轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析

1、轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析一、不平衡 轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障， 它是 旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見的故障。 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理， 制造和安裝誤差， 材質(zhì)不均勻造成的 質(zhì)量偏心， 以及轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中由于腐蝕、 結(jié)垢、交變應(yīng)力作用等造成的零部件 局部損壞、 脫落等，都會使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用， 發(fā)生異常 振動。轉(zhuǎn)子不平衡的主要振動特征：1、振動方向以徑向?yàn)橹?，懸臂式轉(zhuǎn)子不平衡可能會表現(xiàn)出軸向振動；2、波形為典型的正弦波；3、振動頻率為工頻，水平與垂直方向振動的相位差接近90 度。案例：某裝置泵軸承箱靠聯(lián)軸器側(cè)振動烈度水平13.2 mm/ s,垂直11

2、.8mm/ s,軸向12.0 mm/s。各方向振動都為工頻成分，水平、垂直波形為正弦波， 水平振動頻譜如圖 1 所示,水平振動波形如圖 2 所示。再對水平和垂直振動進(jìn)行 雙通道相位差測量，顯示相位差接近 90度。診斷為不平衡故障，并且不平衡很 可能出現(xiàn)在聯(lián)軸器部位。00.020300 OaQ« QJ$圖2酮苯裝置泵J13/2水平振訓(xùn)波批解體檢查未見零部件的明顯磨損，但聯(lián)軸器經(jīng)檢測存在質(zhì)量偏心，動平衡操 作時對聯(lián)軸器相應(yīng)部位進(jìn)行打磨校正后振動降至2.4 mm/s。二、不對中轉(zhuǎn)子不對中包括軸系不對中和軸承不對中兩種情況。 軸系不對中是指轉(zhuǎn)子聯(lián) 接后各轉(zhuǎn)子的軸線不在同一條直線上。軸承不對中

3、是指軸頸在軸承中偏斜，軸頸 與軸承孔軸線相互不平行。通常所講不對中多指軸系不對中。不對中的振動特征：1、最大振動往往在不對中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，振動值隨負(fù)荷的增大而增高;2、平行不對中主要引起徑向振動，振動頻率為 2倍工頻，同時也存在工頻 和多倍頻，但以工頻和2倍工頻為主；3、 平行不對中在聯(lián)軸節(jié)兩端徑向振動的相位差接近180度；4、角度不對中時，軸向振動較大，振動頻率為工頻，聯(lián)軸器兩端軸向振動 相位差接近180度。案例：某臥式高速泵振動達(dá)16.0 mm/s,由振動頻譜圖（圖3）可以看出，50 Hz （電機(jī)工頻）及其2倍頻幅值顯著，且2倍頻振幅明顯高于工頻，初步判定為 不對中故障。再測量泵軸承

4、箱與電機(jī)軸承座對應(yīng)部位的相位差，發(fā)現(xiàn)接近180度。020V 4W MM SW13 1P4W ip«XJ JtbW）Hz03潤加氮畫童泵"6/2擔(dān)期妝詒解體檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有2根聯(lián)接螺栓斷裂，高速軸上部徑向軸瓦有金屬脫落 現(xiàn)象，軸瓦間隙偏大；高速軸止推面磨損，推力瓦及惰性軸軸瓦的間隙偏大。檢 修更換高速軸軸瓦、惰性軸軸瓦及聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓后，振動降到A區(qū)。三、松動機(jī)械存在松動時，極小的不平衡或不對中都會導(dǎo)致很大的振動。通常有三種類型的機(jī)械松動，第一種類型的松動是指機(jī)器的底座、臺板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動， 或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形，此類松動表現(xiàn)出的振動頻譜主要為1x。第二種類

5、型的松動主要是由于機(jī)器底座固定螺栓的松動或軸承座出現(xiàn)裂紋引起， 其振動頻譜除1X外，還存在相當(dāng)大的2X分量，有時還激發(fā)出1/2X和3X振動 分量。第三種類型的松動是由于部件間不合適的配合引起的，產(chǎn)生許多振動諧波 分量，如IX、2X、?，nX,有時也會產(chǎn)生1/ 2X、1/ 3X、？?等分?jǐn)?shù)諧波分量。 這時的松動通常是軸承蓋里軸瓦的松動、 過大的軸承間隙、或者轉(zhuǎn)軸上零部件存 在松動。案例：某引風(fēng)機(jī)振動增大，軸承箱最大振動 16.9 mm/s。該機(jī)為懸臂式離 心式風(fēng)機(jī)，最大振動在軸承箱靠葉輪側(cè)，倍頻豐富，初步判斷存在松動。監(jiān)測4個地腳，發(fā)現(xiàn)其中一個地腳03 （靠葉輪側(cè)）振動較大，約 9 mm/s，其

6、余三個 地腳振動分別為0.5 mm/s、1.8 mm/s和2.0 mm/s，很明顯03地腳有松動。由引風(fēng)機(jī)地腳03垂直振動頻譜（圖4）可以看出，1X、2X較大，還有較多 的諧波成分。緊固地腳螺栓后軸承箱最大振動降至4.2 mm/s,仍偏大，分析應(yīng)該還存在軸承或軸上零件配合松動。2012年8月解體檢查引風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)軸承與 壓蓋緊力不足，加銅墊片調(diào)整壓蓋緊力后振動降到2.7 mm / s。案例：某雙支撐離心式風(fēng)機(jī)非聯(lián)軸器端軸承箱振動大幅上升， 最大振動軸向 方向?yàn)?4.8mm/s?，F(xiàn)場監(jiān)測記錄列于表1。水平、垂直、軸向振動均表現(xiàn)出 2 倍工頻顯著，且垂直、軸向2倍工頻幅值大于工頻成分。風(fēng)機(jī)軸向振動頻

7、譜如圖 5所示。1Surfcsce vihralaon1un K-肚叭 in Kiilfisnr And 1 nsl聯(lián)迪閒狀I(lǐng)I祇料需環(huán)莽干/ mm 3 J1)尿1 向 Cmin-ti-'1)祇甲7 Hmm J »冠“，嚴(yán)一 *址，二工布"穴上prT .1 7id優(yōu)2foji14KHz圖5硫酸裝贅岡機(jī)303軸向撮妙跖因軸支承為滑動軸承，據(jù)相關(guān)振動分析理論，軸瓦松動將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的 振動，振動頻率一般為1/2或2倍轉(zhuǎn)速頻率，初步分析可能存在軸承壓蓋緊力 不足，建議先檢查軸承壓蓋緊力。檢查驗(yàn)證確實(shí)存在壓蓋緊力不足， 調(diào)整后振動 降至B區(qū)。四、流體擾動高速離心泵中的流體

8、，從葉輪的流道中流出，進(jìn)入擴(kuò)壓器或蝸殼時，如果流 體的流動方向與葉片角度不一致，流道中就產(chǎn)生很大的邊界層分離、混流和逆向 流動，流體對擴(kuò)壓器葉片和蝸殼隔舌的沖擊， 將使流體在管道中引起很大的壓力 脈動和不穩(wěn)定流動，這種壓力波又可能反射到葉輪上， 激發(fā)轉(zhuǎn)子振動，振動頻率 為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速（稱葉片過流頻率）或其倍數(shù)。在工藝流量與泵額定流量 偏差較大或葉輪出口與蝸殼對正不良時， 過流頻率振動明顯，稱流體擾動。一般 把葉輪外緣和開始卷曲處的距離拉大，能夠緩和壓力脈動并減小振幅。案例：某泵振動超標(biāo)，管線振動也大。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)前軸承最大振動19.4 mm/s，4倍工頻振幅最大，此成分系泵過流頻率，泵振動頻

9、譜如圖6所示。經(jīng)過核算，該泵選型過大，解體切削葉輪后，振動降到標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。p l , I I I bta - 4 l142lo-H 矗/-EEIl| L |iV 2UU 4uy <4MI rnr 此知 /如 l揪mjHz五、動靜碰摩在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，由于軸彎曲、轉(zhuǎn)子不對中等引起軸心嚴(yán)重變形， 或非旋轉(zhuǎn)件 彎曲變形，都可能引起轉(zhuǎn)子與固定件的碰摩而引起異常振動。 動靜碰摩的振動特 征：頻譜圖上以工頻分量為主，存在少量低頻或倍頻，碰摩嚴(yán)重時，低頻和倍頻 分量都有較明顯的反映。波形圖上可出現(xiàn)單邊削頂現(xiàn)象或在接近最大振幅處出現(xiàn) 鋸齒形。案例：監(jiān)測發(fā)現(xiàn)進(jìn)料泵振動偏大，監(jiān)測數(shù)據(jù)列于表 2。前軸承水平振動波形

10、 如圖7所示，垂直方向振動波形如圖8所示。v P i-蠱2焦址裝裳-2】菽動tahk 2 Surface vihraimr mnf Ptmo-? 1 ht 匚oo? LnJ.!H nvs 1 '2V'(wmi-t1 >5V/ 1 rti*. -5j&34J-5J. 3H1圖7藕軸承水平2H波彩圖8前軸承薪直方向該泵各測點(diǎn)振動值與該泵歷史良好狀況 （2 mm/ S以內(nèi)）相比增加較大，倍 頻成分豐富，且波形圖較多波折，尤其是垂直方向存在單邊鋸齒狀， 分析存在松 動和輕微碰摩。對該泵跟蹤監(jiān)測，振動值較穩(wěn)定，運(yùn)行到 2012年4月焦化裝置 停工檢修時，對該泵解體大修，發(fā)現(xiàn)

11、后軸瓦巴氏合金層磨損嚴(yán)重， 泵軸在喉部襯 套部位有磨損痕跡，檢修后振動降到 1.7 mm/So六、滾動軸承故障有關(guān)振動分析理論，出現(xiàn)滾動軸承損傷或磨損時，高頻解調(diào)值一般會增大， 并且往往可見軸承外圈、內(nèi)圈等部件的故障特征頻率。當(dāng)軸承磨損到后期時，軸 承故障特征頻率可能消失，但振動值通常會加大，振動頻譜圖變成一系列譜線。案例：氣分裝置泵振動達(dá)18.2 mm/s，由前軸承水平振動頻譜圖圖9可以 看出，除工頻外，存在密集的高頻成分。由前軸承水平解調(diào)譜圖（圖 10）可以 看出，突出的頻譜成分只有工頻，但譜線底線較高。圖9 3"氣分M-115前軸承水平說妙域厲OJi* 2"10了氣分裝置象115前軸承懇昭孵鶯謠分析該泵軸承磨損嚴(yán)重，已發(fā)展到軸承故障特征頻率消失。解體檢修發(fā)現(xiàn)靠 聯(lián)軸器側(cè)的軸承保持架已斷裂，更換軸承后振動降到B區(qū)。案例：引風(fēng)機(jī)振動增大，最大振動 8.1 mm/ s。由引風(fēng)機(jī)前軸承振動頻譜圖（圖11）可以看出，高頻成分振幅顯著。由引風(fēng)機(jī)前軸承解調(diào)譜圖（圖 12）可 以看出，約5.8倍轉(zhuǎn)速頻率幅值突出，該成分與該機(jī)軸承 2231