旋轉機械故障診斷

1、徐小輝徐小輝 1611100325旋轉機械的振動故障類型大概有以下幾種 （1）轉子的振動故障 轉子組件是旋轉機械的核心部分，由轉軸及固定裝上的各類盤狀零件（如葉輪、齒輪、聯(lián)軸器、軸承等）所組成。轉子的故障又分為轉子的不平衡、轉子與聯(lián)軸器不對中等故障。旋轉機械轉子由于受材料的質量分布、加工誤差、轉配因素以及運行中的沖蝕和沉積等因素的影響，至使其質量中心和旋轉中心在一定程度上的偏心距。靜不平衡的轉子由于偏心距較大，表現(xiàn)出更為強烈的動不平衡振動。解決動平衡問題可以在轉子安裝之前做好平衡工作，但現(xiàn)在越來越多的是使用現(xiàn)場動平衡儀，可以省去轉子安裝與拆卸的不便，尤其對于大型轉子更為方便?，F(xiàn)場動平衡儀可以在

2、轉子旋轉的狀態(tài)下直接計算出重量的偏差大小和角度，解決轉子不平衡問題現(xiàn)場動平衡儀，可以在轉子旋轉的狀態(tài)下直接計算出重量的 偏差大小和角度旋轉機械是指主要依靠旋轉動作完成特定功能的機械，典型的旋轉機械有汽輪機、燃氣輪機、離心式和軸流式壓縮機、風機、泵、水輪機、發(fā)電機和航空發(fā)動機等，廣泛應用于電力、石化、冶金和航空航天等部門。 旋轉機械主要的振動故障有不平衡、不對中、碰摩和松動等，大型旋轉機械一般安裝有振動監(jiān)測保護和故障診斷系統(tǒng)。現(xiàn)場動平衡儀可以在轉子旋轉的狀態(tài)下直接計算出重量的偏差大小和角度，解決轉子不平衡問題轉子不對中包括軸不對中和軸系不對中，軸承不對中本身不會引起振動，它影響軸承的載荷分布、油

3、膜形態(tài)等運行狀況。一般情況下，轉子不對中都是指軸系不對中，故障原因在聯(lián)軸器處。引起軸系不對中有幾方面的原因：安裝使用中對中超差；軸承座熱膨脹不均勻；機殼變形或移位；地基不均勻下沉；轉子彎曲，同時產生不平衡和對中不良。解決不對中問題較為方便的是使用激光對中儀進行對中分析，根據(jù)分析結果進行轉子軸系的位置調整，解決不對中問題（2）轉軸的振動故障 轉軸彎曲：設備停用一段時間后重新開機時，常常會遇到振動過大甚至無法開機的情況。這多半是設備停用后產生了轉子軸彎曲的故障。轉子彎曲有永久性彎曲和暫時性彎曲兩種情況。永久性彎曲是指轉子軸成弓形。造成永久性彎曲的原因有設計制造缺陷、長期停放方法不當、熱態(tài)停機時未及

4、時盤車或遭涼水急冷所致。臨時性彎曲指可恢復的彎曲。造成臨時性彎曲的原因有負載過大、開機運行時暖機不充分、升速過快導致轉子熱變形不均勻等。轉軸橫向裂紋：轉軸橫向裂紋的振動響應與所在位置、裂紋深度及受力的情況等因素有極大的關系，因此所表現(xiàn)出的形式也是多樣的。在一般情況下，轉軸每轉一周，裂紋總會發(fā)生張合。轉軸的剛度不對稱，從而引發(fā)非線性振動，能識別的振動主要是123倍頻分量。 （3）其他原因引起的振動故障 連接松動、油膜渦動及振蕩、磨碰、喘振等。以上是旋轉機械的振動故障類型，我們在遇到旋轉機械故障時，首先用振動分析儀進行分析，確定振動原因，再根據(jù)振動原因對癥下藥，分析出解決的辦法。當然，旋轉機械故障

5、是比較復雜的，往往出現(xiàn)幾種原因共同發(fā)生的狀況，這就需要振動分析人員有足夠的經驗。 當前，世界各工業(yè)國家的設備維修體制正從預防維修制向預知維修制發(fā)展。預知維修制也稱預測維修制，其基礎是設備診斷技術，即設備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術。這是一種人類醫(yī)學向設備工程引渡的專門技術，把研究故障機理的故障物理學同現(xiàn)代信號處理技術結合起來，對設備的現(xiàn)狀進行判斷，對設備的未來狀態(tài)進行預測，實現(xiàn)設備的不解體診斷，為設備的維修設計提供了科學的依據(jù)，避免了設備的過度維修，以及由此而產生的設備精度下降和額外的停機損失，節(jié)省了維修的人力和物力，有顯著的技術經濟效益。因此，各國對其投了大量的人力、物力進行開發(fā)研究。我國國務院

6、發(fā)布的全民所有制工業(yè)交通企業(yè)設備管理條例中指出：“企業(yè)應當積極采用先進的設備管理方法和維修技術，采用以設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的設備維修方法，不斷提高設備管理和維修技術現(xiàn)代化水平”。這清楚地說明，我國正大力開展設備診斷技術的開發(fā)、研究、應用，盡快縮短在該領域同工業(yè)先進國家的差距，實現(xiàn)設備的綜合管理。 目前常用的機械故障的診斷方法有一下幾種：（1）振動檢測診斷法 設備的零部件、整機都有不同程度的振動。機械設備的振動往往會影響其工作精度，加劇設備的磨損，加速疲勞破壞；而隨著磨損的增加和疲勞損傷的瘇，機械設備的振動將更加劇烈，如此惡性循環(huán)，直至設備發(fā)生故障、破壞。 設備發(fā)生故障時，常表現(xiàn)為振動頻率的變化，

7、通過檢測振動的頻率、轉數(shù)、振動的速度、加速度、位移量、相位等參數(shù)，并進行分析，從中可以找出產生振動變化的原因。具有實用可靠,判斷準確的特點。振動分析法主要采用時域分析、頻域分析、時序分析、時頻域分析等方法來分析所采集的振動信。振動檢測診斷法仍是當今診斷技術的主題，是最常用的診斷方法，具有實用可靠,判斷準確的特點。（2）噪聲檢測診斷法噪聲檢測診斷法就是以機器設備運行中的噪聲作為信息源，在設備運行過程中，通過噪聲參數(shù)的變化特征判別設備的運行狀態(tài)。在機器設備的運行過程中，會輻射出一定能量的噪聲。當發(fā)生故障時，其輻射的噪聲信號也往往會發(fā)生改變，例如噪聲級的加大，噪聲信號頻率的改變等等。同時，由于可以十

8、分方便地對噪聲信號進行非接觸式測量，因此利用噪聲信號對機器設備進行故障診斷是一種可行、有效的方法。此法的本質與振動檢測診斷法是一致的，因為噪聲主要是由振動產生的。此法雖簡便，但易受環(huán)境噪聲影響，因此大都采用小波降噪。（3）溫度檢測診斷法溫度檢測診斷法即以可觀測的機械零件的溫度作為信息源，在機器設備運行過程中，通過溫度參數(shù)的變化特征判別設備的運行狀態(tài)。一方面，零件的振動可以影響溫度的變化；另一方面，溫度的變化也會使旋轉件的振動進一步加劇。此外，其它故障類型和溫度變化之間也具有某種確定的關系，即溫度信號中隱含著其它故障診斷信號的信息。溫度檢測法并不是單一靠檢測溫度來對設備進行故障診斷,跟其他技術方法相結合就能更方便地應用于工程實踐中。（4）聲發(fā)射檢測診斷法材料中由于能量從局部源快速釋放而產生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（acoustic emission，簡稱AE）。用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術稱為聲發(fā)射檢測（acoustic emission testing 簡稱AET）技術聲發(fā)射技術具有許多優(yōu)點11，如適用于實時動態(tài)監(jiān)控檢測，且只顯示和記錄擴展的缺陷，與缺陷尺寸無關；對擴展的缺陷具有很高的靈敏度；整體性；缺陷所處位置和方向并不影響聲發(fā)射的檢測效果；受材料的性能和組織的影響?。环椒ū容^簡單，現(xiàn)場聲發(fā)射檢測