旋轉機械故障診斷-不對中

旋轉機械設備不對中故障與分析水龍分析系統(tǒng)目錄CONTENTS概述1不對中類型2不對中的機理分析3不對中的故障特征4不對中的故障診斷5故障原因與治理措施6不對中故障診斷實例7一、概述什么是不對中不對中指機器在運行狀態(tài)下，轉子與轉子之間的連接對中超出正常范圍，或者轉子軸頸在軸承中的相對位置不良，不能形成良好的油膜和適當?shù)妮S承負荷，從而引發(fā)機器振動或聯(lián)軸節(jié)、軸承損壞的現(xiàn)象。不對中又有哪些危害具有不對中故障的轉子系統(tǒng)在其運轉過程中將產(chǎn)生一系列有害于設備的動態(tài)效應，如引起機器聯(lián)軸器偏轉、軸承早期損壞、油膜失穩(wěn)、軸彎曲變形等，導致機器發(fā)生異常振動，危害極大。初始安裝對中超差；冷態(tài)對中時沒有正確估計各個轉子中心線的熱態(tài)升高量，工作時出現(xiàn)主動轉子與從動轉子動態(tài)對中不良；123456故障

原因一、概述7軸承架熱膨脹不均勻；管道力作用；機殼變形或移位；地基不均勻下沉；基礎變形；轉子彎曲，同時產(chǎn)生不平衡和不對中故障。8二、不對中的類型頸在軸承中偏斜稱為軸承不對中。軸承不對中本身不會產(chǎn)生振動，它主要影響到油膜性能和阻尼。在轉子不平衡情況下，由于軸承不對中對不平衡力的反作用，會產(chǎn)生工頻振動。軸承不對中機組各轉子之間用聯(lián)軸節(jié)連接時，如不處在同一直線上，就稱為軸系不對中。由于不對中，將導致軸向、徑向交變力，引起軸向振動和徑向振動,且振動會隨不對中嚴重程度的增加而增大。軸系不對中不對中的類型二、不對中的類型角度不對中軸線交叉成一角度，稱為角度不對中混合不對中軸線位移且交叉，稱為綜合不對中平行不對中軸線平行位移，稱為平行不對中軸系不對中三、不對中的機理分析1、齒式聯(lián)軸器連接不對中振動機理齒式聯(lián)軸器由兩個具有外齒環(huán)的半聯(lián)軸器和具有內(nèi)齒環(huán)的中間齒套組成。兩個半聯(lián)軸器分別與主動軸和被動軸連接。這種聯(lián)軸器具有一定的對中調(diào)節(jié)能力，因此常在大型旋轉設備上采用。在對中狀態(tài)良好的情況下，內(nèi)外齒套之間只有傳遞轉矩的周向力。當軸系對中超差時，齒式聯(lián)軸器內(nèi)外齒面的接觸情況發(fā)生變化，從而使中間齒套發(fā)生相對傾斜，在傳遞運動和轉矩時，將會產(chǎn)生附加的徑向力和軸向力，引發(fā)相應的振動，這就是不對中故障振動的原因。三、不對中的機理分析（1）.平行不對中

聯(lián)軸器的中間齒套與半聯(lián)軸器組成移動副，不能相對轉動。當轉子軸線之間存在徑向位移時，中間齒套與半聯(lián)軸器間會產(chǎn)生滑動而作平面圓周運動，中間齒套的中心是沿著以徑向位移y為直徑作圓周運動。聯(lián)軸器平行不對中三、不對中的機理分析

聯(lián)軸器齒套運動分析

三、不對中的機理分析

聯(lián)軸器齒套運動分析

三、不對中的機理分析（2）.角度不對中

三、不對中的機理分析

三、不對中的機理分析（3）.綜合不對中

三、不對中的機理分析同時，齒式聯(lián)軸器由于所產(chǎn)生的附加軸向力以及轉子偏角的作用，從動轉子以每回轉一周為周期，在軸向往復運動一次，因而轉子軸向振動的頻率與角頻率相同，如左圖所示。轉子不對中的軸向振動2、剛性聯(lián)軸器連接不對中振動機理

剛性聯(lián)軸器連接的轉子對中不良時，由于強制連接所產(chǎn)生的力矩，不僅使轉子發(fā)生彎曲變形，而且隨轉子軸線平行位移或軸線角度位移的狀態(tài)不同，其變形和受力情況也不一樣，如下圖所示。三、不對中的機理分析三、不對中的機理分析用剛性聯(lián)軸器連接的轉子不對中時，轉子往往是既有軸線平行位移，又有軸角度位移的綜合狀態(tài)，轉子所受的力既有徑向交變力，又有軸向交變力。

彎曲變形的轉子由于轉軸內(nèi)阻現(xiàn)象以及轉軸表面與旋轉體內(nèi)表面之間的摩擦而產(chǎn)生的相對滑動，使轉子產(chǎn)生自激旋轉振動，而且當主動轉子按一定轉速旋轉時，從動轉子的轉速會產(chǎn)生周期性變動，每轉動一周變動兩次，因而其振動頻率為轉子轉動頻率的兩倍。

轉子所受的軸向交變力與齒式聯(lián)軸器所受的軸向交變力相同，其振動特征頻率為轉子的轉動頻率。三、不對中的機理分析3、軸承不對中振動機理軸承不對中實際上反映的是軸承坐標高和左右位置的偏差。由于結構上的原因，軸承在水平方向和垂直方向上具有不同的剛度和阻尼，不對中的存在加大了這種差別。雖然油膜既有彈性又有阻尼，能夠在一定程度上彌補不對中的影響，但不對中過大時，會使軸承的工作條件改變，在轉子上產(chǎn)生附加的力和力矩，甚至使轉子失穩(wěn)或產(chǎn)生碰磨。軸承不對中同時又使軸頸中心和平衡位置發(fā)生變化，使軸系的載荷重新分配，負荷大的軸承油膜呈現(xiàn)非線性，在一定條件下出現(xiàn)高次諧波振動；負荷較輕的軸承易引起油膜渦動進而導致油膜振蕩。支承負荷的變化還會使軸系的臨界轉速和振型發(fā)生改變。四、不對中的故障特征實際工作中遇到的轉子不對中故障大多數(shù)為聯(lián)軸器不對中，在此以聯(lián)軸器不對中為例介紹其故障特征。32156748不對中引起的振幅與轉子的負荷有關，隨負荷的增大而增大，位置低的軸承振幅比位置高的軸承大；平行不對中主要引起徑向振動，角不對中主要引起軸向振動；聯(lián)軸器同一側相互垂直的兩個方向，2倍頻的相位差是基頻的2倍；聯(lián)軸器兩側同一方向的相位在平行位移不對中時為0°，在角位移不對中時為180°，綜合位移不對中時為0°～180°；激勵力與不對中量成正比，隨不對中量的增加，激勵力呈線性增大；由不對中故障產(chǎn)生的對轉子的激勵力隨轉速的升高而加大，因此，高速旋轉機械應更加注重轉子的對中要求；故障的特征頻率為角頻率的2倍；故障特征由于改變了軸承的油膜壓力，負荷較小的軸承可能引起油膜失穩(wěn)，因此，出現(xiàn)最大振動往往是緊靠聯(lián)軸器兩端的軸承；軸系具有過大的不對中量時，會由于聯(lián)軸器不符合其運動條件而使轉子在運動中產(chǎn)生巨大的附加徑向力和附加軸向力，使轉子產(chǎn)生異常振動，軸承過早損壞，對轉子系統(tǒng)具有較大的破壞性。五、不對中的故障診斷1、平行不對中平行不對中的振動特性類似角不對中，但徑向振動較大；頻譜中2X較大，常常超過1X，這與聯(lián)軸節(jié)結構類型有關；角不對中和平行不對中嚴重時，會產(chǎn)生較多諧波的高諧次（4X～8X）振動；聯(lián)軸節(jié)兩側相位相差也是180。五、不對中的故障診斷2、角度不對中角不對中產(chǎn)生較大的軸向振動，頻譜成分為1X和2X；還常見1X、2X或3X都占優(yōu)勢的情況；如果2X或3X超過1X的30％到50％，則可認為是存在角不對中；聯(lián)軸節(jié)兩側軸向振動相位相差180。3、軸承不對中五、不對中的故障診斷軸承不對中或卡死將產(chǎn)生1X、2X軸向振動，如果測試一側軸承座的四等分點的振動相位，對應兩點的相位相差180；通過找對中無法消除振動，只有卸下軸承中心安裝。五、不對中的故障診斷轉子不對中故障振動的敏感參數(shù)1234567振動隨轉速變化振動隨負荷變化振動隨油溫變化振動隨介質變化振動隨流量變化振動隨壓力變化其它識別方法明顯明顯有影響有影響不變不變轉子軸向振動較大聯(lián)軸器相鄰軸承處振動較大隨機器負荷增加，振動增大對環(huán)境溫度變化敏感六、故障原因與治理措施轉子不對中故障原因與治理措施序號故障原因分類故障原因治理措施1設計原因

對工作狀態(tài)下熱膨脹量計算不準。對介質壓力、真空度變化對機殼的影響計算不準。給劣出的冷態(tài)對中數(shù)據(jù)不準。⑴核對設計給出的冷態(tài)對中數(shù)據(jù)⑵按技術要求檢查調(diào)整軸承對中⑶檢查熱態(tài)膨脹是否受限⑷檢查保溫是否完好⑸檢查調(diào)整基礎沉降2制造原因材質不均、造成熱膨脹不均勻。3安裝維修冷態(tài)對中數(shù)據(jù)不符合要求。檢修失誤造成熱態(tài)膨脹受阻。機殼保溫不良，熱脹不均勻。4操作運行超負荷運行。介質溫度偏離設計值。5狀態(tài)劣化機組基礎或基座沉降不均勻。基礎滑板銹蝕，熱脹受阻。機殼變形。七、不對中故障診斷實例案例1熱介質循環(huán)泵主要參數(shù)驅動部分電機非驅動部分離心泵廠家德國VEM公司廠家德國凱士比泵閥集團有限公司型號DIN-EN60034-1型號ETANORM-SYN100-250SYN8功率75Kw揚程90m轉速2975rpm流量222m3/h軸承形式驅動端滾動軸承軸承形式驅動端滾動軸承非驅動端滾動軸承非驅動端滾動軸承七、不對中故障診斷實例分析診斷：電機非驅動端振動總值較上次明顯升高，速度頻譜中主要為工頻；電機驅動端加速度包絡值有所下降，頻譜中主要為工頻并且伴有小幅諧波。泵兩端振動總值依然較高。診斷結論：機組對中不良。維修維護建議：對機組進行嚴格對中。七、不對中故障診斷實例時間2019年6月振動監(jiān)測設備/系統(tǒng)無線監(jiān)測設備名稱導熱油循環(huán)泵設備描述電機型號：TYPEJHM-315M-2；功率:132kW；轉速:2980r/min；泵：懸臂式離心泵；泵兩端軸承：SKF6312背景描述2019年6月1日該設備檢修安裝在線監(jiān)測，在此之后，泵驅動端速度較大達到12mm/s，屬于高高報警狀態(tài)。案例2七、不對中故障診斷實例分析診斷：泵驅動端水平方向，速度頻譜中主要以工頻為主，時域波形呈現(xiàn)正弦波，加速度頻譜中主要以工頻為主并伴有諧頻，加速度包絡頻譜中主要表現(xiàn)為工頻及其諧頻；泵非驅動端垂直方向速度頻譜主要以工頻為主，時域波形呈現(xiàn)正弦波，加速度頻譜中為工頻伴有小幅值的諧頻。運行建議：機組謹慎運行，及時檢查機組對中及聯(lián)軸器損傷情況，必要時停機維修。檢修驗證：2019年6月30日停機檢修，對聯(lián)軸器重新對中，重新開機后振動值由12mm/s降低到7.5mm/s，由于對中精度不足，導致機組還存在對中不良現(xiàn)象，還需要重新對中。七、不對中故障診斷實例案例1時間2018年11月振動監(jiān)測設備/系統(tǒng)無線監(jiān)測設備名稱入窯斗提設備描述電機型號：Y315S-4(防護等級:IP54)；功率:110kW；轉速:1500r/min；減速機型號：弗蘭德B3DH10-50x2；速比：i=50背景描述2018年12月14日左右該設備檢修，期間更換過減速機后，減速機振動速度突然增大，且逐漸攀升，振動值最大達到14mm/s，屬于高報警狀態(tài)。七、不對中故障診斷實例分析診