuǎn)子的成分的產(chǎn)生，經(jīng)分析認(rèn)為是高壓轉(zhuǎn)子彎曲后與中壓轉(zhuǎn)子的對中對中性變差性變差所造成的。所造成的。 中、低壓轉(zhuǎn)子各軸承及各軸的振動與歷史數(shù)據(jù)相比基本無中、低壓轉(zhuǎn)子各軸承及各軸的振動與歷史數(shù)據(jù)相比基本無變化，反映出故障的發(fā)生部位主要是在變化，反映出故障的發(fā)生部位主要是在高壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子。3.1.6.2 軸彎曲故障案例軸彎曲故障案例第44頁/共204頁 3、診斷結(jié)論、診

60、斷結(jié)論 轉(zhuǎn)子故障的歷史記錄表明，該機組曾發(fā)生轉(zhuǎn)子故障的歷史記錄表明，該機組曾發(fā)生高壓末三級圍帶鉚高壓末三級圍帶鉚接不良接不良造成的造成的圍帶脫落圍帶脫落故障，并且末三級圍帶具有鉚接點較薄故障，并且末三級圍帶具有鉚接點較薄弱的結(jié)構(gòu)特點。因此，轉(zhuǎn)子可能存在熱彎曲的情況下進(jìn)行起動弱的結(jié)構(gòu)特點。因此，轉(zhuǎn)子可能存在熱彎曲的情況下進(jìn)行起動，同時又發(fā)生了，同時又發(fā)生了臨界振動過大臨界振動過大及及轉(zhuǎn)子撓度增大的異常情況轉(zhuǎn)子撓度增大的異常情況，不，不能排除圍帶再次受到損傷的可能性。如圍帶損傷容易造成脫落能排除圍帶再次受到損傷的可能性。如圍帶損傷容易造成脫落，可能進(jìn)一步發(fā)生運行中的，可能進(jìn)一步發(fā)生運行中的動靜碰摩