機(jī)械故障診斷技術(shù)6_旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷

1、第六章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷61 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征及信號(hào)特點(diǎn)6.1.1 6.1.1 轉(zhuǎn)子特性轉(zhuǎn)子特性轉(zhuǎn)子組件轉(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)軸節(jié)、軸承等）所組成。 從動(dòng)力學(xué)角度分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動(dòng)頻率低于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子，如電動(dòng)機(jī)、中小型離心式風(fēng)機(jī)等。柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動(dòng)頻率高于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為柔性轉(zhuǎn)子，如燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子。在工程上，我們也把對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)代的大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，為了提高單位體積的做功能力，一般均將轉(zhuǎn)動(dòng)部件做成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的柔

2、性轉(zhuǎn)子(工作轉(zhuǎn)速高于其固有頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速)，采用滑動(dòng)軸承支撐。由于滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承具有彈性和阻尼，因此，它的作用遠(yuǎn)不止是作為轉(zhuǎn)子的承載元件，而且已成為轉(zhuǎn)子動(dòng)力系統(tǒng)的一部分。在考慮到滑動(dòng)軸承的作用后，轉(zhuǎn)子在考慮到滑動(dòng)軸承的作用后，轉(zhuǎn)子軸承系軸承系統(tǒng)的固有振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和穩(wěn)定特性就和單個(gè)振動(dòng)體不統(tǒng)的固有振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和穩(wěn)定特性就和單個(gè)振動(dòng)體不同了同了。柔性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速由于柔性轉(zhuǎn)子在高于其固有頻率的轉(zhuǎn)速下工作，所以在起、停車過(guò)程中，它必定要通過(guò)固有頻率這個(gè)位置。此時(shí)機(jī)組將因共振而發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，而在低于或高于固有頻率轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)組的振動(dòng)是一般的強(qiáng)迫振動(dòng)，幅值都不會(huì)太大，共振點(diǎn)共振點(diǎn)是一個(gè)臨界點(diǎn)

3、。故此，機(jī)組發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速也被稱之為臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個(gè)，它與系統(tǒng)的自由度數(shù)目有關(guān)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個(gè)，它與系統(tǒng)的自由度數(shù)目有關(guān)。實(shí)際情況表明：帶有一個(gè)轉(zhuǎn)子的軸系，可簡(jiǎn)化成具有一個(gè)自由度的彈性系統(tǒng)，有一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)軸上帶有二個(gè)轉(zhuǎn)子，可簡(jiǎn)化成二個(gè)自由度系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)有二個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，依次類推。其中轉(zhuǎn)速最小的那個(gè)臨界轉(zhuǎn)速稱為一階臨界轉(zhuǎn)速nc1，比之大的依次叫做二階臨界轉(zhuǎn)速nc2、三階臨界轉(zhuǎn)速nc3。工程上有實(shí)際意義的主要是前幾階主要是前幾階，過(guò)高的臨界轉(zhuǎn)速已超出了轉(zhuǎn)子可達(dá)的工作轉(zhuǎn)速范圍。臨界轉(zhuǎn)速的變動(dòng)為了保證大機(jī)組能夠安全平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸系轉(zhuǎn)速應(yīng)處于該軸系各臨界轉(zhuǎn)速的一定

4、范圍之外，一般要求：剛性轉(zhuǎn)子 n0.75 nc1柔性轉(zhuǎn)子 1.4 nc1 n 0.7 nc2式中，nc1、nc2分別為軸系的一階、二階臨界轉(zhuǎn)速。機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速可由產(chǎn)品樣本查到或在起停車過(guò)程中由振動(dòng)測(cè)試獲取。需指出的是需指出的是，樣本提供的臨界轉(zhuǎn)速和機(jī)組實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速可能不同，因?yàn)橄到y(tǒng)的固有頻率受到種種因素影響會(huì)發(fā)生改變。設(shè)備故障診斷人員應(yīng)該了解影響臨界轉(zhuǎn)速改變的可能原因。一般地說(shuō)一般地說(shuō)，一臺(tái)給定的設(shè)備，除非受到損壞，其結(jié)構(gòu)不會(huì)有太大的變化，因而其質(zhì)量分布、軸系剛度系數(shù)都是固定的，其固有頻率也應(yīng)是一定的。但實(shí)際上但實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)變動(dòng)的情況還是很多的，最常遇到的是換瓦，有時(shí)是

5、更換轉(zhuǎn)子，不可避免的是設(shè)備維修安裝后未能準(zhǔn)確復(fù)位等等，都會(huì)影響到臨界轉(zhuǎn)速的改變。多數(shù)情況下多數(shù)情況下，這種臨界轉(zhuǎn)速的改變量不大，處在規(guī)定必須避開的轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，因而被忽略。 612 轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定與失穩(wěn)：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定與失穩(wěn)：轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指轉(zhuǎn)子在受到某種小干擾擾動(dòng)后能否隨時(shí)間的推移而恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力，也就是說(shuō)擾動(dòng)響應(yīng)能否隨時(shí)間增加而消失。如果響應(yīng)隨時(shí)間增加而消失，則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是穩(wěn)定穩(wěn)定的。若響應(yīng)隨時(shí)問(wèn)增加，則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)就失穩(wěn)失穩(wěn)了。油膜渦動(dòng)與油膜振蕩：油膜渦動(dòng)與油膜振蕩：在瓦隙較大的情況下，轉(zhuǎn)子常會(huì)因不平衡等原因而偏離其轉(zhuǎn)動(dòng)中心，致使油膜合力與載荷不能平衡，就會(huì)

6、引起油膜渦動(dòng)油膜渦動(dòng)。油膜渦動(dòng)是一種比較典型的失穩(wěn)。機(jī)組的穩(wěn)定性能在很大程度上取決于滑動(dòng)軸承的剛度和阻尼剛度和阻尼。當(dāng)系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)，系統(tǒng)具有抑制作用，振動(dòng)逐漸衰減。反之系統(tǒng)具有負(fù)阻尼時(shí)，油膜渦動(dòng)就會(huì)發(fā)展為油膜振蕩油膜渦動(dòng)就會(huì)發(fā)展為油膜振蕩。油膜渦動(dòng)與油膜振蕩都是油膜承載壓力波動(dòng)油膜承載壓力波動(dòng)的反映，表現(xiàn)為軸的振動(dòng)表現(xiàn)為軸的振動(dòng)。（1）油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的發(fā)生條件油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的發(fā)生條件 只發(fā)生在使用壓力油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承上。在半潤(rùn)滑軸 承上不發(fā)生。 油膜振蕩只發(fā)生在轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速的設(shè)備上。（2）油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的信號(hào)特征油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的信號(hào)特征 油膜渦動(dòng)的振動(dòng)頻率隨

7、轉(zhuǎn)速變化，與轉(zhuǎn)頻保持 f=（0.430.48）fn。 油膜振蕩的振動(dòng)頻率在臨界轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的固有頻率附 近，不隨轉(zhuǎn)速變化。 兩者的振動(dòng)隨油溫變化明顯。（3）油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的振動(dòng)特點(diǎn)油膜渦動(dòng)與油膜振蕩的振動(dòng)特點(diǎn) 油膜渦動(dòng)的軸心軌跡軸心軌跡是由基頻與半速渦動(dòng)頻率疊加成的雙雙橢圓，較穩(wěn)定橢圓，較穩(wěn)定。 油膜振蕩是自激振蕩自激振蕩，維持振動(dòng)的能量是轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)中供應(yīng)的，具有慣性效應(yīng)。由于有失穩(wěn)趨勢(shì)，導(dǎo)致摩擦與碰撞，因此軸心軌跡不規(guī)則軸心軌跡不規(guī)則，波形幅度不穩(wěn)定，相位突變波形幅度不穩(wěn)定，相位突變。（4）消除措施 設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)子避開油膜共振區(qū)； 增大軸承比壓，減小承壓面； 減小軸承間隙； 控制軸瓦預(yù)負(fù)荷，

8、降低供油壓力； 選用抗振性好的軸承結(jié)構(gòu)； 適當(dāng)調(diào)整潤(rùn)滑油溫； 從多方面分析并消除產(chǎn)生的因素。 6.1.3 轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)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(yùn)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)中心存存在在一定程度的偏心距偏心距。靜不平衡：偏心距較大時(shí)靜不平衡：偏心距較大時(shí)，靜態(tài)下，所產(chǎn)生的偏心力矩大于摩擦阻力矩，表現(xiàn)為某一點(diǎn)始終恢復(fù)到水平放置的轉(zhuǎn)子下部，其偏心力矩小于摩擦阻力矩的區(qū)域內(nèi)，稱之為靜不平衡靜不平衡。動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡：偏心距較小時(shí)偏心距較小時(shí)，不能表現(xiàn)出靜不平衡的特征，但是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，表現(xiàn)為一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)頻率同步的離心力矢量離心力矢量，離心力

9、F=Me2，從而激發(fā)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)。這種現(xiàn)象稱之為動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡。特點(diǎn)特點(diǎn)：靜不平衡的轉(zhuǎn)子，由于偏心距e較大，表現(xiàn)出更為強(qiáng)烈的動(dòng)不平衡振動(dòng)。要求：要求：雖然作不到質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心絕對(duì)重合，但為了設(shè)備的安全運(yùn)行，必需將偏心所激發(fā)的振動(dòng)幅度控制在許可范圍內(nèi)。（1）不平衡故障的信號(hào)特征不平衡故障的信號(hào)特征 時(shí)域波形為近似的等幅正弦波。 軸心軌跡為比較穩(wěn)定的圓或橢圓，這是因?yàn)檩S承座及 基礎(chǔ)的水平剛度與垂直剛度不同所造成。 頻譜圖上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率處的振幅。 在三維全息圖中，轉(zhuǎn)頻的振幅橢圓較大，其他成份較 小。（2）敏感參數(shù)特征敏感參數(shù)特征 振幅隨轉(zhuǎn)速變化明顯，這是因?yàn)?，激振力與角速度是指數(shù)關(guān)系。 當(dāng)轉(zhuǎn)子上

10、的部件破損時(shí)，振幅突然變大。例如某燒結(jié) 廠抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子焊接的合金耐磨層突然脫落，造成振幅 突然增大。 6.1.4 轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸節(jié)的不對(duì)中振動(dòng)機(jī)理轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸承軸承不對(duì)中和軸系軸系不對(duì)中兩類。軸承不對(duì)中軸承不對(duì)中本身不引起振動(dòng)，它影響軸承的載荷分布、油膜形態(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)中指軸系不對(duì)中，故障原因在聯(lián)軸節(jié)處。 引起軸系不對(duì)中的原因：引起軸系不對(duì)中的原因： 安裝施工中對(duì)中超差； 冷態(tài)對(duì)中時(shí)沒有正確估計(jì)各個(gè)轉(zhuǎn)子中心線的熱態(tài)升高量，工作時(shí)出現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)子與從動(dòng)轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)對(duì)中不良； 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)生不平衡和不對(duì)

11、中故障。軸系不對(duì)中可分為三種情況軸系不對(duì)中可分為三種情況： 軸線平行不對(duì)中 軸線交叉不對(duì)中 軸線綜合不對(duì)中在實(shí)際情況中，都存在著綜合不對(duì)中。只是其中平行不對(duì)中和交叉不對(duì)中所占的比重不同而已。由于兩半聯(lián)軸節(jié)存在不對(duì)中，因而產(chǎn)生了附加的彎曲力。由于轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)附加彎曲力的方向和作用點(diǎn)也被強(qiáng)迫發(fā)生改變，從而激發(fā)出轉(zhuǎn)頻的2倍、4倍等偶數(shù)倍頻的振動(dòng)。其主要激振量以主要激振量以2 2倍頻為主倍頻為主，某些情況下4倍頻的激振量也占有較高的份量。更高倍頻的成份因所占比重很少，通常顯示不出來(lái)。軸系不對(duì)中故障特征軸系不對(duì)中故障特征： 時(shí)域波形在基頻正弦波上附加了2倍頻的諧波。 軸心軌跡圖呈香蕉形或香蕉形或8 8字形

12、字形。 頻譜特征：主要表現(xiàn)為徑向2倍頻、4倍頻振動(dòng)成份， 有角度不對(duì)中時(shí)，還伴隨著以回轉(zhuǎn)頻率的軸向振動(dòng)。 在全息圖中2、4倍頻橢圓較扁，并且兩者的長(zhǎng)軸近似 垂直。不對(duì)中故障甄別不對(duì)中故障甄別： 不對(duì)中不對(duì)中的譜特征和裂紋裂紋的譜特征類似，均以兩倍頻兩倍頻為主，二者的區(qū)分區(qū)分主要是振動(dòng)幅值的穩(wěn)定性，不對(duì)中振動(dòng)比較穩(wěn)定。用全息譜技術(shù)用全息譜技術(shù)則容易區(qū)分，不對(duì)中為單向約束力，二倍頻橢圓較扁。軸橫向裂紋軸橫向裂紋則是旋轉(zhuǎn)矢量，二倍頻全息譜比較圓。 帶滾動(dòng)軸承和齒輪箱的機(jī)組，不對(duì)中故障可能引發(fā)出通過(guò)頻率或嚙合頻率的高頻振動(dòng)，這些高頻成分的出現(xiàn)可能掩蓋真正的振源。如高頻振動(dòng)在軸向上占優(yōu)勢(shì)，而聯(lián)軸器聯(lián)軸器

13、相聯(lián)的部位軸向工頻亦相應(yīng)較大，則齒輪振動(dòng)可能只是不對(duì)中故障所產(chǎn)生的過(guò)大的軸向力的響應(yīng)不對(duì)中故障所產(chǎn)生的過(guò)大的軸向力的響應(yīng)。 軸向工頻有可能是角度不對(duì)中角度不對(duì)中，也有可能是軸承不對(duì)中軸承不對(duì)中。一般情況，角度不對(duì)中角度不對(duì)中，軸向工頻軸向工頻振值比徑向徑向?yàn)榇?；而軸承不對(duì)中軸承不對(duì)中正好相反，因?yàn)楹笳呤怯刹黄胶庖?，它只是?duì)不平衡力的一種響應(yīng)。通頻振動(dòng)：通頻振動(dòng)：表示振動(dòng)原始波形的振動(dòng)幅值。選頻振動(dòng)：選頻振動(dòng)：表示所選定的某一頻率正弦振動(dòng)的幅值。 工頻振動(dòng)：工頻振動(dòng)：表示與所測(cè)機(jī)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同的正弦振動(dòng)的幅值。基頻振動(dòng)：工頻振動(dòng)基頻振動(dòng)：工頻振動(dòng)又叫基頻振動(dòng)基頻振動(dòng)。例：對(duì)于工作轉(zhuǎn)速為6

14、000r/min的機(jī)器，工頻振動(dòng)頻率是100HZ。 615 轉(zhuǎn)軸彎曲故障的機(jī)理設(shè)備停用一段較長(zhǎng)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永久性彎曲和臨（暫）時(shí)性彎曲臨（暫）時(shí)性彎曲兩種情況。永久性彎曲永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈弓形。造成永久彎曲的原因有設(shè)計(jì)制造缺陷(轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)性能不均勻)、長(zhǎng)期停放方法不當(dāng)、熱態(tài)停機(jī)時(shí)未及時(shí)盤車或遭涼水急冷所致。臨時(shí)性彎曲臨時(shí)性彎曲指可恢復(fù)的彎曲。造成臨時(shí)性彎曲原因有預(yù)負(fù)荷過(guò)大、開機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不充分、升速過(guò)快等致使轉(zhuǎn)子熱變形不均勻等。軸彎曲振動(dòng)的機(jī)理機(jī)理和轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都要

15、產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力旋轉(zhuǎn)矢量激振力，與質(zhì)心偏離不同質(zhì)心偏離不同點(diǎn)是軸彎曲軸彎曲會(huì)使軸兩端產(chǎn)生錐形錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)工頻振動(dòng)。轉(zhuǎn)軸彎曲故障的振動(dòng)信號(hào)特征轉(zhuǎn)軸彎曲故障的振動(dòng)信號(hào)特征：（軸彎曲故障的振動(dòng)信號(hào)與不平衡基本相同。） 時(shí)域波形為近似的等幅正弦波； 軸心軌跡為一個(gè)比較穩(wěn)定的圓或偏心率較小的橢圓， 由于軸彎曲常陪伴某種程度的軸瓦摩擦，故軸心軌跡有時(shí)會(huì)有摩擦的特征； 頻譜成份以轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為主，伴有高次諧波成份。與不平衡故障的區(qū)別在于：彎曲在軸向方面產(chǎn)生較大的振動(dòng)。 616 轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的故障機(jī)理轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動(dòng)響應(yīng)與所在的位置、裂紋深度及受力的情

16、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1X、2X、3X倍頻分量。 轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動(dòng)信號(hào)特征轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動(dòng)信號(hào)特征： 振動(dòng)帶有非線性性質(zhì)，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頻率的l、2、3 等高 倍分量，隨裂紋擴(kuò)展，剛度進(jìn)一步下降，l、2等頻率 幅值隨之增大，相位角則發(fā)生不規(guī)則波動(dòng)相位角則發(fā)生不規(guī)則波動(dòng)，與不平衡相角穩(wěn)定與不平衡相角穩(wěn)定 有差別有差別。 開停機(jī)過(guò)程中，由于非線性諧頻關(guān)系，會(huì)出現(xiàn)分頻共振分頻共振，即轉(zhuǎn) 子在經(jīng)過(guò)12、13臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，相應(yīng)的高倍頻(2、3)正好與臨界轉(zhuǎn)速重合，振動(dòng)響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)

17、峰值。 裂紋的擴(kuò)展速度隨深度的增大而加速，相應(yīng)的l、2（倍頻）的振動(dòng)也會(huì)隨裂紋擴(kuò)展而快速上升，同時(shí)1、2相位角出現(xiàn)異常波動(dòng)相位角出現(xiàn)異常波動(dòng)。 全息譜表現(xiàn)為全息譜表現(xiàn)為2 2倍頻的橢圓形狀倍頻的橢圓形狀，與軸系不對(duì)中的扁圓形狀有明顯的差別。 故障甄別故障甄別穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能與不對(duì)中故障區(qū)分。全息譜是最好的區(qū)分方法。 6.1.7 連接松動(dòng)故障的機(jī)理松動(dòng)振動(dòng)異常的基本原因松動(dòng)振動(dòng)異常的基本原因：振動(dòng)幅值由激振力激振力和機(jī)械阻抗機(jī)械阻抗共同決定，松動(dòng)使連接剛度下降連接剛度下降，這是松動(dòng)振動(dòng)異常的基本原因松動(dòng)振動(dòng)異常的基本原因。支承系統(tǒng)松動(dòng)引起異常振動(dòng)的機(jī)理支承系統(tǒng)松動(dòng)引起異常振動(dòng)的機(jī)理：從以下兩個(gè)側(cè)

18、面加以說(shuō)明。1)當(dāng)軸承套與軸承座配合具有較大間隙或緊固力不足時(shí)，軸承套受轉(zhuǎn)子離心力作用，沿圓周方向發(fā)生周期性變形，改變軸承的幾何參數(shù)。進(jìn)而影響油膜的穩(wěn)定性。2)當(dāng)軸承座螺栓緊固不牢時(shí)，由于結(jié)合面上存在間隙，使系統(tǒng)發(fā)生不連續(xù)的位移。上述兩頂因素的改變，都屬于非線性剛度改變，變化程度與激振力相聯(lián)系，因而使松動(dòng)振動(dòng)顯示出非線性特征。松動(dòng)的典型特征是產(chǎn)生2及3、4、5等高倍頻的振動(dòng)。 連接松動(dòng)故障的振動(dòng)特征連接松動(dòng)故障的振動(dòng)特征： 軸心軌跡混亂，重心飄移。 頻譜圖中，具有3、5、7等高階奇次倍頻分量， 也有偶次分量。 松動(dòng)方向的振幅大。當(dāng)高次諧波的振幅值大于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率振幅的1/2 時(shí)，應(yīng)懷疑有松動(dòng)故障。

19、 6 61 18 8 碰摩故障的機(jī)理碰摩故障的機(jī)理動(dòng)靜件之間的輕微摩擦輕微摩擦，開始時(shí)故障癥狀可能并不十分明顯，特別是滑動(dòng)軸承的輕微碰摩輕微碰摩，由于潤(rùn)滑油的緩沖作用，總振值的變化是很微弱的，主要靠油液分析油液分析發(fā)現(xiàn)這種早期隱患；有經(jīng)驗(yàn)的診斷人員，由軸心軌跡軸心軌跡也能做出較為準(zhǔn)確的診斷。當(dāng)動(dòng)靜碰摩發(fā)展到一定程度后，機(jī)組將發(fā)生碰撞式大面積摩擦碰撞式大面積摩擦，碰摩特征就將轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕Y狀。動(dòng)靜碰摩的特點(diǎn)分析：動(dòng)靜碰摩的特點(diǎn)分析：動(dòng)靜碰摩與部件松動(dòng)具有類似特點(diǎn)。動(dòng)靜碰動(dòng)靜碰摩是當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)發(fā)生動(dòng)靜件接觸再?gòu)楅_接觸再?gòu)楅_，改變構(gòu)件的動(dòng)態(tài)剛度；松動(dòng)松動(dòng)是連接件緊固不牢、受交變力(不平衡力、對(duì)中不良激

20、勵(lì)等)作用，周期性地脫離再接觸脫離再接觸，同樣是改變構(gòu)件的動(dòng)態(tài)剛度。不同點(diǎn)是不同點(diǎn)是，前者還有一個(gè)切向的摩擦力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動(dòng)切向的摩擦力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動(dòng)。轉(zhuǎn)子強(qiáng)迫振動(dòng)、碰摩自由振動(dòng)和摩擦渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)疊加到一起，產(chǎn)生出復(fù)雜的、特有的振動(dòng)響應(yīng)頻率。由于碰摩力是不穩(wěn)定的接觸正壓力，時(shí)間上和空間位置上都是變化的，因而摩擦力具有明顯的非線性特征(一般表現(xiàn)為豐富的超諧波)。因此，動(dòng)靜碰摩與松動(dòng)相比動(dòng)靜碰摩與松動(dòng)相比，動(dòng)靜碰摩振動(dòng)成分的周期性相對(duì)較弱，而非線性更為突出。碰摩故障的振動(dòng)特征碰摩故障的振動(dòng)特征：1) 時(shí)域波形存在“削頂”現(xiàn)象，或振動(dòng)遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)出現(xiàn)高頻小幅振蕩。2) 頻譜上除轉(zhuǎn)子工頻外，還存在非

21、常豐富的高次諧波成分(經(jīng)常出 現(xiàn)在氣封摩擦?xí)r)。3) 嚴(yán)重摩擦?xí)r，還會(huì)出現(xiàn)12、l3、1/N等精確的分頻成 分(經(jīng)常出現(xiàn)在軸瓦磨損時(shí))。4) 全息譜上出現(xiàn)較多、較大的高頻橢圓，且偏心率較大。5) 提純軸心軌跡(1、2、3、4合成)存在“尖角”。6) 軸瓦磨損時(shí)，還伴有軸瓦溫度升高、油溫上升等特征，氣封摩 擦?xí)r，在機(jī)組起停過(guò)程中，可聽到金屬摩擦?xí)r的聲音。7) 軸瓦磨損時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油樣進(jìn)行鐵譜分析，可發(fā)現(xiàn)如下特征： 譜片上磁性磨粒在譜片入口沿磁力線方向呈長(zhǎng)鏈密集狀排列，且存在超過(guò)20m的金屬磨粒； 非磁性磨粒隨機(jī)地分布在譜片上，其尺寸超過(guò)20m； 譜片上測(cè)試的光密度值較上次測(cè)試有明顯的增大。碰摩故障

22、的故障甄別：碰摩故障的故障甄別：1) 由于故障機(jī)理與松動(dòng)類似，兩者不容易加以區(qū)分。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)：松松 動(dòng)動(dòng)a.松動(dòng)時(shí)以高次諧波為特征；b.松動(dòng)振動(dòng)來(lái)源于不平衡力，故松動(dòng)振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化比較明顯；c. 在波形表現(xiàn)形式上在波形表現(xiàn)形式上：松動(dòng)則不存在削頂問(wèn)題。碰碰 摩摩a.摩擦?xí)r以分諧波為特征；b.碰摩受間隙大小控制，與轉(zhuǎn)速關(guān)系不甚密切；c.在波形表現(xiàn)形式上在波形表現(xiàn)形式上：摩擦?？梢姷较黜敳ㄐ?。2) 局部碰摩與全弧碰摩的區(qū)分局部碰摩與全弧碰摩的區(qū)分全弧碰摩全弧碰摩分頻明顯，超諧波消失，局部輕摩擦局部輕摩擦很少有分頻出現(xiàn)，諧波幅值小但階次多，局部嚴(yán)重摩擦局部嚴(yán)重摩擦介于兩者之間，有分頻也有低次諧波，且

23、諧波幅值比基頻還大。基頻則由未碰撞前的較大值變?yōu)檩^小值。在軌跡上在軌跡上，局部摩擦軌跡局部摩擦軌跡亂而不放大，正進(jìn)動(dòng)；連續(xù)全弧摩擦連續(xù)全弧摩擦則隨時(shí)間逐漸擴(kuò)散，進(jìn)動(dòng)方向?yàn)榉催M(jìn)動(dòng)。 6.1.9 喘振的機(jī)理喘振的機(jī)理喘振喘振是一種很危險(xiǎn)的振動(dòng)，常常導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部密封件、葉輪導(dǎo)流扳、軸承等損壞，甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲、聯(lián)軸器及齒輪箱等機(jī)構(gòu)損壞。它也是流體機(jī)械特有的振動(dòng)故障之一。喘振喘振是壓縮機(jī)組嚴(yán)重失速和管網(wǎng)相互作用的結(jié)果。它既可以是管網(wǎng)負(fù)荷急劇變化所引起引起，也可以是壓縮機(jī)工作狀況變化所引起引起。當(dāng)進(jìn)入葉輪的氣體流量減少到某一最小值時(shí)，氣流的分離區(qū)擴(kuò)大到整個(gè)葉道，使氣流無(wú)法通過(guò)。這時(shí)葉輪沒有氣量甩出，壓縮

24、機(jī)出口壓力突然下降。由于壓縮機(jī)總是和管網(wǎng)連在一起的，具有較高背壓的管網(wǎng)氣體就會(huì)倒流到葉輪里來(lái)。瞬間倒流來(lái)的氣流使葉輪暫時(shí)彌補(bǔ)了氣體流量的不足，葉輪因而恢復(fù)正常工作，重新又把倒回來(lái)的氣流壓出去，但過(guò)后又使葉輪流量減少，氣流分離又重新發(fā)生。如此周而復(fù)始。壓縮機(jī)和其連接的管路中便產(chǎn)生出一種低頻率高一種低頻率高振幅的壓力脈動(dòng)振幅的壓力脈動(dòng)，造成機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)。喘振喘振是壓力波在管網(wǎng)和壓縮機(jī)之間來(lái)回振蕩來(lái)回振蕩的現(xiàn)象，其強(qiáng)度和頻率不但和壓縮機(jī)中嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，還和管網(wǎng)容量有關(guān)；管網(wǎng)容量越大，則喘振管網(wǎng)容量越大，則喘振振幅愈大，頻率愈低振幅愈大，頻率愈低；管網(wǎng)容量小，則喘振振幅小，喘振頻率也較高，一般為

25、0.520Hz。62 不平衡分析案例例例6-16-1：某廠芳烴車間一臺(tái)離心式氫氣壓縮機(jī)是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為610KW，壓縮機(jī)軸功率550KW，主機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速15300rmin，屬4級(jí)離心式回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，工作介質(zhì)是氫氣，氣體流量38066m3h，出口壓力1.132MPa，氣體溫度200，該壓縮機(jī)配有本特利公司7200系列振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；測(cè)點(diǎn)有7個(gè)，測(cè)點(diǎn)A、B、C、D為壓縮機(jī)主軸徑向位移傳感器，測(cè)點(diǎn)E、F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(cè)點(diǎn)G為壓縮機(jī)主軸軸向位移傳感器。該機(jī)組于5月中旬開始停車大檢修，6月初經(jīng)檢修各項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。6月10日下午啟動(dòng)后

26、投入催化劑再生工作。再生工作要連續(xù)運(yùn)行一周左右。再生過(guò)程中工作介質(zhì)為氮?dú)?。壓縮機(jī)啟動(dòng)后，各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)，如流量、壓力、氣溫、電流振動(dòng)值都在規(guī)定范圍內(nèi)，機(jī)器工作正常。運(yùn)行不到兩整天，于6月12日上午振動(dòng)報(bào)警：測(cè)點(diǎn)D振動(dòng)值越過(guò)報(bào)警限，高達(dá)6080m之間波動(dòng)；測(cè)點(diǎn)C振動(dòng)值也偏大，在5060m之間波動(dòng)；其它測(cè)點(diǎn)振動(dòng)沒有明顯變化。當(dāng)時(shí)，7200系統(tǒng)儀表只指示出各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)位移的峰振動(dòng)位移的峰峰值峰值，它說(shuō)明設(shè)備有故障，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(lái)，解體檢修，尋找并排除故障，但這要使再生工作停下來(lái)，進(jìn)而拖延全廠開車時(shí)間。故障分析利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了頻譜分析，見圖6-1，并與故障前5月21日

27、相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的頻譜圖6-2進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)：圖6-1 6月12日 D點(diǎn)頻譜圖圖6-2 5月21日 D點(diǎn)頻譜圖a) 1倍頻的幅值明顯增加，C點(diǎn)增大到5月21日的1.9倍，D點(diǎn)增大1.73倍。b) 其它倍頻成分的幅值幾乎沒變化。根據(jù)以上特征，可作出以下結(jié)論：1) 轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的不平衡，可能是因轉(zhuǎn)子的結(jié)垢所致；2) 振動(dòng)雖然大，但屬于受迫振動(dòng)，不是自激振動(dòng)。并不可怕。諧波頻率HZ21/5日，振幅12/6日，振幅改變量1254.88170.93295.621252510.8038.0238.8203764.6534.4035.38141021.5323.3826.723采取措施與事后復(fù)查根據(jù)前述結(jié)論，因此

28、做以下處理：1) 可以不停機(jī)，再維持運(yùn)行45天，直到催化劑再生工作完成；2) 密切注意振動(dòng)狀態(tài)，再生工作完成后有停機(jī)的機(jī)會(huì)，做解體檢查。6月18日催化劑再生工作圓滿完成，壓縮機(jī)停止運(yùn)行。6月20日對(duì)機(jī)組進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)殼氣體流道上結(jié)垢十分嚴(yán)重，結(jié)垢最厚處達(dá)20mm左右。轉(zhuǎn)子上結(jié)垢較輕，垢的主要成分是燒蝕下來(lái)的催化劑，第一節(jié)吸入口處約34的流道被堵，只剩一條窄縫。因此檢修主要是清垢，其它部位如軸承、密封等處都未動(dòng)，然后安裝復(fù)原，總共只用了兩天時(shí)間。6月25日壓縮機(jī)再次起動(dòng)，壓縮機(jī)工作一切正常。63 軸彎曲分析案例例例6-2， 某公司一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為C145N20013053

29、5535，型式為超高壓、中間再熱單抽冷凝式。1982年11月投產(chǎn)，1994年首次大修，至高壓轉(zhuǎn)子發(fā)生彎軸故障前，已運(yùn)行近6年，共進(jìn)行過(guò)7次小修。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，該機(jī)高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)一直保持在較好范圍，軸承振動(dòng)小于10m，軸振動(dòng)小于100m。1998年在一次熱態(tài)起動(dòng)時(shí)#2、#3軸、#1、和#2軸承振動(dòng)出現(xiàn)短時(shí)突增，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(guò)臨界轉(zhuǎn)速（稱為沖車）后并網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)后，#2軸和#1、#2軸承振動(dòng)雖然仍處于良好范圍，但其振動(dòng)有明顯增大趨勢(shì)，經(jīng)連續(xù)觀察運(yùn)行近一月，也未能恢復(fù)至以前運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)水平。為此，結(jié)合該機(jī)歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)、停機(jī)前后振動(dòng)數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行診斷分析。

30、(1) 振動(dòng)趨勢(shì)歷史數(shù)據(jù)振動(dòng)趨勢(shì)歷史數(shù)據(jù) 在長(zhǎng)期運(yùn)行中，該機(jī)l#、2#軸承振動(dòng)分別為小于2m及小于10m，2#軸的振幅為8090m。為便于突出比較，停機(jī)前振動(dòng)數(shù)據(jù)選取4月25日，熱態(tài)起動(dòng)后數(shù)據(jù)選取4月69日的，作該期間的振動(dòng)趨勢(shì)記錄曲線。見圖6-3。該趨勢(shì)記錄曲線表明長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動(dòng)均處于優(yōu)秀范圍，熱態(tài)起動(dòng)后高壓轉(zhuǎn)子軸承及軸振動(dòng)仍然在正常范圍以內(nèi)。圖63 振動(dòng)歷史歷程曲線1停機(jī)前1#軸承振動(dòng)2m，熱態(tài)啟動(dòng)后，為6m曲線2停機(jī)前2#軸承振動(dòng)10m，熱態(tài)啟動(dòng)后，為1618m曲線3停機(jī)前軸振幅80m，熱態(tài)啟動(dòng)后，為120140m (2) 停機(jī)前后數(shù)據(jù)停機(jī)前后數(shù)據(jù)1998年4月5日因處

31、理鍋爐隱患而停機(jī)，停機(jī)時(shí)主要參數(shù)及振動(dòng)數(shù)如下：1) 停機(jī)前各軸承和軸振動(dòng)數(shù)據(jù)如表6-2(略）所示，停機(jī)前各軸承和軸振動(dòng)均在良好范圍，其中，1# #、2 2# #軸及軸承振動(dòng)均處于優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)軸及軸承振動(dòng)均處于優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，反映高壓轉(zhuǎn)子停機(jī)前狀態(tài)良好高壓轉(zhuǎn)子停機(jī)前狀態(tài)良好。2) 停機(jī)時(shí)的臨界振動(dòng)數(shù)據(jù)。查一周振動(dòng)趨勢(shì)記錄，2#、3#軸停機(jī)臨界振動(dòng)值均未超過(guò)230m，處于良好范圍。3) 停機(jī)主要參數(shù) (4月5日)： 停機(jī)過(guò)程的電流、各點(diǎn)振動(dòng)、溫度等均屬正常。4) 熱起動(dòng)(4月6日)主要參數(shù)與振動(dòng)數(shù)據(jù)：主要?jiǎng)恿φ羝麉?shù)：壓力2.2MPa，溫度412，再熱汽溫度392，真空77kPa，大軸撓度值30m，

32、主機(jī)潤(rùn)滑油溫40。 4：25沖車：低速(500 rmin)、10min，摩擦檢查。4：25升速至升速至1600r1600rminmin，此時(shí)，此時(shí)1#1#軸承振動(dòng)達(dá)軸承振動(dòng)達(dá)120m120m，2#2#軸承振動(dòng)軸承振動(dòng)達(dá)達(dá)65m65m，2#2#、3#3#軸振動(dòng)達(dá)到監(jiān)測(cè)表的滿量程（即軸振動(dòng)值已大于軸振動(dòng)達(dá)到監(jiān)測(cè)表的滿量程（即軸振動(dòng)值已大于400m400m），運(yùn)行人員采取緊急關(guān)閘措施停機(jī)。），運(yùn)行人員采取緊急關(guān)閘措施停機(jī)。5：05 轉(zhuǎn)子靜止投盤車，大軸撓度值增大為120m，盤車電流32A。6：40 再次起動(dòng)，快速?zèng)_車至3000 rmin定速，然后并入電網(wǎng)。從熱態(tài)啟動(dòng)數(shù)據(jù)知從熱態(tài)啟動(dòng)數(shù)據(jù)知：在起動(dòng)過(guò)程

33、中，機(jī)組1#、2#軸承及2#、3#軸振動(dòng)異常增大，緊急關(guān)閘停機(jī)后，電動(dòng)盤車時(shí)機(jī)組大軸撓度值增加較大，盤車電流略有增加。5) 熱態(tài)起動(dòng)運(yùn)行后的振動(dòng)數(shù)據(jù)自再次起動(dòng)并網(wǎng)后，機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子軸和軸承振動(dòng)均未能恢復(fù)歷史振動(dòng)水平，盡管1#、2#軸承振動(dòng)均小于20m，仍處于優(yōu)秀振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)表5-7的范圍內(nèi)，但與歷史數(shù)據(jù)比較均有所增大。尤其是2#軸的振動(dòng)增大顯著。從頻率成分來(lái)看，主要是一倍頻成分增加，其余頻率的振動(dòng)成分無(wú)變化，見表6-3（略）。6) 運(yùn)行近一月后，停機(jī)時(shí)臨界振動(dòng)數(shù)據(jù)4月30日，該機(jī)因電網(wǎng)調(diào)峰轉(zhuǎn)為備用而停機(jī)。在機(jī)組停機(jī)惰走降速過(guò)程中，2#軸和l#、2#軸承臨界振動(dòng)值比歷史數(shù)據(jù)有成倍的增加，其振動(dòng)成分是1

34、倍頻，機(jī)組停機(jī)時(shí)的臨界振動(dòng)數(shù)據(jù)見表6-4。(3) 數(shù)據(jù)分析綜合圖6一3、表62至表64數(shù)據(jù)及起動(dòng)前后運(yùn)行參數(shù)分析，可得出下列分析結(jié)論： 1) 探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動(dòng)值從30m增加至120m，比起動(dòng)前增大了4倍，反映出高壓轉(zhuǎn)子撓曲程度加劇，提示可能已產(chǎn)生轉(zhuǎn)子彎曲。2) 從振動(dòng)頻率以及振值隨轉(zhuǎn)速變化的情況來(lái)看。其癥狀和轉(zhuǎn)子失衡極為相似。但停機(jī)前運(yùn)行一直很正常，只是在機(jī)組停車后再次起動(dòng)中振動(dòng)異常，且在并網(wǎng)后一直維持較大振值，缺乏造成轉(zhuǎn)子失衡的理缺乏造成轉(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)子失衡的可能由或轉(zhuǎn)子零部件飛脫的因素，故可排除轉(zhuǎn)子失衡的可能。3) 綜合二次起動(dòng)及并網(wǎng)運(yùn)行一個(gè)月后停機(jī)惰

35、走振動(dòng)情況，表明機(jī)組在第一次起動(dòng)時(shí)即存在較大的熱彎曲，而停車后間隔l.5h再次起動(dòng)，盤車時(shí)間不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲盤車時(shí)間不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。 在第一次熱態(tài)起動(dòng)時(shí)，高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動(dòng)急劇增加(轉(zhuǎn)速高達(dá)1600rmin時(shí)，軸振幅即已超滿量程值，即至少已大于400m，表明在第一次起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子存在較大的熱彎曲，而停車而停車1.5h1.5h后再次后再次起動(dòng)，盤車時(shí)間嚴(yán)重不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲起動(dòng)，盤車時(shí)間嚴(yán)重不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。 機(jī)組起動(dòng)并網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行近一月，其振動(dòng)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。1#、2#軸承和2#軸振幅在熱態(tài)起動(dòng)后比歷史數(shù)據(jù)有明顯的增大。并且振振幅增大的主要原因

36、是一倍頻振幅增大幅增大的主要原因是一倍頻振幅增大。工頻振幅的增大反映出轉(zhuǎn)子彎曲程度的增大，振幅的穩(wěn)定反映出彎曲量的大小基本恒定。查起動(dòng)后運(yùn)行近一月的頻譜圖，除1倍頻振動(dòng)和2#軸處的少量2倍頻振動(dòng)成分外，無(wú)其它振動(dòng)頻率成分。少量2倍頻振動(dòng)成分的產(chǎn)生，則分析認(rèn)為是高壓轉(zhuǎn)子彎曲后與中壓轉(zhuǎn)子的對(duì)中性變差所造成的。中、低壓轉(zhuǎn)子各軸承及各軸的振動(dòng)與歷史數(shù)據(jù)相比基本無(wú)變化，反映出故障的發(fā)生部位主要是在高壓轉(zhuǎn)子。診斷結(jié)論盡管該機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)仍在良好范圍以內(nèi)，但從各種參數(shù)的綜合分析來(lái)看，均表明高壓轉(zhuǎn)子上已發(fā)生了轉(zhuǎn)子彎曲故障。而無(wú)論是轉(zhuǎn)子彎曲引起機(jī)組過(guò)臨界振動(dòng)過(guò)大或是存在圍帶損傷等事故隱患，均對(duì)該機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)

37、成極大的威脅。因此，診斷分析的結(jié)論是：該機(jī)立即進(jìn)行提前大修，解體查明故障并予以消除。解體大修檢查情況解體大修檢查情況：5月4日，該機(jī)提前轉(zhuǎn)入大修。經(jīng)揭缸解體檢查證實(shí)，高壓轉(zhuǎn)子前汽封在距調(diào)速級(jí)180mm處彎曲0.08mm，中壓轉(zhuǎn)子在19級(jí)處彎曲0.055mm，高壓汽封、圍帶、隔板汽封和中壓汽封、隔板汽封及圍帶均有不同程度的摩擦損傷摩擦損傷，其中，中壓19級(jí)近半圈圍帶前緣已磨壞，為此，高壓轉(zhuǎn)子采取直軸、中壓轉(zhuǎn)子采取低速動(dòng)平衡處理，同時(shí)對(duì)損傷的圍帶也進(jìn)行了相應(yīng)的處理，經(jīng)大修處理后高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)重新恢復(fù)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。64 不對(duì)中分析案例例1：主風(fēng)機(jī)對(duì)中不當(dāng)造成的故障某冶煉廠一臺(tái)新上的煙機(jī)一主風(fēng)機(jī)組于19

38、97年5月中旬投用。機(jī)組配置及測(cè)點(diǎn)如圖64所示。 首先，該機(jī)組在不帶負(fù)荷的情況下試運(yùn)了3天，振幅約50m，5月20日2:05開始帶負(fù)荷運(yùn)行，各測(cè)點(diǎn)振值均有所上升，尤其是2#測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)由原來(lái)的55m上升至70m以上，運(yùn)行至16：54機(jī)組發(fā)生突發(fā)性強(qiáng)振，現(xiàn)場(chǎng)的本特利監(jiān)測(cè)儀表指示振動(dòng)滿量程，同時(shí)機(jī)組由于潤(rùn)滑油壓低而聯(lián)鎖停機(jī)。停機(jī)后，惰走的時(shí)間很短，大約只l2min，停車后盤不動(dòng)車。電動(dòng)機(jī)增速箱風(fēng)機(jī)煙機(jī)654321圖64 機(jī)組配置及測(cè)點(diǎn)圖機(jī)組事故停機(jī)前振動(dòng)特點(diǎn)如下：1) 20日16：54之前，各測(cè)點(diǎn)的通頻振值基本穩(wěn)定，其中煙機(jī)2#軸承的振動(dòng)大于其余各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)。20日16；54前后，機(jī)組振值突然增大，

39、主要表現(xiàn)為聯(lián)軸器兩側(cè)軸承,即2#、3#軸承振值顯著增大，如表64所示。表64 強(qiáng)振前后各軸承振動(dòng)比較 注意：2#軸承與3#軸承變化最大，說(shuō)明最接近故障點(diǎn)。2) 20日14:31之前，各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)均以轉(zhuǎn)子工頻、2倍頻為主，同時(shí)存在較小的3、4、5、6等高次諧波分量，2#測(cè)點(diǎn)的合成軸心軌跡很不穩(wěn)定，有時(shí)呈香蕉形，有時(shí)呈“8”字形，圖6-5是其中一個(gè)時(shí)刻的時(shí)域波形和合成軸心軌跡(1、2)。 部位1#軸承2#軸承3#軸承4#軸承強(qiáng)振前振值26762820強(qiáng)振時(shí)振值502327322圖6-5 2#測(cè)點(diǎn)的合成軸心軌跡圖(1倍頻、2倍頻)a)軸心軌跡b)徑向振動(dòng)波形3) 20日14：31時(shí)，機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)發(fā)生

40、顯著變化。從時(shí)域波形上看，機(jī)組振動(dòng)發(fā)生跳變，其中2#、3#軸承的振動(dòng)由大變小（如，煙機(jī)后水平方向由65.8m降至26.3m，如圖6-6所示），而1#與4#的振動(dòng)則由小變大（如煙機(jī)前垂直方向由14.6m升至43.8m，如圖6-7所示），說(shuō)明此時(shí)各軸承的載荷分配發(fā)生了顯著的變化，很有可能是由于聯(lián)軸器的工作狀況改變所致。同時(shí)，2#軸承V方向出現(xiàn)很大的0.5成分，并超過(guò)工頻幅值，H方向除有很大的0.5成分外，還存在突出的78Hz成分及其它一些非整數(shù)倍頻率分量，如圖68所示。煙機(jī)前78Hz成分也非常突出。這說(shuō)明此時(shí)機(jī)組動(dòng)靜碰摩動(dòng)靜碰摩加劇。圖68 2#軸承振動(dòng)頻譜圖4) 機(jī)組運(yùn)行至20日16：54前后，

41、機(jī)組振值突然急劇上升，煙機(jī)后V方向和H方向的振值分別由45m、71m上升至153m和232m，其中工頻幅值上升最多。且占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（V方向和H方向工頻幅值分別為120m和215m），同時(shí)0.5倍頻及高次諧波幅值也有不同程度的上升。這說(shuō)明，此時(shí)煙機(jī)轉(zhuǎn)子已出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子不平衡嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象。5) 開機(jī)以來(lái)，風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)一直較大，一般均在80m以上，煙機(jī)的軸向振幅也在3050m之間。20日16：54達(dá)最大值115m，其頻譜以1為主，軸向振動(dòng)如此之大，這也是很不正常的。不對(duì)中故障的特征之一就是引發(fā)不對(duì)中故障的特征之一就是引發(fā)1X1X倍頻倍頻的軸向竄動(dòng)的軸向竄動(dòng)。頻譜圖及故障現(xiàn)象故障分析結(jié)論綜上所

42、述，可得出如下結(jié)論：1) 機(jī)組投用以來(lái)，風(fēng)機(jī)與煙機(jī)間存在明顯不對(duì)中現(xiàn)象，且聯(lián)軸器工作狀況不穩(wěn)定。2) 20日14：31左右，一聯(lián)軸器工作狀況發(fā)生突變，呈咬死狀態(tài)，煙機(jī)氣封與軸套碰摩加劇。其直接原因是對(duì)中不直接原因是對(duì)中不良良，或聯(lián)軸器制造缺陷。3) 20日16：54，由于煙機(jī)氣封與軸套發(fā)展為不穩(wěn)定的全周摩擦，產(chǎn)生大量熱量，引起氣封齒與軸套熔化氣封齒與軸套熔化，導(dǎo)致導(dǎo)致煙機(jī)轉(zhuǎn)子突然嚴(yán)重失衡突然嚴(yán)重失衡，振值嚴(yán)重超標(biāo)。因此分析認(rèn)為造成本次事故的主要原因是機(jī)組對(duì)正曲線確定不當(dāng)。解體檢查情況事故后解體發(fā)現(xiàn)： 1) 煙機(jī)前瓦(1#測(cè)點(diǎn))瓦溫探頭導(dǎo)線破裂； 2) 副推力瓦有磨損，但主推力瓦正常； 3) 二

43、級(jí)葉輪輪盤裝配槽部位的法蘭過(guò)熱，有熔化痕跡及裂紋； 4) 氣封套熔化、嚴(yán)重磨損，熔渣達(dá)數(shù)公斤之多； 5) 上氣封體拆不下來(lái)； 6) 煙機(jī)主風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器咬死，煙機(jī)側(cè)有損傷。機(jī)組修復(fù)后，在8月底煙機(jī)進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)時(shí)，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)煙機(jī)軸承箱中分面向上膨脹0.80mm，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)給出的膨脹量0.37mm。而冷態(tài)下當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)找正時(shí)煙機(jī)比風(fēng)機(jī)反而高0.396mm，實(shí)際風(fēng)機(jī)出口端軸承箱中分面僅上脹0.50mm，故熱態(tài)下煙機(jī)比風(fēng)機(jī)高了：0.800.3960.50=0.696mm，從而導(dǎo)致了機(jī)組在嚴(yán)重不同軸的情況下運(yùn)行，加重下聯(lián)軸器的咬合負(fù)荷，引起聯(lián)軸器相互咬死，煙機(jī)發(fā)生劇振。例2：復(fù)合不對(duì)中故障的診斷圖6-9 機(jī)組簡(jiǎn)

44、圖和測(cè)點(diǎn)布置2000年4月上旬某廠催化主風(fēng)機(jī)檢修后，開機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)軸承溫度和振值都較正常(振值為9m)。但是，半小時(shí)后電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器端軸承溫度持續(xù)增加，振值從原 9m一直升到53m，已經(jīng)超出電動(dòng)機(jī)制造廠出廠標(biāo)準(zhǔn)。2000年4月17日和18日對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了全面的測(cè)試。鑒于故障的發(fā)生位置主要在電動(dòng)機(jī)側(cè)，所以測(cè)試主要集中在電動(dòng)機(jī)側(cè)。聯(lián)機(jī)后，在正常載荷的情況下，測(cè)試結(jié)果分別如圖6-10圖6-16所示，各點(diǎn)的振幅見表6-7。從以上測(cè)試結(jié)果中可以看出，電動(dòng)機(jī)測(cè)點(diǎn)1軸向的振幅偏高，已經(jīng)超該機(jī)組出廠的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（小于50m），表現(xiàn)出故障頻率主要為工頻。同時(shí)，從電動(dòng)機(jī)測(cè)點(diǎn)2垂直方向的頻譜圖上不難看出，其2倍頻的振

45、幅遠(yuǎn)高于工頻對(duì)應(yīng)的振幅。電動(dòng)機(jī)水平方向的振幅較小，主要是工頻成分。對(duì)比圖6-10、圖6-11，聯(lián)機(jī)狀態(tài)下的軸向振幅53.0m是脫機(jī)狀態(tài)下的軸向振幅25.4m和2倍，這是角度不對(duì)中的特征角度不對(duì)中的特征。測(cè)點(diǎn)頻譜圖 圖6-12 測(cè)點(diǎn)2#垂直方向頻譜圖圖6-14 測(cè)點(diǎn)2#水平方向頻譜圖圖6-13 測(cè)點(diǎn)3#垂直方向頻譜圖圖6-15 測(cè)點(diǎn)3#水平方向頻譜圖圖612到圖615都是在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，圖612中1階轉(zhuǎn)頻的振幅很低，2X頻振幅最高，對(duì)應(yīng)的3#點(diǎn)垂直方向（圖613）1X、2X、3X倍頻幅值都存在。水平方向2#、3#點(diǎn)主要振動(dòng)都是1X、2X倍頻的振幅（圖6-14、圖6-15）。這這是不對(duì)中的特征是不對(duì)

46、中的特征。對(duì)比圖6-12與圖6-16，圖6-16的主要振動(dòng)是1倍頻的振動(dòng)，圖6-12的主要振動(dòng)是2倍頻的振動(dòng)。從對(duì)圖6-10圖6-16的綜合分析中可以看出：電動(dòng)機(jī)軸和增速齒輪箱輸入軸在垂直方向存在著嚴(yán)重的不對(duì)中。解體后發(fā)現(xiàn)：1) 電動(dòng)機(jī)軸和齒輪箱低速軸在垂直方向，相差100m，已大大超過(guò)維修規(guī)范所要求的限值。2) 電動(dòng)機(jī)的軸承室原刷鍍層（修復(fù)的部位）發(fā)生變形，使軸承室產(chǎn)生了一定的錐度，嚴(yán)重地破壞了原有的配合精度。這說(shuō)明，在加載運(yùn)行的初始階段，電動(dòng)機(jī)軸與其軸承維修時(shí)的正確位置并沒有被破壞。因此，其殼體軸向的振動(dòng)并不大。但是，電動(dòng)機(jī)軸和齒輪箱低速軸在垂直方向垂直方向存在嚴(yán)重的平行不對(duì)中，引起的動(dòng)載

47、荷迫使電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承逐漸離開原始的位置，發(fā)生了偏斜。這樣，就造成了電動(dòng)機(jī)軸和齒輪箱低速軸之間，又產(chǎn)生了角度不對(duì)中角度不對(duì)中的故障。因此，它最終是一種復(fù)合型不對(duì)中，既包含了平行不對(duì)中平行不對(duì)中的特點(diǎn)，又存在角度不對(duì)中的特征的特點(diǎn)，又存在角度不對(duì)中的特征。65 熱變形分析案例汽輪機(jī)、高溫氣體透平機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)器，需要引入高溫、高壓氣體將整個(gè)缸體或殼體加熱，介是缸體的不均勻的，上缸的溫度大于下缸的，反映在轉(zhuǎn)子上是上半側(cè)的熱傳導(dǎo)量大，下半側(cè)的熱傳導(dǎo)量小，如果轉(zhuǎn)子在熱態(tài)下靜止不動(dòng)，則很快會(huì)發(fā)生彎曲變形。對(duì)于空壓機(jī)而言，由于空氣被壓縮發(fā)熱，而缸體上、下的結(jié)構(gòu)并不對(duì)稱，儲(chǔ)熱容量相差大，同樣也能造成缸體、

48、轉(zhuǎn)子的不均勻熱變形。因此，對(duì)于這種轉(zhuǎn)子在起動(dòng)之前必須充分盤車，避免起動(dòng)后引起過(guò)大的振動(dòng)。例6-5 轉(zhuǎn)子熱膨脹階段的彎曲振動(dòng)某煉油廠催化車間一臺(tái)離心式空壓機(jī)，開車后軸振幅逐漸上升，啟動(dòng)約40 min，振幅達(dá)到90m，往后在操作參數(shù)不變狀態(tài)下，振幅會(huì)自動(dòng)逐漸下降，最后軸振幅穩(wěn)定在35m左右，這是該機(jī)每次開車的振動(dòng)規(guī)律。機(jī)器在開車階段振幅較大的原因，是因?yàn)榭諌簷C(jī)到達(dá)額定壓力后溫度上升，轉(zhuǎn)子的裝配零件首先受熱膨脹。由于軸上零件(葉輪、軸套、平衡盤、密封套和止推盤等)的軸向接觸端面彼此不平行，熱膨脹時(shí)迫使轉(zhuǎn)軸強(qiáng)制彎曲熱膨脹時(shí)迫使轉(zhuǎn)軸強(qiáng)制彎曲，產(chǎn)生不斷增大的不平衡振動(dòng)。往后往后隨著轉(zhuǎn)子溫度逐漸趨于均勻隨著

49、轉(zhuǎn)子溫度逐漸趨于均勻，軸也獲得充分伸長(zhǎng)，消除了軸上裝配零件對(duì)軸施加的熱彎曲應(yīng)力，因此轉(zhuǎn)子因彎曲產(chǎn)生的不平衡振動(dòng)就慢慢自動(dòng)消失。例6-6 殼體非均勻膨脹造成的振動(dòng)某煉油廠主風(fēng)機(jī)啟動(dòng)兩個(gè)小時(shí)，帶上負(fù)荷后，風(fēng)機(jī)出口側(cè)振值急劇上升，最大達(dá)164m，機(jī)組振動(dòng)頻譜上，轉(zhuǎn)子工頻振動(dòng)占絕對(duì)憂勢(shì)；鐵譜分析亦未發(fā)現(xiàn)明顯磨損，紅外測(cè)試表明，主風(fēng)機(jī)外殼溫度分布不均勻，外殼上對(duì)稱位置溫度差最大達(dá)30。分析認(rèn)為導(dǎo)致強(qiáng)強(qiáng)振的原因是原因是：風(fēng)機(jī)開機(jī)由于負(fù)荷上升過(guò)快造成殼體熱膨脹不均殼體熱膨脹不均，致使轉(zhuǎn)致使轉(zhuǎn)子與殼體不同心子與殼體不同心。一旦殼體到達(dá)熱平衡，振值應(yīng)會(huì)下降。兩天后機(jī)組振值降至89m（一級(jí)報(bào)警值為90m），恢復(fù)正

50、常。以后該機(jī)組開機(jī)時(shí)，注意緩慢提升負(fù)荷緩慢提升負(fù)荷，再未發(fā)生類似情況。圖6-17 鍋爐引風(fēng)機(jī)示意圖66 支承松動(dòng)分析案例例6-7某發(fā)電廠一臺(tái)大型鍋爐引風(fēng)機(jī)。由一臺(tái)轉(zhuǎn)速840rmin的電動(dòng)機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)很大，測(cè)量結(jié)果顯示電動(dòng)機(jī)工作很平穩(wěn)?？傉穹怀^(guò)2.5mms，但在風(fēng)機(jī)上振幅很高，前后軸承在水平和垂直方向上的振幅卻很大。AFV=150m，AFH=250m，ARV=87m，ARH=105m。風(fēng)機(jī)的軸向振幅小于50m。頻率分析指出，振動(dòng)頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率成分振動(dòng)頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率成分。這些數(shù)據(jù)表明，風(fēng)機(jī)振動(dòng)并不是聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中或軸發(fā)生彎曲，應(yīng)診斷為轉(zhuǎn)子的不平衡故障。但是對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)最大的

51、外側(cè)軸承在水平和垂直方向上的相位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)方向上的相位是精確地同相的，說(shuō)明是“定向振動(dòng)定向振動(dòng)”問(wèn)題，而不是單純的不平衡。然后對(duì)外側(cè)軸承、軸承架和基礎(chǔ)各部分位置進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，檢查出軸承架一邊的安裝螺釘松動(dòng)了，使整個(gè)軸承架以另一邊為支點(diǎn)進(jìn)行擺振。用同樣方法檢查了內(nèi)側(cè)軸承架的安裝螺釘，也發(fā)現(xiàn)有輕微松動(dòng)。當(dāng)全部安裝螺釘被緊固以后，風(fēng)機(jī)的振值就大大下降，達(dá)到可接受的水平。例6-8 支承松動(dòng)故障實(shí)例某廠一臺(tái)離心式壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)速為7000rmin，通過(guò)齒輪增速器，由一臺(tái)功率為1470kW，轉(zhuǎn)速為3600rmin的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)組運(yùn)行中測(cè)得電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的振動(dòng)很小，振幅不超過(guò)2.5mms，但是齒輪增速

52、器卻振動(dòng)很大，水平方向振幅為12.5mms，垂直方向振幅為10mms，振動(dòng)頻率為低速齒輪的轉(zhuǎn)速頻率(60Hz)，軸向振幅很低。停機(jī)后打開齒輪箱，檢查了齒輪和軸承，并沒有發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，懷疑是不平衡引起的振動(dòng)。把低速齒輪送到維修車間進(jìn)行了平衡和偏擺量檢查，在安裝過(guò)程中又對(duì)電動(dòng)機(jī)和齒輪箱進(jìn)行了重新對(duì)中，但是這一切措施對(duì)于改善齒輪箱的振動(dòng)毫無(wú)效果。為了對(duì)齒輪箱振動(dòng)作進(jìn)一步分析，測(cè)量水平和垂直方向上的相位，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)方向上的相位是精確地同相同相，顯示是一種“定向振動(dòng)定向振動(dòng)”，然后又對(duì)齒輪箱殼體安裝底腳和底板進(jìn)行測(cè)振和檢查，底腳螺釘是緊固的，但從底板的振動(dòng)形態(tài)中發(fā)現(xiàn)一邊撓曲得很厲害。移去底板，就看到底板撓

53、曲部分下面的水泥漿已經(jīng)破碎，削弱了該處的支承剛度。解決底板局部松動(dòng)的處理辦法是把混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行刮削，在底板下重新澆灌了混凝土，當(dāng)機(jī)組放回到原處安裝后，齒輪箱的振幅就下降到2.5mms以下。圖618 聯(lián)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)地基的振動(dòng)頻譜圖例6-9 支承松動(dòng)故障某鋼鐵公司氧氣廠三車間壓縮機(jī)建成以來(lái)長(zhǎng)期因振動(dòng)過(guò)大，不能投入生產(chǎn)。該機(jī)組由一臺(tái)2500 KW，轉(zhuǎn)速2985 r/min的電動(dòng)機(jī)經(jīng)增速齒輪箱后，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子為9098 r/min。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明：因遲遲不能投產(chǎn)，廠方已分別對(duì)電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子作過(guò)動(dòng)平衡校正，也對(duì)聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行多次找正、找同心。但仍然未能降低振動(dòng)。 根據(jù)調(diào)查情況，采用頻譜分析技術(shù)，期望能從振動(dòng)成分

54、的頻率分布中分析振動(dòng)的原因。測(cè)得廠房大地的基礎(chǔ)振動(dòng)：0.1Hz，振幅5.6 mv。測(cè)得地基的固有頻率：7Hz(10.14mv)；二階頻率：19 Hz；三階頻率：29 Hz；四階頻率：38 Hz；測(cè)得在聯(lián)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，地基的振動(dòng)主頻0.15 Hz；振幅：110151 mv。分析與結(jié)論：1 振動(dòng)以低頻振動(dòng)為主要矛盾，地基是0.15 Hz；電機(jī)是50 Hz。兩者不一致。2 地基振動(dòng)的振幅151mv(頻譜圖中）遠(yuǎn)大于電機(jī)的振幅62 mv。說(shuō)明地基的振動(dòng)是主要矛盾。地基偏軟，剛度不足。但與地基固有頻率7 Hz相矛盾，因而問(wèn)題應(yīng)在電機(jī)與地基連接部位。3 根據(jù)電修廠方面提供的信息：安裝后電機(jī)垂直振動(dòng)大于水平振動(dòng)

55、。這與通常的狀態(tài)相矛盾，即垂直剛度小于水平剛度，也證明地基存在問(wèn)題。正常狀態(tài)是垂直剛度大于水平剛度。4 導(dǎo)致地基垂直剛度不足的可能原因：1）安裝墊板與地基的接觸面積不夠，空洞面積大，導(dǎo)致彈性變形大。2）地腳螺絲與地基的聯(lián)結(jié)剛度不足。3）地腳螺絲直徑偏小，剛度不足。例6-10 離心泵葉輪松動(dòng) 一臺(tái)懸臂式單級(jí)離心泵，運(yùn)轉(zhuǎn)了幾個(gè)月后發(fā)生了葉輪松動(dòng)。在泵側(cè)的兩個(gè)軸承上檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)頻譜分析，顯示有很多旋轉(zhuǎn)頻率的諧波成分(見圖619)，這些很強(qiáng)的諧波預(yù)示泵的轉(zhuǎn)子零件存在松動(dòng)問(wèn)題。另外，從圖中還可以看出，頻譜的噪聲底線很高，譜線連續(xù)表明松動(dòng)零件對(duì)軸施加了一種不穩(wěn)定的隨機(jī)性沖擊力。圖619 離心泵葉輪松動(dòng)

56、頻譜圖例6-11 氯氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪松動(dòng)一臺(tái)4級(jí)離心式氯氣鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為2796r/min，由一臺(tái)3000r/min的電動(dòng)機(jī)用帶拖動(dòng)。這臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)很大，達(dá)到50mm/s，振動(dòng)的特點(diǎn)是機(jī)器開車后幾分鐘內(nèi)振幅增大，但是當(dāng)整臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)預(yù)熱幾小時(shí)以后，振幅又降下來(lái)。預(yù)熱方法是將機(jī)殼隔熱，并將熱空氣鼓進(jìn)風(fēng)機(jī)入口。圖6-20所示為開車后30min這段時(shí)間內(nèi)，在鼓風(fēng)機(jī)上測(cè)得的振幅與相位隨時(shí)間的變化曲線。從圖中看出，振動(dòng)的最大峰值出現(xiàn)在開車約4min的時(shí)候，隨后振幅下降，但在運(yùn)轉(zhuǎn)2030min后，又開始增大。振動(dòng)分析表明，鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率是引起振動(dòng)的主要因素。從相位上觀察，在試驗(yàn)的30min時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)子

57、上的不平衡矢量轉(zhuǎn)動(dòng)了360，從這故障現(xiàn)象中可以判斷葉輪發(fā)生了松動(dòng)。葉輪在軸上雖然用鍵固定，但是間隙較大，葉輪輪殼內(nèi)孔只要稍微出現(xiàn)一點(diǎn)間隙，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)偏心，破壞了預(yù)先的平衡狀態(tài)。由于旋轉(zhuǎn)偏心方向在連續(xù)地變化，因此，不平衡矢量的相位也跟著變化。當(dāng)偏心方向與原先的不平衡方向一致時(shí)，振動(dòng)就增大，反相時(shí)振動(dòng)就減少，這樣就清楚地解釋了上面所說(shuō)的這些現(xiàn)象。圖6-21 故障前a與故障后b 的頻譜圖67 油膜渦動(dòng)及振蕩分析案例 例6-12某化肥廠的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組，在檢修后，運(yùn)行了140多天，高壓缸振動(dòng)突然升到報(bào)警值而被迫停車。 在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中及故障發(fā)生前后，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均作了數(shù)據(jù)記錄。高壓缸轉(zhuǎn)子的徑向振動(dòng)

58、頻譜圖見圖6-21，a圖是故障前的振動(dòng)頻譜，振動(dòng)信號(hào)只有轉(zhuǎn)頻的幅值。b圖是故障發(fā)生時(shí)的振動(dòng)頻譜，振動(dòng)信號(hào)除轉(zhuǎn)頻外，還有約為1/21/2轉(zhuǎn)頻轉(zhuǎn)頻的振幅，這是典典型的油膜渦動(dòng)特征型的油膜渦動(dòng)特征。據(jù)此判定高壓缸轉(zhuǎn)子軸承發(fā)生油膜渦動(dòng)。例6-13 油膜渦動(dòng)及振蕩實(shí)例某公司國(guó)產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨裝置，其中一臺(tái)ALS16000離心式氨壓縮機(jī)組，在試車中曾遇到軸承油膜振蕩。圖622(a)表示高壓缸軸振動(dòng)剛出現(xiàn)油膜振蕩時(shí)的頻譜。從圖中可見，140.5Hz(8430/min)是軸的轉(zhuǎn)速頻率，由軸的不平衡振動(dòng)引起。55Hz為油膜振蕩頻率。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至8760rmin(146Hz)時(shí)，油膜振蕩頻率的幅值巳超過(guò)轉(zhuǎn)速頻率幅值

59、，見圖622(b)，這是一幅典型的油膜振蕩頻譜圖，從圖 (b)中可見，頻率成分除了(146Hz)和(56.5Hz)之外，還存在其他頻率成分；這些成分是；主軸振動(dòng)頻率和油膜振蕩頻率的一系列和差組合頻率。圖622 高壓缸油膜振蕩初期及發(fā)展的振動(dòng)頻譜比較例6-14 油膜渦動(dòng)及振蕩實(shí)例某公司一臺(tái)空氣壓縮機(jī)，由高壓缸和低壓缸組成。低壓缸在一次大修后，轉(zhuǎn)子兩端軸振動(dòng)持續(xù)上升，振幅達(dá)5055m，大大超過(guò)允許值33m，但低壓缸前端的增速箱和后端的高壓缸振動(dòng)較小。低壓缸前、后軸承上的振動(dòng)測(cè)點(diǎn)信號(hào)頻譜圖如圖623(a)、(b)所示，圖中主要振動(dòng)頻率為91.2Hz，其幅值為工頻（190Hz）振幅的3倍多，另外還有2

60、倍頻和4倍頻成份，值得注意的是，圖中除了非常突出的低頻91.2Hz之外，4倍頻成分也非常明顯。對(duì)該機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的分析認(rèn)為：低頻成分突出，它與工頻成分的比值為0.48，可認(rèn)為是軸承油膜不穩(wěn)定的半速渦動(dòng)；油膜不穩(wěn)定的起因可能是低壓缸兩端聯(lián)軸節(jié)的對(duì)中不良，改變了軸承上的負(fù)荷大小和方向。停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：軸承間隙超過(guò)允許值(設(shè)計(jì)最大允許間隙為0.18mm，實(shí)測(cè)為0.21mm)；5塊可傾瓦厚度不均勻，同一瓦塊最薄與最厚處相差0.03mm，超過(guò)設(shè)計(jì)允許值。瓦塊內(nèi)表面的預(yù)負(fù)荷處于負(fù)值狀態(tài)PR值(單位面積上的預(yù)加載荷力值）原設(shè)計(jì)為0.027，現(xiàn)降為0.135，降低了軸承工作穩(wěn)定性。兩端聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不符合要