旋转机械的状态监测与故障诊断.ppt

旋转机械的状态监视与故障诊断主要内容6.1转子系统振动故障诊断6.1转子系统振动故障诊断6.1转子系统振动故障诊断6.1转子系统振动故障诊断1）转子系统的振动分类：
横向振动----振动发生在包括转轴的横向xoy平面内，大多数故障所激发的振动为此类振动；
轴向振动----振动发生在转轴轴线z方向上，某些故障如不对中将会激发轴向振动；
扭转振动----沿转轴轴线发生的扭振，多盘转子的柔性轴将会产生扭振。2）系统分类——以临界转速分类2）系统分类——以临界转速分类两种系统振动特点比较3）故障分类1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试旋转机械的振动检测
大型旋转设备发生故障时，转子振动的变化比轴承座要敏感，其振动信息更为直接、有效。对于轴承和齿轮等零部件的故障，轴系的振动反映也明显得多。因此在对旋转机械进行振动检测时，测量转子振动是首选，但在不具备条件时也可以测量外壳或轴承座的振动情况。1旋转机械的状态特征参数与测试1）轴的径向振动测量
测量轴颈的径向振动通常是在一个平面内相互垂直的两个方向分别安装一个传感器。2）机壳（轴承座）的振动测量
3）旋转机械振动相位检测
是指基频（以转子转速为频率）信号相对于转轴上某一确定相位标志之间的相位差。这样定义是因为旋转机械的许多故障都与基频有关。确定标记在工程上通常是键相槽位置，而检测键相槽位置所用的传感器是电涡流传感器，因此而被称为“键相位传感器”。1旋转机械的状态特征参数与测试键相位传感器的安装相位角的定义4）旋转机械的转速检测5）轴向位移检测6）轴心轨迹测试
轴心轨迹非常直观地显示了转子在轴承中的旋转和振动情况，是故障诊断中常用的非常重要的特征信息。正向进动（轴转向与轴心轨迹转向一致）----例如：转子不平衡、不对中、油膜失稳产生的亚同步涡动、内摩擦激发的涡动等均为正向进动。绝大多数为正向进动。
逆向进动（轴转向与轴心轨迹转向相反）----干摩擦等少数情况下发生。
7）轴承温度测量1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试1旋转机械的状态特征参数与测试2旋转机械振动评定标准1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准2旋转机械振动评定标准2）以轴承振动烈度作为评定标准2旋转机械振动评定标准3旋转机械振动故障分析常用方法1）时域波形图1）时域波形图例：对曲线经平滑处理后的振动波形，如图所示。若其频率f=1/T与转子的工作频率相等，则可初步判定振动与不平衡有关。2）波特图3）极坐标图4）轴心轨迹图4）轴心轨迹图5）轴心位置图6）瀑布图机器在不同转速下的功率谱叠置成的瀑布图7）趋势图旋转机械故障多种多样，常见故障类型包括：
1、转子不平衡
2、转子不对中
3、转子弯曲
4、油膜振荡（滑动轴承）
5、动静件摩擦
6、转轴裂纹3转子系统主要故障及其诊断3转子系统主要故障及其诊断1、不平衡的种类
（1）原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。
（2）渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。
（3）突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在—·定水平上。2、不平衡的故障机理
由于有偏心质量m和偏心距e的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转角速度ω有关，即F=meω2。交变的力（方向、大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。设：偏心距e，转子质量M，轴刚度k，阻尼系数c，转速n（r/min）,角速度=2n/60,离心力F=Me2,分解为两方向的力为：H（）----幅频响应函数，表示振幅Y随频率比/n的变化而变化的放大系数，当/n1时出现共振峰；
（）---相频响应函数，表示强迫振动的相角随转速变化情况。3、转子不平衡故障的主要振动特征：
（1）振动的时域波形近似为正弦波。
（2）频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波。(3)当ω<ωn时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当ω>ωn后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当ω接近于ωn时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感。
(4)当工作转速一定时，相位稳定。
(5)从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。4、诊断方法
对于原始不平衡、渐变不平衡和突发性不平衡这三种形式，其共同点较多，