旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷

1、徐小輝徐小輝 1611100325旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)故障類型大概有以下幾種 （1）轉(zhuǎn)子的振動(dòng)故障 轉(zhuǎn)子組件是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部分，由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的故障又分為轉(zhuǎn)子的不平衡、轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸器不對(duì)中等故障。旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、轉(zhuǎn)配因素以及運(yùn)行中的沖蝕和沉積等因素的影響，至使其質(zhì)量中心和旋轉(zhuǎn)中心在一定程度上的偏心距。靜不平衡的轉(zhuǎn)子由于偏心距較大，表現(xiàn)出更為強(qiáng)烈的動(dòng)不平衡振動(dòng)。解決動(dòng)平衡問(wèn)題可以在轉(zhuǎn)子安裝之前做好平衡工作，但現(xiàn)在越來(lái)越多的是使用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀，可以省去轉(zhuǎn)子安裝與拆卸的不便，尤其對(duì)于大型轉(zhuǎn)子更為方便?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀可以在

2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下直接計(jì)算出重量的偏差大小和角度，解決轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀，可以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下直接計(jì)算出重量的 偏差大小和角度旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械，典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械有汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、離心式和軸流式壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等，廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金和航空航天等部門。 旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要的振動(dòng)故障有不平衡、不對(duì)中、碰摩和松動(dòng)等，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械一般安裝有振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)和故障診斷系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀可以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下直接計(jì)算出重量的偏差大小和角度，解決轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸不對(duì)中和軸系不對(duì)中，軸承不對(duì)中本身不會(huì)引起振動(dòng)，它影響軸承的載荷分布、油

3、膜形態(tài)等運(yùn)行狀況。一般情況下，轉(zhuǎn)子不對(duì)中都是指軸系不對(duì)中，故障原因在聯(lián)軸器處。引起軸系不對(duì)中有幾方面的原因：安裝使用中對(duì)中超差；軸承座熱膨脹不均勻；機(jī)殼變形或移位；地基不均勻下沉；轉(zhuǎn)子彎曲，同時(shí)產(chǎn)生不平衡和對(duì)中不良。解決不對(duì)中問(wèn)題較為方便的是使用激光對(duì)中儀進(jìn)行對(duì)中分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)子軸系的位置調(diào)整，解決不對(duì)中問(wèn)題（2）轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)故障 轉(zhuǎn)軸彎曲：設(shè)備停用一段時(shí)間后重新開機(jī)時(shí)，常常會(huì)遇到振動(dòng)過(guò)大甚至無(wú)法開機(jī)的情況。這多半是設(shè)備停用后產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子軸彎曲的故障。轉(zhuǎn)子彎曲有永久性彎曲和暫時(shí)性彎曲兩種情況。永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸成弓形。造成永久性彎曲的原因有設(shè)計(jì)制造缺陷、長(zhǎng)期停放方法不當(dāng)、熱態(tài)停機(jī)時(shí)未及

4、時(shí)盤車或遭涼水急冷所致。臨時(shí)性彎曲指可恢復(fù)的彎曲。造成臨時(shí)性彎曲的原因有負(fù)載過(guò)大、開機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不充分、升速過(guò)快導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱變形不均勻等。轉(zhuǎn)軸橫向裂紋：轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動(dòng)響應(yīng)與所在位置、裂紋深度及受力的情況等因素有極大的關(guān)系，因此所表現(xiàn)出的形式也是多樣的。在一般情況下，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周，裂紋總會(huì)發(fā)生張合。轉(zhuǎn)軸的剛度不對(duì)稱，從而引發(fā)非線性振動(dòng)，能識(shí)別的振動(dòng)主要是123倍頻分量。 （3）其他原因引起的振動(dòng)故障 連接松動(dòng)、油膜渦動(dòng)及振蕩、磨碰、喘振等。以上是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)故障類型，我們?cè)谟龅叫D(zhuǎn)機(jī)械故障時(shí)，首先用振動(dòng)分析儀進(jìn)行分析，確定振動(dòng)原因，再根據(jù)振動(dòng)原因?qū)ΠY下藥，分析出解決的辦法。當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障

5、是比較復(fù)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(dòng)分析人員有足夠的經(jīng)驗(yàn)。 當(dāng)前，世界各工業(yè)國(guó)家的設(shè)備維修體制正從預(yù)防維修制向預(yù)知維修制發(fā)展。預(yù)知維修制也稱預(yù)測(cè)維修制，其基礎(chǔ)是設(shè)備診斷技術(shù)，即設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)。這是一種人類醫(yī)學(xué)向設(shè)備工程引渡的專門技術(shù)，把研究故障機(jī)理的故障物理學(xué)同現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行判斷，對(duì)設(shè)備的未來(lái)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的不解體診斷，為設(shè)備的維修設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的依據(jù)，避免了設(shè)備的過(guò)度維修，以及由此而產(chǎn)生的設(shè)備精度下降和額外的停機(jī)損失，節(jié)省了維修的人力和物力，有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此，各國(guó)對(duì)其投了大量的人力、物力進(jìn)行開發(fā)研究。我國(guó)國(guó)務(wù)院

6、發(fā)布的全民所有制工業(yè)交通企業(yè)設(shè)備管理?xiàng)l例中指出：“企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極采用先進(jìn)的設(shè)備管理方法和維修技術(shù)，采用以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修方法，不斷提高設(shè)備管理和維修技術(shù)現(xiàn)代化水平”。這清楚地說(shuō)明，我國(guó)正大力開展設(shè)備診斷技術(shù)的開發(fā)、研究、應(yīng)用，盡快縮短在該領(lǐng)域同工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的差距，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的綜合管理。 目前常用的機(jī)械故障的診斷方法有一下幾種：（1）振動(dòng)檢測(cè)診斷法 設(shè)備的零部件、整機(jī)都有不同程度的振動(dòng)。機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)往往會(huì)影響其工作精度，加劇設(shè)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(jī)械設(shè)備的振動(dòng)將更加劇烈，如此惡性循環(huán)，直至設(shè)備發(fā)生故障、破壞。 設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，常表現(xiàn)為振動(dòng)頻率的變化，

7、通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)的頻率、轉(zhuǎn)數(shù)、振動(dòng)的速度、加速度、位移量、相位等參數(shù)，并進(jìn)行分析，從中可以找出產(chǎn)生振動(dòng)變化的原因。具有實(shí)用可靠,判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)。振動(dòng)分析法主要采用時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)序分析、時(shí)頻域分析等方法來(lái)分析所采集的振動(dòng)信。振動(dòng)檢測(cè)診斷法仍是當(dāng)今診斷技術(shù)的主題，是最常用的診斷方法，具有實(shí)用可靠,判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)。（2）噪聲檢測(cè)診斷法噪聲檢測(cè)診斷法就是以機(jī)器設(shè)備運(yùn)行中的噪聲作為信息源，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)噪聲參數(shù)的變化特征判別設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)輻射出一定能量的噪聲。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，其輻射的噪聲信號(hào)也往往會(huì)發(fā)生改變，例如噪聲級(jí)的加大，噪聲信號(hào)頻率的改變等等。同時(shí)，由于可以十

8、分方便地對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行非接觸式測(cè)量，因此利用噪聲信號(hào)對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行故障診斷是一種可行、有效的方法。此法的本質(zhì)與振動(dòng)檢測(cè)診斷法是一致的，因?yàn)樵肼曋饕怯烧駝?dòng)產(chǎn)生的。此法雖簡(jiǎn)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(cè)診斷法溫度檢測(cè)診斷法即以可觀測(cè)的機(jī)械零件的溫度作為信息源，在機(jī)器設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)溫度參數(shù)的變化特征判別設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一方面，零件的振動(dòng)可以影響溫度的變化；另一方面，溫度的變化也會(huì)使旋轉(zhuǎn)件的振動(dòng)進(jìn)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(guān)系，即溫度信號(hào)中隱含著其它故障診斷信號(hào)的信息。溫度檢測(cè)法并不是單一靠檢測(cè)溫度來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷,跟其他技術(shù)方法相結(jié)合就能更方便地應(yīng)用于工程實(shí)踐中。（4）聲發(fā)射檢測(cè)診斷法材料中由于能量從局部源快速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（acoustic emission，簡(jiǎn)稱AE）。用儀器探測(cè)、記錄、分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射檢測(cè)（acoustic emission testing 簡(jiǎn)稱AET）技術(shù)聲發(fā)射技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)11，如適用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控檢測(cè)，且只顯示和記錄擴(kuò)展的缺陷，與缺陷尺寸無(wú)關(guān)；對(duì)擴(kuò)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(cè)效果；受材料的性能和組織的影響小；方法比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)