《旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷（22頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ,*,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障,：指機(jī)器在運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的連接對(duì)中超出正常范圍，或者轉(zhuǎn)子軸頸在軸承中的相對(duì)位置不良，不能形成良好的油膜和適當(dāng)?shù)妮S承負(fù)荷，從而引發(fā)機(jī)器振動(dòng)或聯(lián)軸節(jié)、軸承損壞的現(xiàn)象。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的,60%,是由轉(zhuǎn)子不對(duì)中引起。,引起轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的原因有：,初始安裝對(duì)中超差；冷態(tài)對(duì)中時(shí)沒(méi)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)子動(dòng)態(tài)對(duì)中不良；軸承架熱膨脹不均勻；管道力作用；機(jī)殼變形或移位；地基不均勻下沉；基礎(chǔ)變形；轉(zhuǎn)子彎曲，同時(shí)產(chǎn)生不平衡和不對(duì)中故障。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,6.2.1,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的特征,轉(zhuǎn)子不對(duì)中類型,1

2、,、,2,、,3,、,4,軸承編號(hào),6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障特征,(1),故障的特征頻率為角頻率的,2,倍。,(2),由不對(duì)中故障產(chǎn)生的對(duì)轉(zhuǎn)子的激勵(lì)力隨轉(zhuǎn)速的升高而加大，因此，高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)更加注重轉(zhuǎn)子的對(duì)中要求。,(3),激勵(lì)力與不對(duì)中量成正比，隨不對(duì)中量的增加，激勵(lì)力呈線性增大。,(4),軸系具有過(guò)大的不對(duì)中量時(shí)，會(huì)由于聯(lián)軸器不符合其運(yùn)動(dòng)條件而使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生巨大的附加徑向力和附加軸向力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異常振動(dòng)，軸承過(guò)早損壞，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有較大的破壞性。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,6.2.2,聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中的診斷頻率,聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)種類較多，大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用齒式聯(lián)軸器，

3、中小設(shè)備多用固定式剛性聯(lián)軸器。,（,1,）平行不對(duì)中的振動(dòng)頻率,下圖表示兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)存在平行不對(duì)中時(shí)的受力情況。圖中,O,1,為軸,1,的旋轉(zhuǎn)中心，,O,2,為軸,2,的旋轉(zhuǎn)中心，,e,為兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)的偏心距，,P,為連接螺柱在結(jié)合處的某一點(diǎn)，,w,為軸的旋轉(zhuǎn)角速度，,wt,為,P,點(diǎn)在偏心方向上的轉(zhuǎn)角。,兩半聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在螺栓力作用下有把偏移的兩軸中心拉到一起的趨勢(shì)。對(duì)于某個(gè)螺栓上的,P,點(diǎn)，因?yàn)樾D(zhuǎn)半徑,P O,2,P O,1,螺栓上的拉力使軸,1,半聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)半徑,P O,1,的金屬纖維受壓縮，軸,2,半聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)半徑，,P O,2,的金屬纖維受拉伸。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,O,

4、1,O,2,P,w,e,S,F,y,F,x,F,wt,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,纖維彈性變形量的計(jì)算，可在,P O,2,連線上取一點(diǎn),S,，使,P O,1,=P,S,，因?yàn)?P O,2,e,，可近似的看作,O,1,S,與,P O,2,垂直。則：,如果兩半聯(lián)軸節(jié)尺寸和材料相同，則,P O,1,受壓縮，,P O,2,受拉伸，兩者變形量近似相等，均為：,設(shè)聯(lián)軸節(jié)在,P O,2,方向上的剛度為,K,，則,P O,2,方向上存在一個(gè)拉伸力；,P O,1,方向上同樣存在一個(gè)壓縮力。力的大小為：,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,F,在,O,1,O,2,方向上的投影就是它在垂直方向上的分力，其值為：,（,1,）

5、,水平方向上的分力為：,（,2,）,（,1,）式中前一項(xiàng)是作用在,O,1,O,2,之間的拉力，該力不隨時(shí)間變化，它力圖把兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)的不對(duì)中量縮?。缓笠豁?xiàng)與式（,2,）的分力,F,x,相同，是隨轉(zhuǎn)速而變化的兩倍頻激振力，也就是聯(lián)軸節(jié)每旋轉(zhuǎn)一周，徑向力交變,2,次，轉(zhuǎn)子徑向方向上就有,2,次力的脈動(dòng)。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,上述概念簡(jiǎn)單的理解：,軸,1,和軸,2,半聯(lián)軸節(jié)發(fā)生平行不對(duì)中時(shí)，則在不對(duì)中方向上有一對(duì)用螺釘連接的螺孔，當(dāng)螺釘拉緊時(shí)，一個(gè)螺孔的旋轉(zhuǎn)半徑受拉伸，另一個(gè)受壓縮。它們?cè)谳S旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每轉(zhuǎn),180,，各螺孔旋轉(zhuǎn)半徑拉伸和壓縮交變一次，作用在半聯(lián)軸節(jié)上的力也交變一次；旋轉(zhuǎn),3

6、60,，則力交變,2,次，使軸在徑向方向上產(chǎn)生,2,倍頻振動(dòng)。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,（,2,）角度不對(duì)中的振動(dòng)頻率,角度不對(duì)中意味著兩軸的中心線相交成一定角度,，在螺栓拉力作用下兩半聯(lián)軸節(jié)中存在一個(gè)彎矩，彎矩的作用方向是力圖減小兩軸中心線的交角。,從聯(lián)軸節(jié)某一點(diǎn)上觀察，軸旋轉(zhuǎn)一周，彎矩的作用方向交變一次，彎矩施加于軸的彎曲變形也是每周變化一次，由此,引起工頻振動(dòng),。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,對(duì)于角度不對(duì)中引起軸向振動(dòng)問(wèn)題，,假如聯(lián)軸節(jié)上各螺栓在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)初始拉緊力相同，由于角度不對(duì)中，兩半聯(lián)軸節(jié)上,對(duì)應(yīng)的,一對(duì)螺孔軸向距離不相等。,軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中螺孔距離將發(fā)生周期性變化，上側(cè)螺孔原

7、始距離最近的鏈接螺栓在旋轉(zhuǎn)到下側(cè)時(shí)，由于螺孔距離增大，就好承受很大的拉伸力，軸每旋轉(zhuǎn)一周，拉伸力變化一次。如果螺栓不變形，則半聯(lián)軸節(jié)就要帶著軸沿軸向攢動(dòng)一次，引起轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)，振動(dòng)頻率正是轉(zhuǎn)速頻率。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,（,3,）不對(duì)中引起轉(zhuǎn)子不平衡,聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中，相當(dāng)于在聯(lián)軸節(jié)上附加一個(gè)不平衡質(zhì)量，會(huì)產(chǎn)生類似于質(zhì)量不平衡一樣的振動(dòng)，尤其是轉(zhuǎn)子懸臂端較長(zhǎng)的聯(lián)軸節(jié)，由于不對(duì)中引起像不平衡那樣的振動(dòng)現(xiàn)象，可能會(huì)表現(xiàn)得十分明顯。,質(zhì)量較小的轉(zhuǎn)子，不對(duì)中的聯(lián)軸節(jié)用螺栓拉緊后，轉(zhuǎn)子就被強(qiáng)制彎曲，產(chǎn)生初始變形，轉(zhuǎn)子在工作時(shí)就破壞了原始的動(dòng)平衡狀態(tài)，產(chǎn)生新的不平衡振動(dòng)。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,

8、轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的振動(dòng)特征,序號(hào),特征參量,故障特征,平行不對(duì)中,角度不對(duì)中,綜合不對(duì)中,1,時(shí)域波形,1X,頻與,2X,頻疊加波形,1X,頻與,2X,頻疊加波形,1X,頻與,2X,頻疊加波形,2,特征頻率,2X,頻明顯較高,2X,頻明顯較高,2X,頻明顯較高,3,常伴頻率,1X,頻、高次諧波,1X,頻、高次諧波,1X,頻、高次諧波,4,振動(dòng)穩(wěn)定性,穩(wěn)定,穩(wěn)定,穩(wěn)定,5,振動(dòng)方向,徑向?yàn)橹?徑向、軸向均較大,徑向、軸向均較大,6,相位特征,較穩(wěn)定,較穩(wěn)定,較穩(wěn)定,7,軸心軌跡,雙環(huán)橢圓,雙環(huán)橢圓,雙環(huán)橢圓,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障原因與治理措施,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,【,

9、實(shí)例,1】,透平壓縮機(jī)對(duì)中不良,某廠一臺(tái)透平壓縮機(jī)組整體布置如圖所示。機(jī)組年度檢修時(shí)，除正常檢查、調(diào)整工作外，還更換了連接壓縮機(jī)高壓缸和低壓缸之間的聯(lián)軸器的連接螺栓，對(duì)軸系的轉(zhuǎn)子對(duì)中情況進(jìn)行了調(diào)整等。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,檢修后啟動(dòng)機(jī)組時(shí)，透平和壓縮機(jī)低壓缸運(yùn)行正常，而壓縮機(jī)高壓缸振動(dòng)較大（在允許范圍內(nèi)）；機(jī)組運(yùn)行一周后壓縮機(jī)高壓缸振動(dòng)突然加劇，測(cè)點(diǎn),4,、,5,的徑向振動(dòng)增大，其中測(cè)點(diǎn),5,振動(dòng)值增加兩倍，測(cè)點(diǎn),6,的軸向振動(dòng)加大，透平和壓縮機(jī)低壓缸的振動(dòng)無(wú)明顯變化；機(jī)組運(yùn)行兩周后，高壓缸測(cè)點(diǎn),5,的振動(dòng)值又突然增加一倍，超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，振動(dòng)劇烈，危及生產(chǎn)。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診

10、斷,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,壓縮機(jī)高壓缸主要振動(dòng)特征如下：,(1),連接壓縮機(jī)高、低壓缸之間的聯(lián)軸器兩端振動(dòng)較大；,(2),測(cè)點(diǎn),5,的振動(dòng)波形畸變?yōu)榛l與倍頻的疊加波，頻譜中,2,頻諧波具有較大峰值；,(3),軸心軌跡為雙橢圓復(fù)合軌跡；,(4),軸向振動(dòng)較大。,診斷意見(jiàn),：,壓縮機(jī)高壓缸與低壓缸之間轉(zhuǎn)子對(duì)中不良，聯(lián)軸器發(fā)生故障，必須緊急停機(jī)檢修。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,生產(chǎn)驗(yàn)證：,檢修人員做好準(zhǔn)備工作后，操作人員按正常停機(jī)處理。根據(jù)診斷結(jié)論，重點(diǎn)對(duì)機(jī)組聯(lián)軸器局部解體檢查發(fā)現(xiàn)，連接壓縮機(jī)高壓缸與低壓缸之間的聯(lián)軸器（半剛性聯(lián)軸器）固定法蘭與內(nèi)齒套的連接螺栓已斷掉三只。,復(fù)查,轉(zhuǎn)子對(duì)中情

11、況，發(fā)現(xiàn)對(duì)中嚴(yán)重超差，不對(duì)中量大于設(shè)計(jì)要求,16,倍。,同時(shí)發(fā)現(xiàn)連接螺栓的機(jī)械加工和熱處理工藝不符合要求，螺紋根部應(yīng)力集中，且熱處理后未進(jìn)行正火處理，金相組織為淬火馬氏體，螺栓在拉應(yīng)力作用下脆性斷裂。,根據(jù)診斷意見(jiàn)及分析檢查結(jié)果，重新對(duì)中找正高壓缸轉(zhuǎn)子，并更換上符合技術(shù)要求的連接螺栓，重新啟動(dòng)后，機(jī)組運(yùn)行正常，避免了一次惡性事故。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,【,實(shí)例,2】,壓縮機(jī)組對(duì)中不良,（,1,）故障情況,某化工廠壓縮機(jī)組如圖所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,1500r/min,，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,7758r/min,。,3,號(hào)測(cè)點(diǎn)位移,150m,，速度峰值,9mm/s,，均超過(guò)允許值。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故

12、障診斷,（,2,）診斷：,3,號(hào)測(cè)點(diǎn)位于齒輪箱頂蓋上，由于頂蓋不直接壓在軸承蓋上，而且箱蓋剛度不很高，所以傳遞途徑對(duì)振動(dòng)影響較大。為此，將測(cè)點(diǎn)調(diào)整到軸承座的基座,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)位置。,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)的位移和速度頻譜圖如圖所示。,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)頻譜,a,位移頻譜；,b,速度頻譜,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,由圖可知，,2RPM,（,50Hz,）分量幅值很大，甚至超過(guò),lRPM,，,3RPM,幅值也較大，說(shuō)明該軸承座振動(dòng)異常?？紤]到,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)前面有聯(lián)軸節(jié)，故診斷為電機(jī)與齒輪箱的聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不良。,（,3,）驗(yàn)證：,停機(jī)后對(duì)聯(lián)軸節(jié)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，對(duì)中超差甚大，垂直方向兩軸中心偏移達(dá),0.15mm,，電機(jī)中心較高。降低電機(jī)中心后開(kāi)機(jī)，,3,號(hào)點(diǎn)位移減為,6m,，速度峰值減為,3mm/s,，其他各點(diǎn)振幅也平均降低,25%,。,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)對(duì)中以后的位移和速度頻譜如圖所示，可以看到，,2RPM,和,3RPM,分量已基本消失。,6.2,轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,對(duì)中后,8,號(hào)測(cè)點(diǎn)頻譜,a,位移頻譜；,b,速度頻譜,