机械故障诊断技术旋转机械故障诊断.pptx

机械故障诊断技术旋转机械故障诊断柔性转子临界转速临界转速变动6．1．2转子—轴承系统稳定性转子系统稳定与失稳：转子——轴承系统稳定性是指转子在受到某种小干扰扰动后能否随时间推移而恢复原来状态能力，也就是说扰动响应能否随时间增加而消失。假如响应随时间增加而消失，则转子系统是稳定。若响应随时问增加，则转子系统就失稳了。油膜涡动与油膜振荡：在瓦隙较大情况下，转子常会因不平衡等原因而偏离其转动中心，致使油膜协力与载荷不能平衡，就会引发油膜涡动。油膜涡动是一个比较经典失稳。机组稳定性能在很大程度上取决于滑动轴承刚度和阻尼。当系统含有正阻尼时，系统含有抑制作用，振动逐步衰减。反之系统含有负阻尼时，油膜涡动就会发展为油膜振荡。油膜涡动与油膜振荡都是油膜承载压力波动反应，表现为轴振动。（1）油膜涡动与油膜振荡发生条件①只发生在使用压力油润滑滑动轴承上。在半润滑轴承上不发生。②油膜振荡只发生在转速高于临界转速设备上。（2）油膜涡动与油膜振荡信号特征①油膜涡动振动频率随转速改变，与转频保持f=（0.43～0.48）fn。②油膜振荡振动频率在临界转速所对应固有频率附近，不随转速改变。③二者振动随油温改变显著。（3）油膜涡动与油膜振荡振动特点①油膜涡动轴心轨迹是由基频与半速涡动频率叠加成双椭圆，较稳定。②油膜振荡是自激振荡，维持振动能量是转轴在旋转中供给，含有惯性效应。因为有失稳趋势，造成摩擦与碰撞，所以轴心轨迹不规则，波形幅度不稳定，相位突变。（4）消除办法①设计时使转子避开油膜共振区；②增大轴承比压，减小承压面；③减小轴承间隙；④控制轴瓦预负荷，降低供油压力；⑤选取抗振性好轴承结构；⑥适当调整润滑油温；⑦从多方面分析并消除产生原因。6.1.3转子不平衡振动机理旋转机械转子因为受材料质量分布、加工误差、装配原因以及运行中冲蚀和沉积等原因影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度偏心距。静不平衡：偏心距较大时，静态下，所产生偏心力矩大于摩擦阻力矩，表现为某一点一直恢复到水平放置转子下部，其偏心力矩小于摩擦阻力矩区域内，称之为静不平衡。动不平衡：偏心距较小时，不能表现出静不平衡特征，不过在转子旋转时，表现为一个与转动频率同时离心力矢量，离心力F=Meω2，从而激发转子振动。这种现象称之为动不平衡。特点：静不平衡转子，因为偏心距e较大，表现出更为强烈动不平衡振动。要求：即使作不到质量中心与旋转中心绝对重合，但为了设备安全运行，必需将偏心所激发振动幅度控制在许可范围内。（1）不平衡故障信号特征①时域波形为近似等幅正弦波。②轴心轨迹为比较稳定圆或椭圆，这是因为轴承座及基础水平刚度与垂直刚度不一样所造成。③频谱图上转子转动频率处振幅。④在三维全息图中，转频振幅椭圆较大，其它成份较小。（2）敏感参数特征①振幅随转速改变显著，这是因为，激振力与角速度ω是指数关系。②当转子上部件破损时，振幅突然变大。比如某烧结厂抽风机转子焊接合金耐磨层突然脱落，造成振幅突然增大。6.1.4转子与联轴节不对中振动机理转子不对中包含轴承不对中和轴系不对中两类。轴承不对中本身不引发振动，它影响轴承载荷分布、油膜形态等运行情况。普通情况下，转子不对中都是指轴系不对中，故障原因在联轴节处。引发轴系不对中原因：①安装施工中对中超差；②冷态对中时没有正确预计各个转子中心线热态升高量，工作时出现主动转子与从动转子之间产生动态对中不良；③轴承座热膨胀不均匀；④机壳变形或移位；⑤地基不均匀下沉；⑥转子弯曲，同时产生不平衡和不对中故障。轴系不对中可分为三种情况：①轴线平行不对中②轴线交叉不对中③轴线综合不对中在实际情况中，都存在着综合不对中。只是其中平行不对中和交叉不对中所占比重不一样而已。因为两半联轴节存在不对中，因而产生了附加弯曲力。因为转动，这个附加弯曲力方向和作用点也被强迫发生改变，从而激发出转频2倍、4倍等偶数倍频振动。其主要激振量以2倍频为主，一些情况下4倍频激振量也占有较高份量。更高倍频成份因所占比重极少，通常显示不出来。轴系不对中故障特征：①时域波形在基频正弦波上附加了2倍频谐波。②轴心轨迹图呈香蕉形或8字形。③频谱特征：主要表现为径向2倍频、4倍频振动成份，有角度不对中时，还伴伴随以回转频率轴向振动。④在全息图中2、4倍频椭圆较扁，而且二者长轴近似垂直。不对中故障甄别：①不对中谱特征和裂纹谱特征类似，均以两倍频为主，二者区分主要是振动幅值稳定性，不对中振动比较稳定。用全息谱技术则轻易区分，不对中为单向约束力，二倍频椭圆较扁。轴横向裂纹则是旋转矢量，二倍频全息谱比较圆。②带滚动轴承和齿轮箱机组，不对中故障可能引发出经过频率或啮合频率高频振动，这些高频成份出现可能掩盖真正振源。如高频振动在轴向上占优势，而联轴器相联部位轴向工频亦对应较大，则齿轮振动可能只是不对中故障所产生过大轴向力响应。③