故障診斷方法與應用-旋轉機械故障機理與診斷技術-2

1、旋轉機械典型故障分析旋轉機械典型故障分析l轉子不平衡的故障機理與診斷轉子不平衡的故障機理與診斷l(xiāng)不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)旋轉失速與喘振故障機理與診斷旋轉失速與喘振故障機理與診斷l(xiāng)動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機理與診斷l(xiāng)轉子支承部件松動的故障機理與診斷轉子支承部件松動的故障機理與診斷l(xiāng)轉軸裂紋的故障機理與診斷轉軸裂紋的故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障原因分析故障原因分析n制造時幾何尺寸不同心、材質(zhì)不均n安裝方式不好，如用斜鍵等n軸水平放置太久，或受熱不均，造成永久或暫時變形n工作

2、中的液、固雜質(zhì)或腐蝕，使轉子不對稱磨損或不對稱沉積n零件配合過松，旋轉時間隙變大，造成偏心旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障轉子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因轉子轉子機械損傷機械損傷污染物堆積污染物堆積軸彎曲軸彎曲軸孔偏離中心軸孔偏離中心風扇風扇機械損傷機械損傷污染物堆積污染物堆積軸孔偏離中心軸孔偏離中心齒輪齒輪機械損傷機械損傷軸孔偏離中心軸孔偏離中心轉子不平衡故障轉子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因滑輪滑輪/ /槽輪槽輪機械損傷機械損傷瑣絲太大瑣絲太大軸孔偏離中心軸孔偏離中心飛輪機械損傷偏心偏心孔軸孔偏離中心軸軸彎曲不規(guī)則不規(guī)則加工轉子不平衡故障轉子不平

3、衡故障不平衡的原因不平衡的原因葉輪葉輪機械損傷機械損傷腐蝕腐蝕聯(lián)軸器聯(lián)軸器機械損傷機械損傷軸孔偏離中心軸孔偏離中心電氣繞組電氣繞組銅線分布不均銅線分布不均轉子不平衡故障轉子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因鑄造缺陷鑄造缺陷熱膨脹熱膨脹由于每個部件的由于每個部件的熱膨脹率不同影熱膨脹率不同影響轉子平衡響轉子平衡軸孔太大軸孔太大轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)不平衡的種類不平衡的種類n按發(fā)生不平衡的過程分 原始不平衡 漸發(fā)性不平衡 突發(fā)性不平衡n按機理可分為：靜失衡、力偶失衡、準靜失衡、動失衡旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故

4、障機理與診斷剛性轉子不平衡的形式剛性轉子不平衡的形式靜不平衡 離心慣性力系有離心慣性力系有合力動不平衡動不平衡 = 靜不平衡 + 偶不平衡離心慣性力系合成為一合力合力和一合力偶合力偶 偶不平衡偶不平衡 離心慣性力系有合力偶合力偶旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障機理故障機理n如下圖所示單盤轉子系統(tǒng)，由于質(zhì)心與旋轉中心不重合而產(chǎn)生不平衡n交變的力(方向、大小周期性變化)會引起振動n轉子轉動一周，離心力方向改變一次，因此不平衡振動的頻率與轉速相一致。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡F（t）te c(a) 轉

5、子系統(tǒng)MFsint y( t)ck(b) 振動模型轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)無阻尼時，無阻尼時，O、O、G三點成一直線三點成一直線l實際轉子總存在阻尼實際轉子總存在阻尼n工作介質(zhì)、軸承油膜的黏性阻尼黏性阻尼，滑動面之間的摩擦阻尼摩擦阻尼，軸材料不完全彈性的內(nèi)摩擦阻尼內(nèi)摩擦阻尼，轉子軸承系統(tǒng)因變形能耗產(chǎn)生的結構阻尼結構阻尼n阻尼力與速度成正比，力的方向與速度方向相反旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)不平衡故障的振動機理不平衡故障的振動機理旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡設：偏心距e，轉

6、子質(zhì)量M，軸剛度k，阻尼系數(shù)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： tsinMetsinFtFtcosMetcosFtFyx22兩力相差90，振動方程式為：2sinMycykyMet22sinnnyyyet歸一化后：其中：阻尼系數(shù)102,Mcn自振頻率 ；激振頻率 。Mkn602 n轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障機理故障機理旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡 )sin(tYty上式的通解為：)sin(1sin)(2tYDetyntn公式第一部分為瞬態(tài)解，是衰減的自由振動，很快消失；公式第二部分為穩(wěn)態(tài)解，是強

7、迫振動： 222221nnneeHY其中：轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障機理故障機理旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡 2222212arctan21nnnnnHH()-幅頻響應函數(shù)，表示振幅Y隨頻率比 /n的變化而變化的放大系數(shù)，當 /n 1時出現(xiàn)共振峰； ()-相頻響應函數(shù)，當 /n 1時出現(xiàn)節(jié)點。轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)阻尼對轉子臨界轉速的影響阻尼對轉子臨界轉速的影響n阻尼對臨界轉速無影響，但對共振峰的高低有較大影響。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡不敏感轉子不敏感轉子阻尼小阻尼小阻尼大阻尼大轉速轉速

8、振幅振幅轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)轉子不平衡故障的頻譜特征轉子不平衡故障的頻譜特征n振動幅值與轉速平方成正比n工頻的1倍頻能量較大n同一平面x,y振動相位差90l轉子不平衡故障的時域特征轉子不平衡故障的時域特征n呈現(xiàn)為類似簡諧振動的波形n由于其他振動信號源（松動、不動中、軸承磨損、噪聲）的影響，實際的信號不會是標準的正弦波旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)軸心軌跡軸心軌跡n轉子軸心點相對于軸承座運動而形成的軌跡n正向進動：軸轉向與軸心軌跡轉向一致 不平衡、不對中、油膜失穩(wěn)產(chǎn)生的亞同步渦動、內(nèi)摩擦激發(fā)的渦

9、動等n逆向進動：軸轉向與軸心軌跡轉向相反 干摩擦等少數(shù)情況下發(fā)生l轉子不平衡的軸心軌跡轉子不平衡的軸心軌跡n軸在各個方向上剛度有差別，所以轉子軸心軌跡通常為橢圓n從軸心軌跡觀察其進動特征為同步正進動旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)轉子不平衡與轉速的關系轉子不平衡與轉速的關系n當n后，即在臨界轉速以上，轉速增加時振幅趨于一個較小的穩(wěn)定值；當接近n時，發(fā)生共振，振幅具有最大峰值n當工作轉速一定時，相位穩(wěn)定旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡的主要特征轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障

10、特征故障特征n原始不平衡、漸變不平衡、突發(fā)不平衡旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)故障特征故障特征n靜不平衡、力偶不平衡的幅值譜相似n靜不平衡 轉子兩側軸承的振動相位相同n力偶不平衡 轉子兩側軸承的振動相位相反旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例1n某大型離心式壓縮機組蒸汽透平經(jīng)檢修更換轉子后，機組啟動時發(fā)生強烈振動。壓縮機兩端軸承處徑向振幅達到報警值，機器不能正常運行。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡壓縮機振動特征轉子不平衡

11、故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例1n振動特征分析 振動大小隨轉速升降變化明顯 時域波形為正弦波 軸心軌跡為橢圓 振動相位穩(wěn)定，為同步正進動 頻譜中能量集中于1頻，有突出的峰值，高次諧波分量較小n診斷意見：強烈振動的原因是振動不平衡n處理措施：監(jiān)護運行n生產(chǎn)驗證 在加強監(jiān)測的前提下維持運行，其振動趨勢穩(wěn)定，沒有增大的趨勢 維持運行一個大修周期后，下次大修發(fā)現(xiàn)動平衡嚴重超標 原因：轉子庫存時間較長，轉子較重，未按規(guī)定周期盤轉原因：轉子庫存時間較長，轉子較重，未按規(guī)定周期盤轉旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)

12、診斷實例診斷實例2n某52萬噸/年尿素裝置CO2壓縮機組低壓缸轉子，大修后開車振動值正常，但在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其振動值有逐步增大的趨勢。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡CO2壓縮機漸變不平衡振動特征轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例2n振動特征分析 時域波形為正弦波 頻譜圖中，以1頻為主 分析其矢量域圖，相位有一緩慢變化n診斷意見：故障原因為漸變不平衡，是由于轉子流道結垢或局部腐蝕造成的n處理措施：監(jiān)護運行n生產(chǎn)驗證 6個月后大修時檢查到轉子并不彎曲 目測無結垢和腐蝕現(xiàn)象 拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)一軸套內(nèi)側發(fā)生局部嚴重腐蝕，導致轉子不平衡質(zhì)量逐漸增大旋轉

13、機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)轉子不平衡故障的特征小結轉子不平衡故障的特征小結n主要表現(xiàn)為徑向振動n振動能量主要集中在工頻的1倍頻n振動幅值隨轉速升高而迅速增大n振動幅值不隨負荷的增大而增大n同一平面X、Y方向振動相位差90n會引起地基的不均勻沉降旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)轉子不平衡故障的診斷轉子不平衡故障的診斷n改變轉速，做瀑布圖旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡轉子不平衡故障機理與診斷轉子不平衡故障機理與診斷l(xiāng)轉子不平衡故障的診斷

14、轉子不平衡故障的診斷n機器出現(xiàn)不平衡故障的同時，常常還伴有其他的問題，如：不對中、松動等。n其他類的故障也會引起工頻1倍頻的振動能量n在給出結論前，需要進行綜合分析旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不平衡轉子不平衡現(xiàn)場動平衡技術現(xiàn)場動平衡技術雙面平衡的布置和方法雙面平衡的布置和方法 10111011QBBQAA , 20222022QBBQAA , 0221102211BPPAPP 幅值幅值相位相位轉速轉速A B I II A B 1.測原始振動測原始振動A0，B0。2.平面平面I 內(nèi)加試重內(nèi)加試重Q1，測得振動測得振動A1，B1。3.計算影響系數(shù)計算影響系數(shù)4.平面平面II 內(nèi)加試重內(nèi)加試

15、重Q2，測得振動測得振動A2，B2。5.計算影響系數(shù)計算影響系數(shù)6.按下式求得校正質(zhì)量按下式求得校正質(zhì)量P1，P2。現(xiàn)場動平衡技術現(xiàn)場動平衡技術l現(xiàn)場動平衡現(xiàn)場動平衡n針對整個系統(tǒng)的平衡n試重的方向選擇n相位的測量 互譜、互相關l評價某種平衡方法的原則評價某種平衡方法的原則n平衡精度高n平衡時，開車次數(shù)少。n校正質(zhì)量數(shù)目少，總質(zhì)量小。n測試儀器和設備較少。n對操作者的技術水平?jīng)]有過高的要求?，F(xiàn)場動平衡技術現(xiàn)場動平衡技術l利用影響系數(shù)法進行現(xiàn)場平衡的影響因素利用影響系數(shù)法進行現(xiàn)場平衡的影響因素n振動信號的質(zhì)量 測點上所測取的振動值應該是由轉子不平衡所產(chǎn)生的，而實際信號中還有其它因素產(chǎn)生的振動響應

16、實際信號中還有其它因素產(chǎn)生的振動響應。測量時應盡量保證振動信號的質(zhì)量，包括選擇對不平衡振動敏感點及采用濾波排噪等方法。n轉子的剛性程度 實際轉子不可能是絕對的剛性的，而柔性的存在會使轉子柔性的存在會使轉子在不同轉速下具有不同的不平衡狀態(tài)在不同轉速下具有不同的不平衡狀態(tài)，這樣會因加試重時轉速的不一致等因素，而使所求得影響系數(shù)具有誤差n系統(tǒng)的線性程度 若不平衡質(zhì)量與振動值之間的線性關系較差線性關系較差，則不容易確定試重與測點振動值之間的對應程度，而且振動值的相位關系對非線性反應更為靈敏。不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)造成不對中的原因造成不對中的原因n安裝誤差n管道應變影響n溫度變化熱變

17、形n基礎沉降不均l危害危害n滾動軸承 振動噪聲 過度磨損 “卡死” n滑動軸承 油膜承載失穩(wěn) 半速渦動 油膜振蕩 嚴重時油膜破裂而燒損軸瓦旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中不對中的危害不對中的危害- -熱像圖熱像圖30,000 out平行10,000/inch out角1,000/inch out角不對中62 F105 F0對中不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)據(jù)美國據(jù)美國MONSANTO石化公司統(tǒng)計，旋轉機械故障的石化公司統(tǒng)計，旋轉機械故障的 5060 %是由轉子不對中引起的。是由轉子不對中引起的。l轉子不對中的類型轉子不對中的類型n軸承不對中：軸頸在軸承中偏斜n軸

18、系不對中：各轉子不處在同一直線上 平行不對中：軸線平行位移 角度不對中：軸線交叉成一角度 綜合不對中：軸線位移且交叉旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中e(a) 平行不對中(b) 角度不對中(c) 綜合不對中不對中故障機理不對中故障機理l齒式聯(lián)軸器平行不對中齒式聯(lián)軸器平行不對中不對中故障機理不對中故障機理l齒式聯(lián)軸器平行不對中齒式聯(lián)軸器平行不對中2cos2121coscos2sin21cossinDDDyDDxdDdydDdx2sin2cosdtDddtdydtdxVK/)/()/(222/2)2/(dtdDVKK不對中故障機理不對中故障機理l剛性聯(lián)軸器平行不對中剛性聯(lián)軸器平行

19、不對中n兩半聯(lián)軸節(jié)旋轉時，在螺栓力作用下有把偏移的兩軸中心拉到一起的趨勢nPO1=PS, PO2e,O1SPO2nSO2=PO2-PO1=ecostn若兩半聯(lián)軸節(jié)尺寸和材料相同，則PO1受壓縮、PO2受拉伸，兩者變形量近似相等 =SO2 / 2=ecost / 2n設剛度為K，則 F=K= Kecost / 2不對中故障機理不對中故障機理l剛性聯(lián)軸器平行不對中剛性聯(lián)軸器平行不對中n將F進行分解nFy前一項不隨時間而變化，力圖把兩個聯(lián)軸節(jié)的不對中量縮小nFy后一項與Fx，是隨轉速而變化的兩倍頻激振力，即：聯(lián)軸節(jié)每旋轉一周，徑向力交變兩次n不對中方向上的一對螺釘，當螺釘拉緊時，一個受拉、一個受壓。

20、旋轉過程中，每轉180，拉壓狀態(tài)交變一次，旋轉一周，交變兩次，使軸在徑向上產(chǎn)生兩倍頻振動。tKeKeteKtFFy2cos44cos2cos2tKetFFx2sin4sin不對中故障機理不對中故障機理l角度不對中角度不對中n螺栓拉力作用下，兩半聯(lián)軸節(jié)中存在一個彎矩，力圖減小兩軸中心線的交角n軸旋轉一周，彎矩作用方軸旋轉一周，彎矩作用方向交變一次向交變一次，彎矩施加于軸的彎曲變形也每周變化一次，由此引起工頻振動工頻振動n上側螺孔旋轉到下側時，螺孔距離增大，拉伸力變化一次。聯(lián)軸節(jié)帶著軸發(fā)生軸向躥動，振動頻率為轉速頻率n下側螺孔轉到上側時，螺孔距離變小，拉緊力減弱，不存在迫使軸產(chǎn)生軸向躥動的力不對中

21、故障不對中故障l轉子不對中的故障特征轉子不對中的故障特征n振動的振幅與轉子的負荷有關 負荷越大、振幅越大n不對中故障對轉子的激勵力隨轉速的升高而加大 激勵力與不對中量成正比n軸系具有過大的不對中量時，轉子在運動中產(chǎn)生附加徑向力和附加軸向力，使轉子產(chǎn)生異常振動 平行不對中主要引起徑向振動 角度不對中主要引起軸向振動n振動頻率 徑向振動以工頻的2倍頻為主，也有1倍頻的成分 軸向振動以工頻的1倍頻為主，也有2x，3x。不對中故障不對中故障l轉子不對中的故障特征轉子不對中的故障特征n振動幅值 振動頻譜中2x幅值超過1x幅值約50時，常常說明是徑向不對中。 2x值相對于1x幅值的高度常取決于聯(lián)軸器的類型

22、和結構。 2X幅值接近1X幅值是常見的，尤其是平行不對中嚴重時。 軸向2x或3x幅值約是1x轉數(shù)頻率幅值的30到50時，說明是角向不對中。n聯(lián)軸節(jié)兩側軸承振動的相位差 平行不對中，徑向振動差180 角度不對中，軸向振動差180n軸心軌跡：香蕉形、8字形、外圈中產(chǎn)生一個內(nèi)圈不對中故障不對中故障l平行不對中的故障特征平行不對中的故障特征不對中故障不對中故障l角度不對中的故障特征角度不對中的故障特征不對中故障不對中故障l不對中故障，除了不對中故障，除了1x，2 x頻率外，還會出現(xiàn)頻率外，還會出現(xiàn)3x倍頻倍頻不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)診斷方法診斷方法n簡易診斷 軸向振動n精密診斷 軸心

23、軌跡：香蕉形、8字形、外圈中產(chǎn)生一個內(nèi)圈 用功率譜的2倍頻2fr 、3倍頻3fr成分判斷不對中故障 相位信息 全息譜技術l說明說明n2倍頻、軸向振動都是不對中的重要特征，但也可能是由其他的故障引起的 軸彎曲、推力軸承的磨損、斜齒輪磨損n相位是區(qū)別不對中與其他不同故障源的關鍵指示。 受綜合不對中的影響，相位差不一定是嚴格的180旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n某透平壓縮機組檢修后啟動時，高壓缸振動較大；機組運行一周后壓縮機高壓缸振動突然加劇，測點4、5的徑向振動增大，其中測點5的振動值增加兩倍，測點6軸向振動加大；又

24、運行兩周后，測點5的振動值又突然增加一倍，超過設計允許值，振動劇烈旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中機組布置示意圖不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中異常振動特征不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n高壓缸主要振動特征 連接壓縮機高、低壓缸之間的聯(lián)軸器兩端振動較大 測點5的振動波形畸變?yōu)榛l與倍頻的疊加波，頻譜中2頻諧波具有較大峰值 軸心軌跡為雙橢圓復合軌跡 軸向振動較大n診斷意見 壓縮機高壓缸和低壓缸之間轉子對中不良，聯(lián)軸器發(fā)生故障n生產(chǎn)驗證 高、低壓缸之間的聯(lián)軸器固定法蘭與內(nèi)齒

25、套的連接螺栓已斷掉三只 對中嚴重超差對中嚴重超差，不對中量大于設計要求16倍 對螺栓斷面進行電鏡分析，斷面為沿晶斷裂、并有局部韌窩組織。 聯(lián)接螺栓的機械加工和熱處理工藝不符合要求機械加工和熱處理工藝不符合要求，螺紋根部產(chǎn)生應力集中，而且熱處理后未進行正火處理，金相組織為淬火馬氏體，螺栓在拉應力作用下脆性斷裂。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)小結小結旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷轉子不對中轉子不對中轉子不對中故障原因與治理措施油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜軸承的分類（按工作原理分）油膜軸承的分類（按工作原理分

26、）n靜壓軸承 依靠潤滑油在轉子軸頸周圍形成的靜壓力差域外載荷相平衡的原理進行工作 無論軸是否旋轉，軸頸始終浮在壓力油中 旋轉精度高、摩擦阻力小、承載能力強、對轉速的適應性和抗振性好 制造工藝要求高，供油裝置復雜 主要用于高精度的機床n動壓軸承 油膜壓力靠軸本身旋轉產(chǎn)生 供油系統(tǒng)簡單 設計良好的動壓軸承具有很長的使用壽命 應用非常廣泛：壓縮機、泵、電動機、發(fā)電機等旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)動壓動壓油膜軸承的工作原理油膜軸承的工作原理 軸頸靜止軸頸靜止時，沉在軸承底部 軸頸開始旋轉時，軸頸依靠摩擦力作用，沿軸承內(nèi)表面往上爬行，

27、達到一定位置，摩擦力不能支持轉子重力，開始打滑，即為半液體摩擦半液體摩擦 油楔的入口斷面大于出口斷面，隨著轉速的升高，軸頸被油壓擠向另軸頸被油壓擠向另外一側外一側 如果帶入楔形間隙內(nèi)的潤滑油流量是連續(xù)的，油液中的油壓就會升高，達到一定程度，間隙內(nèi)積聚的油膜的壓力可以把轉子軸頸抬起油膜的壓力可以把轉子軸頸抬起 當油膜壓力與外載荷平衡時，軸頸就在與軸承內(nèi)表面不發(fā)生接觸的情況下穩(wěn)定地運轉旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)軸頸在軸承內(nèi)旋轉時的油膜壓力分布軸頸在軸承內(nèi)旋轉時的油膜壓力分布n偏位角n e 偏心距n c 平均間隙，c = R-r

28、n相對間隙， c / rn相對偏心率， = e / rnhmin 最小油膜厚度nhmin = c e = c(1- )油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)軸承的承載能力軸承的承載能力nP 軸承載荷nS0軸承承載能力系數(shù) 也稱索默費爾特(Sommerfeld)數(shù)n潤滑油動力黏度系數(shù)n l 軸承寬度nd 軸承直徑n軸頸旋轉角速度n相對間隙l軸承承載能力系數(shù)軸承承載能力系數(shù)nS0是相對偏心率 （= e / r）和軸承寬徑比（l/d）的函數(shù)nS01，稱為低速重載轉子； S01，稱為高速輕載轉子n高速輕載轉子易產(chǎn)生油膜失穩(wěn)n低速重載轉子穩(wěn)定性雖好，但偏心率過大時，油膜過薄，易產(chǎn)生干摩擦20

29、ldSP 油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)高速滑動軸承的油膜失穩(wěn)機理高速滑動軸承的油膜失穩(wěn)機理n軸承通過油膜支承載荷（完全流體潤滑狀態(tài)下）時，摩擦功耗最小n穩(wěn)態(tài)情況下：油膜動壓合力R與軸載荷P處于平衡狀態(tài)n軸受到瞬時擾動情況下：油膜動壓合力R與軸載荷P不再保持平衡狀態(tài)，形成合力F。nF可沿垂直和水平方向分解為Fr和Fu。其中Fr與軸的水平位移方向相反，力圖使軸心恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的位置，因此稱Fr為恢復力。Fu則力圖使軸心繞軸承轉動，因此稱Fu為渦動力。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承軸頸的受力分析油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)半速渦動半速渦動

30、n因為油具有黏性，所以軸頸表面的油流速度與軸頸線速度相同，均為r，而軸瓦表面的油流速度為0n假設油流速度呈直線分布n軸頸某一直徑掃過的面積，即為油楔入口與出口的流量差dQedtrldteClrdteClr222dtdQrel212121油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)實際的渦動頻率，通常低于轉頻的一半實際的渦動頻率，通常低于轉頻的一半n油楔入口的油流速度由于受到不斷增大的壓力作用將會逐漸減慢，油楔出口的油流速度則會加速。實際速度與假設速度在分布上的差別使驅動軸頸渦動的速度下降。n軸承中的壓力油不僅被軸頸帶著作圓周運動，還向軸承兩側泄油，用以帶走軸承工作時產(chǎn)生的熱量。油有泄漏時

31、，dQ不等于0n根據(jù)國外資料介紹，半速渦動的實際振動頻率為n (0.430.48)油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜軸承不穩(wěn)定的工作機理油膜軸承不穩(wěn)定的工作機理n半速渦動與油膜振蕩 當恢復力矩大于渦動力矩時，軸承將回到穩(wěn)定狀態(tài)工作。相反，若渦動力矩大于恢復力矩時，則軸心開始渦動，即轉軸除自轉外，還繞軸承中心公轉，這種公轉稱為渦動。 流體動壓激振渦動的方向與自轉方向相同，摩擦激振渦動的方向與自轉方向相反。 半速渦動：油膜渦動速度（角頻率）的理論值為軸的轉速（角頻率）之半，稱為半速渦動。 油膜振蕩：轉子在渦動共振的狀態(tài)下，將表現(xiàn)為強烈的振蕩稱為油膜振蕩。 渦動速度=(0.430

32、.48)， 軸心軌跡為內(nèi)8字旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜軸承不穩(wěn)定的工作機理油膜軸承不穩(wěn)定的工作機理旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜渦動與油膜振蕩的頻譜及軸心軌跡油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)半速渦動與油膜振蕩半速渦動與油膜振蕩n半速渦動的發(fā)展將使轉子由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定n在半速渦動出現(xiàn)的初期階段初期階段，由于油膜具有非線性特性（即軸頸渦動幅度增加時，油膜的剛度和阻尼較線性關系增加得更快），抑制了轉子的渦動幅度，軸心軸心軌跡為一穩(wěn)定的封閉圖形軌跡為一穩(wěn)定的封閉圖形。n轉速升至臨界轉速的

33、兩倍轉速升至臨界轉速的兩倍，渦動頻率與一階自振頻率重合，發(fā)生油膜振蕩。n轉速繼續(xù)升高，振動并不減弱，而且振動頻率基本上不再隨轉速而升高。油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜渦動與油膜振蕩的特征油膜渦動與油膜振蕩的特征n輕載轉子 在第一臨界轉速之前就可能發(fā)生不穩(wěn)定的半速渦動，但不產(chǎn)生大幅度的振動 當轉速達到兩倍第一臨界轉速時，轉子由于共振有較大的振幅 越過第一臨界轉速后振幅再次減少，當轉速達到兩倍第一臨界轉速時，振幅增大并且不隨著轉速的增加而改變，即發(fā)生了油膜振蕩n中載轉子 過了一階臨界轉速后會出現(xiàn)半速渦動 油膜振蕩在二倍的第一臨界轉速之后出現(xiàn)n重載轉子 低轉速時并不存在半速渦

34、動現(xiàn)象，甚至轉速達到兩倍的第一臨界轉速時，也不會立即發(fā)生很大的振動 轉速達到兩倍的第一臨界轉速之后的某一轉速時，突然發(fā)生油膜振蕩旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜渦動與油膜振蕩的特征油膜渦動與油膜振蕩的特征旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承不同載荷下的油膜振蕩特點油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜渦動與油膜振蕩的特征油膜渦動與油膜振蕩的特征n油膜振蕩的其它特征 油膜振蕩在一階臨界轉速的二倍以上時發(fā)生 一旦發(fā)生振蕩，振幅急劇加大，即使再提高轉速，振幅也不會下降 油膜振蕩時，軸頸中心的渦動頻率為轉

35、子的一階固有頻率 油膜振蕩具有慣性效應慣性效應，升速時產(chǎn)生油膜振蕩的轉速和降速時油膜振蕩消失時的轉速不同 油膜振蕩為正進動，即軸心渦動的方向和轉子旋轉方向相同。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)故障原因故障原因n軸承參數(shù)設計不合理n軸承制造不符合技術要求n安裝不當n油溫或油壓不當n潤滑不良n軸承磨損、疲勞損壞、腐蝕、氣蝕等旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜振蕩的防治措施油膜振蕩的防治措施n設計上盡量避開油膜共振區(qū) (應使避免為2c1)n增加軸承比壓 軸承比壓是指軸

36、瓦工作面上單位面積所承受的載荷 增加軸承比壓，即提高軸承承載能力系數(shù)，增大軸頸偏心率，以提高油膜穩(wěn)定性 常用的方法是減小軸瓦的長度n減小軸承間隙 試驗表明，減小軸承間隙，可提高發(fā)生油膜振蕩的轉速 減小間隙，相當于增大了軸承的偏心率=e/c旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承dlPp 油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜振蕩的防治措施油膜振蕩的防治措施n控制適當?shù)妮S瓦預負荷 軸承的預負荷定義為 對于圓柱軸承，c =Rp-Rs，預負荷為0 預負荷為正值，表示軸瓦內(nèi)表面上的曲率半徑大于軸頸半徑，相當于起到了增大偏心率的作用 橢圓軸承的穩(wěn)定性優(yōu)于圓柱軸承 多油楔軸承的穩(wěn)定

37、性較好spkRRcP1油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)油膜振蕩的防治措施油膜振蕩的防治措施n選用抗振性好的軸承 對于高速轉子，通常采用多油楔可傾瓦軸承n調(diào)整油溫 適當?shù)厣哂蜏?，減小油的黏度，可以增加偏心率 對于已經(jīng)不穩(wěn)定的轉子，降低油溫，增加油膜對轉子渦動的阻尼作用，有時對降低轉子的振幅有利。油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例1n某氣體壓縮機運行期間，蒸汽透平時常有短時強振發(fā)生。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承1#軸承測點頻譜變化趨勢油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例1旋轉機械故障診斷旋轉機械故

38、障診斷油膜軸承油膜軸承測點強振時的波形和頻譜測點振動值較小時的波形與頻譜油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例1n振動特征分析 正常時，機組各測點振動均以工頻成分(143.3Hz)幅值最大，同時存在豐富的低次諧波成分,并有幅值較小但不穩(wěn)定的69.8Hz(相當于0.49)成分存在，時域波形存在單邊削頂現(xiàn)象，呈現(xiàn)動靜件碰磨的特征。 振動異常時振動異常時，工頻及其它低次諧波的幅值基本不變，但透平前后兩端透平前后兩端測點出現(xiàn)很大的測點出現(xiàn)很大的0.49成分，其幅度大大超過了工頻幅值成分，其幅度大大超過了工頻幅值 分頻成分隨轉速改變而改變，與轉速頻率保持分頻成分隨轉速改變而改

39、變，與轉速頻率保持0.49左右的比例關系左右的比例關系 強振時，提純軸心軌跡的重復性明顯變差 隨著強振的發(fā)生，機組聲響明顯異常，有時油溫也明顯升高n診斷意見：故障原因為油膜渦動，建議降低負荷和轉速，然后監(jiān)測運行n生產(chǎn)驗證：機組平穩(wěn)運行到機組大檢修，檢修中將軸瓦形式由原來的圓筒瓦改為橢圓瓦圓筒瓦改為橢圓瓦后，運行一直正常旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例2n某壓縮機組氣壓機在運行過程中軸振動突然報警，軸振動值和軸承座振動值明顯增大。停機檢查發(fā)現(xiàn)零部件無明顯損壞，測量轉子對中數(shù)據(jù)、前后軸承的間隙、瓦背緊力和轉子彎曲度，

40、各項數(shù)據(jù)均符合要求。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承氣壓機軸承振動頻譜油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例2旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承前軸承升速過程振動瀑布圖油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例2n振動特征分析 前后軸承振動頻譜圖均有47Hz低頻峰值存在 觀察升速過程中的三維譜圖，發(fā)現(xiàn)升速到4260r/min時出現(xiàn)半速渦動 隨著轉速的上升，渦動頻率和振幅不斷增加 渦動頻率達到47Hz時不再隨轉速而上升，轉速提高到7500r/min工作轉速時，振動頻率仍為47Hz，但振幅非常大n診斷意見 轉子第一臨

41、界轉速為2820r/min(47Hz)，振動特征與典型的高速輕載轉子的油膜振蕩故障現(xiàn)象完全吻合，建議立即停機檢修n生產(chǎn)驗證 解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸瓦巴氏合金表面發(fā)黑，上瓦有磨損并伴有大量小氣孔，前軸承巴氏合金有部分脫落 更換新軸承后，重啟機組，47Hz低頻分量不再出現(xiàn)旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷油膜軸承油膜軸承旋轉機械典型故障分析旋轉機械典型故障分析l轉子不平衡的故障機理與診斷轉子不平衡的故障機理與診斷l(xiāng)不對中故障機理與診斷不對中故障機理與診斷l(xiāng)油膜軸承的故障機理與診斷油膜軸承的故障機理與診斷l(xiāng)旋轉失速與喘振故障機理與診斷旋轉失速與喘振故障機理與診斷l(xiāng)動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機

42、理與診斷l(xiāng)轉子支承部件松動的故障機理與診斷轉子支承部件松動的故障機理與診斷l(xiāng)轉軸裂紋的故障機理與診斷轉軸裂紋的故障機理與診斷旋轉失速與喘振的故障機理與診斷旋轉失速與喘振的故障機理與診斷l(xiāng)概述概述n離心式、軸流式的風機、壓縮機，因設計工況范圍窄、結構設計不合理等因素，使氣流在機器內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的運動氣流在機器內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的運動，引起流道內(nèi)和管道內(nèi)的氣流壓力脈動，從機電導致機器和管道的強烈振動。n氣流不穩(wěn)定現(xiàn)象主要表現(xiàn)的故障形式為 旋轉失速 喘振n旋轉失速旋轉失速和喘振喘振是高速離心壓縮機特有的一種振動故障n故障是由于流體流動分離造成，設備本身無明顯結構缺陷，因而不需要停工檢修，通過調(diào)節(jié)流量即可使振

43、動減到允許值 因此，更能體現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢更能體現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢n喘振會對機器造成很大危害，嚴重時會導致轉子彎曲，聯(lián)軸器損壞旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振氣體流動分離氣體流動分離l氣流脈動力氣流脈動力主要來自主要來自氣體流氣體流動分離動分離l幾個基本概念幾個基本概念n速度三角形 實際流動模式：三元流動 簡單分析時：一元流動 流體一方面相對于葉面流動，另一方面又隨葉輪轉動，流體真正流體真正的流動為兩者的矢量和的流動為兩者的矢量和，即速度三角形 為防止氣流沖擊，葉片的入口安入口安裝角應與入口氣流角相等裝角應與入口氣流角相等。出口氣流角則由出口安裝角決定。 流量

44、減小流量減小時，氣流絕對速度c變小，氣流相對速度角速度角也將隨之減小減小。氣體流動分離氣體流動分離l幾個基本概念幾個基本概念n收斂流動和擴壓流動 氣流流動方向由高壓流向低壓高壓流向低壓，稱為收斂流動，即減壓 反之，稱為擴壓流動n主流區(qū)和邊界層區(qū) 由于氣體具有粘性，在靠近流道壁面相當薄的范圍內(nèi)，氣流受壁面粘滯，流速很快降低到零，在這一薄層中，速度速度梯度極大梯度極大，稱為邊界層邊界層 邊界層外的流動區(qū)域，速度分布比較均勻速度分布比較均勻，稱為主流區(qū)主流區(qū)n沖角 葉片安裝角與進口氣流方向角之差稱為沖角 沖角是氣流方向與葉片弧線前緣切線間的夾角氣體流動分離氣體流動分離l氣流分離的原因氣流分離的原因n

45、在氣流擴壓流動擴壓流動的過程中，由于主流區(qū)速度逐漸減弱，不足以帶動邊界層氣體向前流動，致使邊邊界層在流動方向的壓差作用下倒界層在流動方向的壓差作用下倒流流，而主流區(qū)仍維持其流向，從而形成旋渦(分離)。n即使是收斂流動收斂流動，也可能在局部區(qū)域存在擴壓區(qū)。n由于彎管內(nèi)流動的曲率作用，外外壁彎曲處壓力高、速度低，內(nèi)壁壁彎曲處壓力高、速度低，內(nèi)壁彎曲處壓力低、速度高彎曲處壓力低、速度高。因此，彎管前半部外壁和后半部內(nèi)壁均為局部擴壓區(qū)。氣體流動分離氣體流動分離l由葉輪入口氣流沖擊造成的分離由葉輪入口氣流沖擊造成的分離n沖角的變化沖角的變化將導致氣流對葉片的沖擊，使葉片入口附近產(chǎn)生葉片入口附近產(chǎn)生局部擴

46、壓區(qū)局部擴壓區(qū)n葉片的工作面與非工作面n氣流流量減小時流量減小時，沖角為正，凹面產(chǎn)生氣流分離凹面產(chǎn)生氣流分離，流量增大流量增大時，沖角變負，凸面產(chǎn)生氣流分離凸面產(chǎn)生氣流分離。旋轉失速的機理與特征旋轉失速的機理與特征l旋轉失速的機理旋轉失速的機理n首先由H.W.Emmons在1995年提出n壓縮機在正常流量下正常流量下工作時，氣體進入葉輪的方向1與葉片進口安裝角一致s，氣體可以平穩(wěn)地進入葉輪氣體可以平穩(wěn)地進入葉輪。n當進入葉輪的氣體流量小于額定流量流量小于額定流量時， 1與s不一致，在葉片凹面附近形成旋渦葉片凹面附近形成旋渦n由旋渦組成的氣流堵塞團(失速團或失速區(qū)失速區(qū))，將沿著葉輪旋轉的反方向

47、在各個流道中傳播反方向在各個流道中傳播。n失速區(qū)在反方向傳播速度小于小于葉輪的旋轉速度。但從葉輪之外的絕對參考系絕對參考系來看，失速區(qū)還是沿著葉輪旋轉方向轉動失速區(qū)還是沿著葉輪旋轉方向轉動。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振旋轉失速的機理與特征旋轉失速的機理與特征l旋轉失速頻率旋轉失速頻率n經(jīng)驗公式nVs：旋轉失速區(qū)的傳播速度nQ0p：發(fā)生旋轉失速時的實際流量nQ0：壓縮機設計工況流量nu：轉子的周向速度n據(jù)此公式計算出的旋轉失速區(qū)傳播速度約為轉子旋轉速度的0.30.45旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振uQQVps005 . 0旋轉失速的機

48、理與特征旋轉失速的機理與特征l旋轉失速的振動特征旋轉失速的振動特征n分頻n同時存在和(-)兩個頻率成份n全息譜工頻橢圓與脫離團橢圓形狀相似，旋轉方向相反n振動隨負荷變化、流量變化關系明顯n振動隨轉速、壓力變化而變化l故障原因故障原因n工作流量比設計流量小n入口過濾器堵塞、氣體流道有異物阻塞旋轉失速的診斷旋轉失速的診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n某煉鐵廠廢氣風機旋轉失速n風機2一直工作正常。風機1開啟后起初運行平穩(wěn)，一段時間(約半小時)會因振動超過停機限而跳閘。n每次啟動風機1都有相同的現(xiàn)象。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振旋轉失速的診斷旋轉失速的診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n風機

49、1每次啟動后初期運行穩(wěn)定，但經(jīng)歷一段時間以后就會因振動過大而造成跳閘，可以基本排除因機械故障造成的跳閘基本排除因機械故障造成的跳閘。n風機流體類故障大部分是由于進風口氣流不暢或氣量不足等原因所致，出風口的改造效果并不明顯出風口的改造效果并不明顯。 旋轉失速的診斷旋轉失速的診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例f1=7.42Hzf2=8.72Hzf1+f2=16.14Hz旋轉失速的診斷旋轉失速的診斷l(xiāng)診斷案例診斷案例n生產(chǎn)驗證n管道直徑1m左右，在距離風機1氣體入口約等于1m處有一較大的彎道。n根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，為保證氣流順暢，氣流入口距離彎道的距離應大于1.5倍管道直徑。旋轉失速的診斷旋轉失速的診斷l(xiāng)旋轉失速與油

50、膜振蕩的故障甄別旋轉失速與油膜振蕩的故障甄別區(qū)別內(nèi)容區(qū)別內(nèi)容旋轉失速旋轉失速油膜振蕩油膜振蕩振動特征頻率與工作轉速的關系振動特征頻率隨轉子工作轉速變化油膜振蕩發(fā)生后，特征頻率不隨轉速變化振動值與機器進口流量的關系振動強烈程度隨流量改變而變化振動強烈程度不隨流量變化壓力脈動頻率的特點壓力脈動頻率與管網(wǎng)容積有關，非常低壓力脈動幅值很小或不存在，頻率與轉子固有頻率相近軸振動與機殼振動情況軸振動不太高時，機殼振動已十分明顯軸振動十分劇烈，但機殼振動有時卻并不十分大喘振的機理與故障特征喘振的機理與故障特征l喘振是旋轉失速的進一步發(fā)展喘振是旋轉失速的進一步發(fā)展l喘振的故障特征喘振的故障特征n壓縮機接近或進

51、入喘振工況時，缸體和軸承都會發(fā)生強烈的振動，其振幅要比正常運行時大大增加n喘振頻率一般較低，通常為130Hzn壓縮機在穩(wěn)定工況下運行時，其出口壓力和進口流量變化不大，所測得的數(shù)據(jù)在平均值附近波動，幅度很??；當接近或接近或進入喘振工況時進入喘振工況時，出口壓力和進口流量的變化都很大出口壓力和進口流量的變化都很大，會發(fā)生周期性大幅度的脈動，有時甚至會出現(xiàn)氣體從壓縮機進口倒流倒流的現(xiàn)象n壓縮機在穩(wěn)定運轉時，其噪聲較小且是連續(xù)性的；當接近喘振工況時，在氣流管道中，氣流發(fā)出的噪聲時高時低噪聲時高時低，產(chǎn)生周期性變化；當進入喘振工況時，噪聲劇增，甚至有爆聲出現(xiàn)。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷旋轉失速與喘

52、振旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振旋轉失速與喘振l旋轉失速與喘振的治理措施旋轉失速與喘振的治理措施n開大回流閥，保證入口流量和壓力n調(diào)整機組轉速，嚴格遵循“降速先降壓、升壓先升速”的操作原則n檢查入口冷卻器，保證入口溫度不超過允許值n檢查入口濾網(wǎng)、流道、清理堵塞的異物n保證出口暢通，出口壓力不高于設計值動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機理與診斷l(xiāng)轉子與靜止件摩擦的分類轉子與靜止件摩擦的分類n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 偶然性或周期性的局部碰磨局部碰磨 轉子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至發(fā)生360的全周向接觸摩擦全周向接觸摩擦n軸向摩擦：轉子在軸向與靜止件接觸l故

53、障原因故障原因n設計原因n制造原因n安裝維修n操作運行n狀態(tài)劣化旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦徑向摩擦徑向摩擦l局部動靜件碰磨的故障特征局部動靜件碰磨的故障特征n轉子剛度在接觸與非接觸兩者之間變化，變化的頻率就是轉轉子渦動頻率子渦動頻率。n轉子橫向自由振動與強迫的旋轉運動、渦動運動疊加在一起，會產(chǎn)生一些特有的、復雜的振動響應頻率。 不平衡引起的轉速頻率 摩擦振動的非線性性，引起高次諧波(2、3) 非線性性還引起低次諧波/i(i=2,3,4) 重摩擦時，i=2；輕摩擦時，i=2,3,4旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦徑向摩擦徑向摩擦l動靜件摩擦接觸弧增大

54、時的故障特征動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征n動靜件間具有很大的摩擦力，可使轉子由正向渦動變?yōu)榉聪蛘驕u動變?yōu)榉聪驕u動渦動n時域波形出現(xiàn)單邊單邊“削波削波”n頻譜上出現(xiàn)渦動頻率與旋轉頻率的和頻和頻與差頻差頻，即會產(chǎn)生(n n )的頻率成分旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦局部摩擦削波效應摩擦產(chǎn)生的組合頻率徑向摩擦徑向摩擦l動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征n剛開始碰摩階段，旋轉頻率成分幅值較高(不平衡)，二次諧波必大于三次諧波n隨摩擦接觸弧的增加，由于摩擦接觸的附加支撐作用，旋轉頻率幅值下降，二、三次諧波幅值二、三次諧波幅值由于附加的非線性作用而

55、有所增加增加n轉子在超過臨界轉速時，若發(fā)生全摩擦全摩擦，可能出現(xiàn)轉子的完全失穩(wěn)，振動響應中具有很高的亞異步成分亞異步成分，一般為轉子發(fā)生摩擦時的一階自振頻率；此外，會出現(xiàn)旋轉頻率和振動頻率之間的和差頻率，高次諧波消失。n利用示波器監(jiān)測轉子的進動方向，若進動方向由正向變成反正向變成反向，則發(fā)生了全摩擦接觸向，則發(fā)生了全摩擦接觸。旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦軸向摩擦軸向摩擦l振動特征振動特征n轉子與靜止件發(fā)生軸向摩擦時，轉子的振動特征幾乎與正常狀況一致，沒有明顯的異常特征n系統(tǒng)阻尼的變化可作為診斷軸向摩擦的識別特征n摩擦會造成功耗上升和效率下降，同時局部會有溫升，因此工藝參

56、數(shù)對轉子與靜止件軸向摩擦的故障診斷非常重要 旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n某大型透平壓縮機組，在開車啟動過程中發(fā)生異常振動，導致無法升速旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦壓縮機振動頻譜圖與軸心軌跡動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機理與診斷l(xiāng)診斷實例診斷實例n振動特征分析 振動波形有削波現(xiàn)象 頻譜圖中有豐富的次諧波及高頻諧波 軸心軌跡的渦動方向為反向渦動n診斷意見 機組在升速過程中發(fā)生了嚴重摩擦故障n處理措施 由于機組振動值非常高，表明內(nèi)部動靜件摩擦比較嚴重，為安全起見，決定

57、停機拆檢n生產(chǎn)驗證 解體檢修發(fā)現(xiàn)，機組轉子彎曲，動平衡精度嚴重超差，在升速過程中因振動大造成轉子與密封之間摩擦。不僅密封損壞，且轉子嚴重偏磨旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦動靜件摩擦的故障機理與診斷動靜件摩擦的故障機理與診斷l(xiāng)小結小結旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷動靜件摩擦動靜件摩擦動靜件摩擦故障原因及對策支承松動的故障機理與診斷支承松動的故障機理與診斷l(xiāng)支承部件連接松動支承部件連接松動n指系統(tǒng)結合面存在間隙或連接剛度不足n造成機械阻尼偏低，機組振動加大l主要原因主要原因n支承系統(tǒng)結合面的緊力不足n在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙n固定螺栓強度不足n缺乏防松措施支承松動的故障機理與診斷支承松動的故障機理與診斷l(xiāng)故障機理故障機理n支承部件一旦松動，會使連接剛度下降，機械阻尼降低n典型轉子支承系統(tǒng)，設其右端軸承配合松動，間隙量為旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷支承部件松動支承部件松動)()()()()(000000CxkCCxCkxCxkCxFQxFxkxmx 轉子的運動方程為彈性恢復力支承松動的故障機理與診斷支承松動的故障機理與診斷l(xiāng)故障機理故障機理旋轉機械故障診斷旋轉機械故障診斷支承部件松動支承部件松動設轉子靜變形bbnnbNntinxnxCCCemkRmgCnneQQ00/), 3 , 2 , 1 ,21,31, 1(轉子固有頻