故障診斷旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測與診斷

1、故障診斷旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測與診斷第1頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四2教學(xué)內(nèi)容第四章 旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測與診斷4.1 旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論4.2 診斷信息的表達與分析4.3 簡易診斷方法4.4 精密診斷原理及典型故障分析4.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)第2頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四3教學(xué)內(nèi)容 重點與難點 旋轉(zhuǎn)機械故障診斷原理；旋轉(zhuǎn)機械振動診斷信息的表達與分析； 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解現(xiàn)場故障系統(tǒng)的控制技術(shù)；掌握旋轉(zhuǎn)機械故障診斷分析方法；故障控制技術(shù)。第3頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四4旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論4.1、旋轉(zhuǎn)機械的振動

2、及故障概論1) 機械設(shè)備振動的特點： 4.1.1 旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論 振動存在的廣泛性；振動監(jiān)測的有效性；振動的可識別性；振動識別的復(fù)雜性。第4頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四52) 振動信號的系統(tǒng)特征 故障振動特征不僅取決于故障，而且還受到系統(tǒng)特性的影響，從系統(tǒng)的觀點來分析，有利于對問題進性描述。系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系表達為：旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論第5頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四64.1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子振動和轉(zhuǎn)子故障的分類 按轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在坐標(biāo)平面內(nèi)發(fā)生的振動形式分為如下三種：橫向振動-振動發(fā)生在包括轉(zhuǎn)軸的橫向平面內(nèi)；軸向振動-振動發(fā)生在

3、轉(zhuǎn)軸的軸線方向上；扭轉(zhuǎn)振動-沿轉(zhuǎn)軸軸線發(fā)生的扭振；旋轉(zhuǎn)機械故障所激發(fā)的振動多為橫向振動。以臨界轉(zhuǎn)速為分界可把轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為兩種：剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)-工作轉(zhuǎn)速在（一階）臨界以下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng) ；柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)-工作轉(zhuǎn)速在（一階）臨界轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 。旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論第6頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四7 按轉(zhuǎn)子類型及其振動性質(zhì)不同，可將旋轉(zhuǎn)機械主要故障作以下分類，見下圖：旋轉(zhuǎn)機械的振動及故障概論第7頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四84.2、診斷信息的表達與分析4.2.1 波形分析法 波形分析方法主要是通過觀察振動波形的特征來獲取診斷信息。診斷信息的表

4、達與分析第8頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四94.2.2 頻譜分析法 頻譜圖是用頻譜分析法提取診斷信息的一種方法，常采用FFT來對采樣序列進行計算。診斷信息的表達與分析截頭余弦第9頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四101）幅值譜及相位譜振動信號中主要由哪些頻率成分及諧波分量所組成 ；組成的諧波分量中哪些頻率成分的幅值最為突出，這提示著和故障的某種關(guān)系。診斷信息的表達與分析第10頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四112）階比幅值譜將頻譜圖中的頻譜軸（橫坐標(biāo)）改用工作頻率的倍數(shù)來表示，而縱坐標(biāo)仍表示幅值，稱為階比幅值譜。診斷信息的

5、表達與分析第11頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四123）(自)功率譜信號自功率譜表示信號樣本中所含能量沿頻率軸的分布狀況。多用于隨機信號分析中。診斷信息的表達與分析第12頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四13診斷信息的表達與分析第13頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四144.2.3 軸心軌跡分析法 1）軸心軌跡的測量采集兩個相互垂直的方向上軸心相對于軸承的位移信號 ，將信號放大并消除直流分量后即可在示波器上或x-y繪圖儀上合成為軸心軌跡 。診斷信息的表達與分析第14頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四152

6、）軸心軌跡的分析方法軸心軌跡的形狀軸心軌跡的形狀與機器的運行狀態(tài)及發(fā)生故障的類型有密切關(guān)系，主要包括幾種典型軸心軌跡圖。不平衡-不平衡引起的軸心軌跡理論上應(yīng)為圓形，但由于軸承油膜剛度在x、y方向上的差別，以及其他一些因素的影響，實際上是一個橢圓 。如下圖為汽輪發(fā)電機過程中的基頻分量的仿真軸心軌跡圖 。診斷信息的表達與分析第15頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四16診斷信息的表達與分析第16頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四17不對中-不對中軸心軌跡主要由二倍頻、四倍頻諧波分量由計算機仿真合成。下圖為存在不同程度不對中缺陷時的軸心軌跡。隨著不對中的增大

7、，軌跡由橢圓變?yōu)橄憬缎?，最后變?yōu)椤?”字形。亞同步振動由于渦動頻譜并非恰為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的一半以及內(nèi)摩擦失穩(wěn)等原因造成的。診斷信息的表達與分析第17頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四18油膜渦動軸心軌跡在線顯示診斷信息的表達與分析第18頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四19油膜渦動軸心軌跡提取 診斷信息的表達與分析第19頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四20油膜振蕩軸心軌跡 診斷信息的表達與分析第20頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四21轉(zhuǎn)子與靜止部件的碰撞和摩擦-圖a、b、c、d為轉(zhuǎn)子與靜止件產(chǎn)生不同程度的

8、碰撞和摩擦?xí)r的軸心軌跡。診斷信息的表達與分析第21頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四22軸心軌跡的旋轉(zhuǎn)方向若軸的旋轉(zhuǎn)方向與軸心軌跡旋轉(zhuǎn)方向一致，稱為正向進動；反之，稱為逆向進動。一般情況下為正向進動。轉(zhuǎn)子和定子之間的干摩擦和某些具有螺旋槳的旋轉(zhuǎn)機械由于葉片的動力作用，則會產(chǎn)生逆向進動。 軸心軌跡的穩(wěn)定性一般情況下，軸心軌跡保持穩(wěn)定。一旦發(fā)生形狀大小的變化或軌跡紊亂，則提示著機器運行狀態(tài)已發(fā)生了變化或進入異常狀態(tài)。 診斷信息的表達與分析第22頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四23小結(jié)本講小結(jié)掌握故障分析的系統(tǒng)分析方法；掌握故障的分類及其形成原因；掌握頻

9、譜分析方法和軸心軌跡分析方法。掌握故障信息的表達與分析方法；第23頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四244.2.4 轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法 轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法設(shè)備診斷分析包括：穩(wěn)態(tài)分析方法；轉(zhuǎn)速跟蹤分析法。 1）奈奎斯特( Nyquist)圖和波德(Bode）圖奈奎瑟特圖是極坐標(biāo)表示法，取振動信號基頻分量的幅值為極坐標(biāo)的模，基準(zhǔn)相位角為幅角，構(gòu)成極坐標(biāo)平面上的一個點。波德圖是各轉(zhuǎn)速下基頻分量的幅值和基準(zhǔn)相位角分別繪制在轉(zhuǎn)速-幅值和轉(zhuǎn)速-相位兩個直角對數(shù)坐標(biāo)系的圖上。第24頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四252）瀑布圖和坎貝爾圖瀑布圖又稱瀑陣圖是將振動信號的

10、功率譜或幅值譜隨著轉(zhuǎn)速的變化疊置而成的三維譜圖。轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法第25頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四26坎貝爾圖是橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)為頻率，斜線為各倍頻分量頻率的階次比f/fr。轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法第26頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四274.2.5 統(tǒng)計分析方法 統(tǒng)計分析方法是對振動信號中各頻率分量的綜合影響用統(tǒng)計方法進行量化處理的一種方法。 1）常用的診斷指標(biāo)振動峰峰值（值） ：常用的峰峰值為振動位移和加速度的峰峰值xp-p和ap-p；統(tǒng)計分析方法第27頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四28振動烈度（振動速度的均方根，或

11、有效值）vrms。 vrms是根據(jù)振動速度曲線的均方根值求出的； 振動烈度表征著振動的威力或破壞能力，故稱振動烈度。它是一種比較敏感的診斷指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于各種測振標(biāo)準(zhǔn)中，特別在設(shè)備的簡易診斷中應(yīng)用最為廣泛。統(tǒng)計分析方法第28頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四29無量綱指標(biāo)。波形指標(biāo)峰值指標(biāo)脈沖指標(biāo)裕度指標(biāo)均方根值樣本的絕對平均值統(tǒng)計分析方法第29頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四30功率譜圖導(dǎo)出的診斷指標(biāo)譜圖均方值譜圖重心峰值指標(biāo)譜圖方差MS，C及R用于描繪譜圖主峰位置的變化，而V則用于描述譜圖能量分布的分散程度。實踐表明，計算上述診斷指標(biāo)比計算功率

12、譜快且比較敏感。統(tǒng)計分析方法第30頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四314.3、旋轉(zhuǎn)機械故障的簡易診斷方法 簡易法是通過便攜測振儀拾取信號，并直接由信號的某些參數(shù)或統(tǒng)計量構(gòu)成診斷指標(biāo)。 4.3.1 振動信號的測定 1）正確地選擇測定方式和測定參數(shù)低頻范圍(10100Hz): 位移參數(shù)（xp-p，xp，xrms 等）； 中頻范圍(101000Hz): 速度參數(shù)（xrms 等）； 高頻范圍(1k Hz): 加速度參數(shù)（arms ，ap-p等）； 簡易診斷方法第31頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四322）合理地布置測點主要測點布置：反映振動特征最敏感的部

13、位即軸承部位 ； 輔助測點的布置：可布置在機殼、箱體、基礎(chǔ)等部位（參看課本p83） ； 測定振動時的注意事項：應(yīng)遵循如下原則，即每次測量要在同一測點進行，否則會因傳遞通道不同造成結(jié)果誤差；其次，保證工況相同；測量的參數(shù)相同；使用的儀器和測量方法相同。簡易診斷方法第32頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四333）選擇合適的測定周期高速旋轉(zhuǎn)機械（壓縮機、透平機）：每月測定 ； 一般旋轉(zhuǎn)機械（風(fēng)機、水泵、機床等）：每月測定 ； 測點方向選擇:低頻振動一般都要從徑向水平、徑向垂直和軸向三個方向來評定振動狀況，這是因為載荷的影響和故障的變化，造成測點的三個方向的振動不一樣，總有一個或

14、兩個方向反應(yīng)敏感。簡易診斷方法第33頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四344.3.2 簡易診斷方法原理 1）統(tǒng)計分析法和劣化趨勢圖位移峰峰值Xp-p及振動烈度Vrms用得最多。 按規(guī)定的周期，將測定的數(shù)據(jù)（統(tǒng)計量）按時間順序排列即可獲得劣勢趨勢圖，并可識別和預(yù)測設(shè)備的狀態(tài)。簡易診斷方法第34頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四352）簡易診斷判別標(biāo)準(zhǔn)的制定綠區(qū)：正常使用，狀態(tài)良好；黃區(qū)：過渡狀態(tài)，注意維護；紅區(qū)：嚴(yán)重危險，隨時停機。設(shè)備劣化曲線。 簡易診斷方法第35頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四36絕對標(biāo)準(zhǔn) 將測定的數(shù)據(jù)或統(tǒng)計

15、量直接與標(biāo)準(zhǔn)閾值相比較以判斷設(shè)備所處的狀態(tài)。簡易診斷方法相對標(biāo)準(zhǔn) 相對標(biāo)準(zhǔn)是以正常狀態(tài)的測定值為初值，以當(dāng)前實測數(shù)據(jù)達到初值的倍數(shù)為閾值來判斷設(shè)備當(dāng)前所處的狀態(tài)。 相對標(biāo)準(zhǔn)中初值的確定極為重要，一般至少要取六個有效數(shù)據(jù)進行平均后作為初值。第36頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四37類比標(biāo)準(zhǔn) 對同規(guī)格型號、同運行工況的若干設(shè)備，在缺乏必要的標(biāo)準(zhǔn)時可采用類比標(biāo)準(zhǔn)進行狀態(tài)判別。 類比標(biāo)準(zhǔn)：對數(shù)臺設(shè)備的同一部位進行測定，并對測定值進行相互比較，而判定某臺設(shè)備是否發(fā)生異常。 類比標(biāo)準(zhǔn)只能用于結(jié)構(gòu)及工況比較簡單的小型機械上（如水泵）。對于大型高速的旋轉(zhuǎn)機械，其可比的條件相差很大，不宜

16、采用類比標(biāo)準(zhǔn)。方法優(yōu)先順序：絕對標(biāo)準(zhǔn) 相對標(biāo)準(zhǔn) 類比標(biāo)準(zhǔn)簡易診斷方法第37頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四38簡易診斷案例：1）設(shè)備簡圖及測點布置：各測點均配置渦流式位移傳感器2）故障簡況： T1 發(fā)現(xiàn)中壓氣缸進口端測點4表頭顯示軸振動由19um增至65um，超過預(yù)設(shè)報警值38um，跳車停機。為避免貿(mào)然停機，采用Vm-63便攜式振動計進行監(jiān)測。簡易診斷方法第38頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四393）監(jiān)測方法： 振動計用于監(jiān)測軸承的絕對振動。測量中以中壓缸的進口端3，測定餐位為Vrms及Xp-p，并分別測試垂直（V)和水平（H）兩個方向的數(shù)據(jù)。

17、根據(jù)監(jiān)測趨勢圖，測點振動數(shù)據(jù)基本保持穩(wěn)定，而未超出給定的閾值。4）趨勢圖分析： 大修檢查結(jié)果：中壓缸止推軸承推力盤磨損，副推力瓦基破裂，因而引起振動。此外，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子與隔板摩擦造成轉(zhuǎn)子失衡而加劇了振動。簡易診斷方法第39頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四40本講小結(jié)掌握轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法原理；掌握轉(zhuǎn)速跟蹤法診斷信息的表達；掌握旋轉(zhuǎn)機械故障的簡易診斷方法。掌握了解全息譜的表達原理；小結(jié)第40頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四414.4、精密診斷方法與典型故障分析4.4.1 精密診斷方法原理 故障診斷需要通過診斷信息所提供的振動特征與典型故障的振動特征相互聯(lián)

18、系才能對故障的類型、性質(zhì)和產(chǎn)生的部位和原因進行識別，為診斷決策提供依據(jù)。 精密診斷方法與典型故障第41頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四42精密診斷方法的核心問題是振動特征的模式識別，通過從診斷信息中提取若干（n個）診斷指標(biāo)（統(tǒng)計量）構(gòu)成一個n維向量，即特征向量。 模式識別基本原理： 模式識別把待檢模式Xt與k種典型故障模式Xi（i=1，2，,k)進行比較、分類的方法。精密診斷方法與典型故障第42頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四43模式識別方法分類：直接觀察法； 把待檢模式的典型特征與典型模式的特征進行直觀的比較、分析后進行分類，以確定故障的類型、

19、性質(zhì)、原因和部位等。計算機輔助診斷法； 模式識別理論基礎(chǔ)聚類分析法；以計算機為基礎(chǔ)的新方法主要有：時序診斷法；模糊診斷法；灰色系統(tǒng)診斷法等，主要用于解決模式邊界不太清晰的問題。計算機自動識別法。 計算機自動識別法又稱故障診斷專家系統(tǒng)，通過將專家知識和各種故障診斷信息掌握在知識庫中，由計算機自動識別。精密診斷方法與典型故障第43頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四44精密診斷方法與典型故障第44頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四45精密診斷方法與典型故障典型分析儀器：第45頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四46精密診斷方法與典型故障

20、第46頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四474.4.2 旋轉(zhuǎn)機械的典型故障分析 典型故障的振動特征是旋轉(zhuǎn)機械故障模式識別的必要條件。 1）轉(zhuǎn)子不平衡（失衡）及原因材料和結(jié)構(gòu)問題；安裝問題；配合松動；軸彎曲或軸變形（受熱不勻，水平存放過久等) ；運行過程中旋轉(zhuǎn)零件磨損、腐蝕、剝落或介質(zhì)沉積不勻 ；旋轉(zhuǎn)零件的斷裂。精密診斷方法與典型故障第47頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四48精密診斷方法與典型故障轉(zhuǎn)子不平衡的振動分析設(shè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度為，則有：因不平衡產(chǎn)生的離心力為：第48頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四49精密診斷方法與典型

21、故障離心力在x，y軸上的分量分別為：所以，在x，y方向的激振力基本相同，相角相差90。因此，任選一方向研究即可。振動微分方程式表示為：歸一化后得：第49頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四50精密診斷方法與典型故障其中：為阻尼系數(shù)；稱為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)自振頻率（固有頻率）。方程的通解為：暫態(tài)解穩(wěn)態(tài)解第50頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四51精密診斷方法與典型故障系統(tǒng)響應(yīng)為：幅頻響應(yīng)函數(shù)：相頻響應(yīng)函數(shù)：第51頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四52精密診斷方法與典型故障說 明：1）幅頻和相頻函數(shù)均受阻尼因數(shù)的影響。阻尼值越大共振峰值越低，當(dāng)

22、=0.7時，共振峰消失。2）當(dāng)臨界轉(zhuǎn)速時，相角與阻尼無關(guān)且 =/2。當(dāng)轉(zhuǎn)子超越臨界轉(zhuǎn)速運行時與低臨界轉(zhuǎn)速時相比，其相角趨于相反。第52頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四53轉(zhuǎn)子不平衡的振動分析頻率特征 振動的激振頻率為單一的旋轉(zhuǎn)頻率（即工作頻率），而無其它倍頻成分；相位特征 在工作頻率下相位穩(wěn)定；轉(zhuǎn)速跟蹤動態(tài)特征 在單自由度模型情況下，轉(zhuǎn)子啟動時，振幅隨轉(zhuǎn)速之增大而增大。臨界轉(zhuǎn)速出現(xiàn)峰值，超過臨界轉(zhuǎn)速，振幅趨于定值，即偏心值；精密診斷方法與典型故障第53頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四54精密振動的注意事項注意剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子的區(qū)別 ；注意轉(zhuǎn)子不

23、平衡與基礎(chǔ)共振的區(qū)別 ；采用渦流式位移傳感器時，區(qū)別軸彎曲及軸頸橢圓度對振幅的影響 ；2）轉(zhuǎn)子不對中 轉(zhuǎn)子不對中指轉(zhuǎn)子中心與軸承中心不對中，或多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)子的軸線不對中。精密診斷方法與典型故障第54頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四55轉(zhuǎn)子不對中的類型及不對中的危害導(dǎo)致滾動軸承滾動體載荷的不均而產(chǎn)生振動噪聲、過度磨損或軸承卡死 ；滑動軸承油膜動壓失穩(wěn)而導(dǎo)致半速渦動和油膜振蕩 ；嚴(yán)重的不對中直接導(dǎo)致油膜破裂而燒損軸瓦 ；機床不對中引起徑向及軸向的振動降低加工精度。精密診斷方法與典型故障第55頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四56產(chǎn)生不對中原因的分析

24、產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不對中的原因主要有以下幾方面轉(zhuǎn)子及支座安裝不良 ；軸承支座由不均勻膨脹引起變形 ；地基下沉 ；由不對中引起的轉(zhuǎn)子振動特征振動形態(tài)的特征 平行不對中徑向振動，角度不對中徑向和軸向振動；綜合不對中（實際）。振動頻率的特征 剛性聯(lián)軸器及齒輪聯(lián)軸器，徑向激振頻率以基頻及二倍和四倍頻率為主，尚伴有高次倍頻。轉(zhuǎn)速跟蹤幅值動態(tài)變化特征 不對中振動幅值對轉(zhuǎn)速的變化不敏感，因此影響不太明顯。精密診斷方法與典型故障第56頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四57不對中的診斷方法簡易診斷可以以軸向振動為標(biāo)志進行判斷 ；精密診斷時主要以分析FFT譜或功率譜中二倍頻或四倍頻成分來判定不對中 ；

25、為區(qū)別與其他故障與不對中二倍頻故障特征，可采用全息譜方法。精密診斷方法與典型故障第57頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四583）基座或裝配松動 基座或裝配松動常和轉(zhuǎn)子不平衡相伴生，表現(xiàn)為非線性的振動特征。其振動形式以徑向垂直振動為主。從譜分析中可以發(fā)現(xiàn)其激振頻率除基頻 fr 外，還存在高次諧波成分 3fr、5fr、7fr 及分?jǐn)?shù)諧波成分（0.30.5）fr 等。當(dāng)增速時振幅變化有跳躍現(xiàn)象，即突然增大或減小 。如下圖所示：精密診斷方法與典型故障第58頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四594）油膜渦動及油膜振蕩油膜失穩(wěn)故障機理：載荷與油膜動壓平衡與失衡的

26、動態(tài)作用。精密診斷方法與典型故障第59頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四60油膜渦動特點：渦動理論速度為：=/2，實際渦動速度為： ），-半速渦動當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到2倍臨界轉(zhuǎn)速時（=2c），將發(fā)生渦動共振渦動頻率與旋轉(zhuǎn)頻率無關(guān)。渦流軌跡呈螺旋線發(fā)散；由于偏心距增加，使油膜剛度進入非線性區(qū)導(dǎo)致渦流軌跡形成極限環(huán)。穩(wěn)定渦動時軸心軌跡為封閉的8字形；當(dāng)油膜振蕩時其渦動頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)而等于轉(zhuǎn)子的一階自振頻率。精密診斷方法與典型故障第60頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四615）旋轉(zhuǎn)失速和喘振故障發(fā)生的機理：流體機械，由于工藝參數(shù)調(diào)整不當(dāng)引起；是由于渦流堵塞葉片通

27、道而產(chǎn)生的氣流脈沖振動。 特點：渦流堵塞氣團是逐漸發(fā)展和傳播的，其方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反。 類型：漸變型和突發(fā)型。當(dāng)突發(fā)型旋轉(zhuǎn)失速進一步發(fā)展時，整個出口管道為渦流所堵塞，造成出口壓力突然下降，同時管道內(nèi)氣流向壓縮機倒流。由此所引起的管網(wǎng)的巨大脈動沖擊和強烈振動所發(fā)出的低頻噪聲，稱為喘振。精密診斷方法與典型故障第61頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四62 特征：旋轉(zhuǎn)失速的頻率約為0.50.8fr；而喘振頻率一般與旋轉(zhuǎn)頻率無關(guān)，而與網(wǎng)管的容積有關(guān)，一般均低于1Hz。精密診斷方法與典型故障第62頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四63小 結(jié)本講小結(jié)掌握旋轉(zhuǎn)機

28、械的精密診斷原理；掌握旋轉(zhuǎn)機械的典型故障及其分析方法；第63頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四644.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)據(jù)統(tǒng)計，旋轉(zhuǎn)機械的振動問題有30以上都是由于轉(zhuǎn)子不平衡所引起。對于線性系統(tǒng)而言，失衡引起的振動，其頻率等于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。而當(dāng)系統(tǒng)具有非線性時，失衡將引起以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率為基頻，以及帶有一系列高階諧波成分的振動第64頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四654.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)實際不平衡轉(zhuǎn)子校正質(zhì)量：人為地在轉(zhuǎn)子的某一平面上加上或減去一些質(zhì)量，這些質(zhì)量我們稱為校正質(zhì)量。第65頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四664.5

29、 現(xiàn)場平衡技術(shù)剛性轉(zhuǎn)子的單面動平衡剛性轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場動平衡方法主要分為單面動平衡和雙面動平衡。單面動平衡是針對轉(zhuǎn)子靜不平衡的一種平衡方法，適用于盤狀旋轉(zhuǎn)體或者轉(zhuǎn)子的橫向?qū)挾萣與轉(zhuǎn)子直徑D之比(b/D)0.2的場合。第66頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四674.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)剛性轉(zhuǎn)子的單面動平衡平衡的一般方法步驟如下：測量原始不平衡振動的振幅 和相位1。不平衡振動相位的測量需要一個基準(zhǔn)相位，要在轉(zhuǎn)子上做一個基準(zhǔn)相位標(biāo)記，可以用傳感器測量，生成一個每轉(zhuǎn)一圈一個脈沖的鍵相信號。在圓盤的某一位置加一確定的試驗質(zhì)量Mt(其質(zhì)量和相位已知)。設(shè)由Mt引起的振動由 表示，由原始不平衡和

30、試驗質(zhì)量引起的振動合成由 表示。在同樣的轉(zhuǎn)速下測量振幅 和相位2；方法同步驟。檢驗剩余不平衡量。重新按步驟的方法檢驗剩余不平衡量是否達到要求。第67頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四684.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)我們需要得出 Vu/Vw 的比值以及角度b 第68頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四694.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)剛性轉(zhuǎn)子的單面動平衡舉例離心式鼓風(fēng)機的簡單結(jié)構(gòu)示意圖：風(fēng)機葉輪直徑約600mm，質(zhì)量約90kg。用18.5kw的異步電動機驅(qū)動，工作轉(zhuǎn)速為1470r/min.第69頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四704.5 現(xiàn)場平衡技

31、術(shù)剛性轉(zhuǎn)子的單面動平衡舉例風(fēng)機葉輪的寬度相對于葉輪的直徑很小，可以認(rèn)為是圓盤狀轉(zhuǎn)子，所以我們采用單平面平衡機葉輪內(nèi)側(cè)背板作為校正平面1，因為這個平面靠近重心平面。采用焊接方法把平衡配重加到這個平面上。用具有磁力座的振動傳感器直接吸附在電機上靠近風(fēng)機的一側(cè)作為不平衡振動測量平面A。測量方向選擇水平方向，因為垂直方向的支撐剛度比水平方向高，所以垂直振動較小。第70頁，共76頁，2022年，5月20日，0點55分，星期四714.5 現(xiàn)場平衡技術(shù)剛性轉(zhuǎn)子的單面動平衡舉例安裝測試儀器反光膠片粘在電機風(fēng)扇輪斷面上測量風(fēng)機原始不平衡振動平衡轉(zhuǎn)速:1470r/min；測點A的振動：40.5um(P-P)354在風(fēng)機1平面上加試驗配重(簡稱試重)檢修孔R=300mm，試驗質(zhì)量為Mt:65.7g15試驗運轉(zhuǎn)平衡轉(zhuǎn)速：1470r/min測點A的振動：156um(P-P)305第71頁，共76頁，2022年，5月2