振動大實例與原因分析

1、1倍頻振動大除了動平衡還應檢查什么?750KW異步電機，3000V工頻，2極，軸長2M6,軸瓦檔軸頸80mm,端蓋式滑動軸承，中心高500mm。檢修后空載i車，垂直4.6mm/s,水平6.5mm/s,軸向1.2mm/s,振動較大，振感很強。振動頻譜1倍頻4-5mm/s,2倍頻1-2mm/s,斷電后1倍頻2倍頻值一點點降下來的。據(jù)維修技師反應3年前空載試車也是振動大到現(xiàn)場連上機械接手在轉就好了，于是到現(xiàn)場安裝試車，結果振動還是大。重新拆回車間，轉子在動平衡機上做了動平衡，裝配時軸瓦間隙也重新復測了。再試車振動比原來還大了點，頻譜和原來一樣。我問了維修人員，動平衡配重2面都加了，軸瓦間隙都在標準里

2、面。請問做動平衡時是在1300-1500左右做的，有無可能在3000轉時平衡改變了？除了動平衡還要檢查其他什么？可能是共振問題，這個規(guī)格白電機轉子固有頻率接近5ohz,本案例中應大于50hz動平衡后單機試轉仍大，是由于加重后固有頻率下降更接近轉頻，所以振動有升無減請注意：動平衡的速度不是工頻，平衡本身可能是合格的聯(lián)合運行振動值更大，是由于連接上了被驅(qū)動設備，形成轉子副，電機轉子帶載后固有頻率下降較多，更接近工頻。所以振動愈發(fā)的大其實就一句話：組合轉子的固有頻率小于原來單體的，好像這么說的，原話不記得了據(jù)統(tǒng)計，有19%的設備振動來自動不平衡即一倍頻，而產(chǎn)生動不平衡有很多原因?，F(xiàn)場測量的許多頻譜結

3、果也多與機器的一倍頻有關系，下面僅就一倍頻振動增大的原因進行分析。一、單一一倍頻信號轉子不平衡振動的時域波形為正弦波，頻率為轉子工作頻率，徑向振動大。頻譜圖中基頻有穩(wěn)定的高峰，諧波能量集中于基頻，其他倍頻振幅較小。當振動頻率小于固有頻率時，基頻振幅隨轉速增大而增大；當振動頻率大于固有頻率時，轉速增加振幅趨于一個較小的穩(wěn)定值；當振動頻率接近固有頻率時機器發(fā)生共振，振幅具有最大峰值。由于通常軸承水平方向的剛度小，振動幅值較大，使軸心軌跡成為橢圓形。振動強烈程度對工作轉速的變化很敏感。1 .力不平衡頻譜特征為振動波形接近正弦波，軸心軌跡近似圓形；振動以徑向為主，一般水平方向幅值大于垂直方向；振幅與轉

4、速平方成正比，振動頻率為一倍頻；相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近，同一軸承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。2 .偶不平衡頻譜特征為振動波形接近正弦波，軸心軌跡近似圓形；在兩個軸承處均產(chǎn)生較大的振動，不平衡嚴重時，還會產(chǎn)生較大的軸向振動；振幅與轉速平方成正比，振動頻率以一倍頻為主，有時也會有二、三倍頻成分；振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位相差180度。3 .動不平衡頻譜特征為振動波形接近正弦波，軸心軌跡近似圓形；振動以徑向為主，振幅與轉速平方成正比，頻率以一倍頻為主；振動相位穩(wěn)定，兩個軸承處相位接近。4 .外力作用下（旋轉）產(chǎn)生的共振各個零部件、結構件在外力作用下所產(chǎn)生的固有共振為自激振動，其頻率

5、與不同的結構對應，即剛度不同引起的不同共振。頻譜特征為時域波形為正弦波，振動頻率以一倍頻為主。二、相關一倍頻信號1 .轉子永久彎曲振動類似于動不平衡和不對中，以一倍轉頻為主，也會產(chǎn)生二倍轉頻振動；振動隨轉速增加很快；通常振幅穩(wěn)定，軸向振動較大，兩支承處相位相差180度。2 .轉子存在裂紋使撓度增大轉子系統(tǒng)的轉軸上出現(xiàn)橫向疲勞裂紋，可能引發(fā)斷軸事故，危害很大。及時確定裂紋可防止突然斷裂的災難性事故。轉軸裂紋常用的診斷方法是監(jiān)測機器開停機過程中通過“半臨界轉速”的振幅變化，以及監(jiān)測轉子運行中振幅和相位的變化。轉軸的橫向疲勞裂紋為半月狀的弧形裂紋，由于裂紋區(qū)所受的應力狀態(tài)不同，轉軸的橫向裂紋呈現(xiàn)張開

6、、閉合、時張時閉三種情況。當裂紋區(qū)轉軸總受拉應力時，裂紋處于張開或具有張開傾向的狀態(tài)，軸剛度小于無裂紋時的剛度，撓度大于無裂紋時的撓度，在一定工作轉速下振幅及相位都發(fā)生變化。當裂紋區(qū)轉軸總受壓應力時，裂紋處于閉合狀態(tài)，軸的剛度略小于無裂紋時，裂紋對轉子的振動特性基本沒有影響。當裂紋區(qū)轉軸受交變應力時，裂紋周期性時閉時開，對振動的影響比較復雜。出現(xiàn)橫向疲勞裂紋時，軸的剛度呈各向異性，振動帶有非線性性質(zhì)。一倍頻和二倍頻分量隨時間逐漸增大，特別是二倍頻分量，隨裂紋深度的增加而明顯增大。3 .滑動軸承間隙變大軸與軸承間隙過大，類似于不對中和機械松動，應注意區(qū)別。此時徑向振動較大，特別是垂直徑向；可能有

7、較大的軸向振動，止推軸承可能有較高次諧波分量；徑向和軸向時域為穩(wěn)定的周期波形占優(yōu)勢，每轉一圈有13個峰值；沒有較大的加速度沖擊現(xiàn)象。若軸向振動與徑向振動大小接近，表明問題嚴重。4 .軸承壓蓋松動振動頻率為轉頻，并有高次諧波和分數(shù)諧波。振動具有方向性，幅值穩(wěn)定。5 .軸系同軸度差造成軸系不對中的原因很多，如安裝誤差、調(diào)整不夠、承載后的變形、機器基礎的沉降不均勻等。50%以上。若與徑轉子徑向振動以一倍頻和二倍頻為主，軸向振動在一倍頻、二倍頻和三倍頻處有穩(wěn)定的高峰，一般可達徑向振動向振動一樣大或更大，表明情況嚴重。三、其它與一倍頻有關的原因1 .電機、風機等底座龜裂，引起剛度變化，易產(chǎn)生共振。2 .

8、聯(lián)軸器制造安裝偏差造成的磨損；不配套的連接螺帽/螺栓缺損；聯(lián)軸器螺帽磨損。3 .轉子溫度梯度影響。4 .潤滑油溫度變化引起的失穩(wěn)。5 .轉子或軸承剛性變化。6 .電磁異常。7 .齒輪機構中齒輪的累積制造誤差。1、質(zhì)量不平衡所謂不平衡即是質(zhì)量和幾何中心線不重合所導致的一種故障狀態(tài)。當轉子旋轉時，其"重心"產(chǎn)生一個離心力作用在軸承上，該力的大小隨著轉子的旋轉而穩(wěn)定的變化。不平衡的類型有三種：靜不平衡或力不平衡、力矩不平衡或偶不平衡和動不平衡。不平衡時頻譜的表象：波形為正弦波；軸心軌跡為圓或橢圓；1X頻率為主；徑向（水平和垂直）振動為主；振幅隨轉速升高而增大；過臨界轉速有共振峰；

9、懸臂轉子不平衡水平和垂直軸向振動都很大。另外，如果滑輪、齒輪、軸承或轉子的旋轉中心偏離幾何中心線就會出現(xiàn)偏心。2、不對中不對中的現(xiàn)象較為普遍，且非常重要，因為它而增加的旋轉力會對軸承和密封件施加異常的應力。不對中的類型有：平行不對中、角度不對中、平行和角度不對中。典型的不對中主要由以下原因引起：原部件的不精確裝配，如電機、泵等；安裝后原部件間的相對位置發(fā)生移動；因為管道系統(tǒng)的壓力而造成的扭曲變形；由于扭矩而引起的柔性支撐扭曲變形；溫度變化引起的機器變形；耦合面與軸線不垂直；由于地基柔性太大，在旋緊固定螺栓時機器發(fā)生移動。實際上大多數(shù)不對中案例都是軸線角度不對中和平行不對中的組合。一般原則是：診

10、斷應該根據(jù)軸向和垂直（或水平）方向上隨著1X轉速的增加，對應的2X處的振動級的變化情況來判斷。對于齒輪聯(lián)軸器，一般認為存在以下振動特征：1）對中不良引起轉子2倍頻振動分量，不對中越嚴重，2倍頻分量所占比例越大；2）不對中量和聯(lián)軸器內(nèi)阻尼越大，倍頻振動的幅值越大；3）不對中產(chǎn)生的振動幅值，隨著轉速的升高而增大；4）對中不良引起的彎曲振動中有工頻的2,4,6,8等偶數(shù)倍頻振動分量，且靠近聯(lián)軸器處的軸承的彎曲振動振幅大于遠離聯(lián)軸器處的軸承振幅；扭轉振動有工頻的1,3,5,7等奇數(shù)倍頻振動分量，靠近聯(lián)軸器處的軸承的彎曲振動振幅小于遠離聯(lián)軸器處的軸承振幅。3、機械松動由于松動會產(chǎn)生非常明顯的1X基頻波峰

11、。在實際中存在有兩種類型的松動：旋轉松動和非旋轉松動。軸承磨損可能會導致出現(xiàn)旋轉松動，此故障在檢測時首先會測到軸承磨損的跡象，然后才能出現(xiàn)軸承松動。當滑動軸承出現(xiàn)間隙問題時，它的頻譜上會顯示出與旋轉松動非常相似的特征：出現(xiàn)很強的1X諧波。在大多數(shù)情況下，其垂直方向上的振動要高于水平方向上的振動。對于結構松動（彈性地基）非旋轉松動，機器與地基之間的松動會使其最小剛性方向上的1X振動升高，通常在水平方向上，同時還取決于機器的安裝和布局方式。松動既可能導致機器的其他故障也可能因其它故障所引起，機械部件的磨損變形、軸系的不對中、不平衡等與松動相互影響。因為松動引發(fā)的振動多為中低頻振動，一般在1000H

12、z以下，振動頻率通常為轉頻或轉頻的分數(shù)諧波及高次諧波。4、軸承故障軸承故障的分類：1）滾動軸承疲勞剝落、磨損、塑性變形、銹蝕、膠合和保持架損壞等。2）滑動軸承巴士合金松脫、巴士合金損壞、軸承殼體配合松動和軸承間隙過大等。一、振動實例1、汽輪機出現(xiàn)的問題。某公司2號汽輪發(fā)電機組（簡稱#2機）為200MW三缸兩排汽采暖、凝汽兩用式機組；該機組軸系較長，由高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子、發(fā)電機轉子和勵磁機轉子組成，各轉子之間為剛性靠背輪聯(lián)接，共有12個支持軸承及1個推力軸承。2、振動特征。在機組不停機的情況下，對#2機振動進行了測試，其間多次測到振動增大的過程，發(fā)現(xiàn)#2機振動呈現(xiàn)如下特征：（1）異常振

13、動主要表現(xiàn)在#1、#2瓦軸振，它們分別可增大到160微米和240微米，#1瓦瓦振可達32微米，偏心測點振動最大大于450微米。通頻振幅增大的主要成分是1倍頻分量，即工頻，占通頻振幅的85%以上；通頻振幅增大時，測點1X、1Y、2丫的2倍頻、3倍頻振幅同時也有增加；（3）振幅增大的同時，#1、#2瓦軸振相位有明顯增加，最大變化量到500;因測試沒有安裝鍵相傳感器，只好利用3X和4X作為基準比較得到的相位變化結果。（4）測振表明，各次振動增大的過程可以分為兩個階段，第一階段，1X、2X振幅緩慢增加，1Y、2Y振幅以及各測點間隙電壓基本保持不變，持續(xù)約一小時左右后，進入第二階段，偏心讀數(shù)大于50微米

14、，各測點振幅明顯增大，同時，#2瓦、#1瓦軸頸向上偏南（右）移動，這時開始調(diào)整負荷，持續(xù)數(shù)近1小時，振幅達到最高值后，開始緩慢下降，振幅下降恢復需要的時間約2小時，大于增大的時間。二、引起汽輪機振動的原因分析1、排除汽流激振。雖然在過去的處理過程中有單位將#2機的振動定性為汽流激振，但現(xiàn)已經(jīng)確切排除汽流激振的可能。汽流激振有兩個主要特征：一是應該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，如負荷，且增大應該呈突發(fā)性；這兩點#2機均不具備。在測振中只測到了很低的2728Hz的分量，有單位稱在#2機上測到量值為工頻振幅四分之一的28Hz分量，并以此判斷為汽流激振。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，至少

15、應該接近或等于一倍振幅。汽流激振的低頻振幅和工頻振幅量值相當。2、排除轉子熱變形等。造成在高負荷工況下汽輪機轉子以一倍頻振幅為主緩慢增大通常還有兩個原因一一轉子熱變形和中心孔進油。轉子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應力釋放引起轉子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。#2機在正常帶負荷運行中振動增大，整個轉子和缸體的溫度場已經(jīng)均勻，如果存在內(nèi)應力，應在這之前早已釋放。3、摩擦振動的故障特征和機理。（1）摩擦振動的特征。一是由于轉子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工

16、頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在削頂"現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。（2）摩擦振動的機理。對汽輪機轉子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉子熱彎曲。動靜摩擦時圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側溫度高于輕摩擦側，導致轉子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉子上引起振動。三、振

17、動的處理1、振動性質(zhì)診斷的結論。根據(jù)上述特征，現(xiàn)對#2機組#1、#2瓦振動故障確定為高壓通流部分動靜碰磨，徑向碰磨的可能性大于軸向碰磨，#2瓦軸承箱或前箱內(nèi)存在碰磨的可能性不大。這個結論的依據(jù)主要是：（1）振動增大的成分是一倍頻；（2）振幅增加的同時，相位增加；振幅減小，相位也隨之減??；（3）振動增大和減小的速率緩慢，與轉子熱彎曲的振動特征類似；（4）一倍頻振幅增大的同時，三倍頻和三倍頻分量有少量的增大；（5）低頻振幅小且變化不明顯；（6）在多次發(fā)生輕微碰磨，運行一段時間后振動已經(jīng)自行消失。2、處理意見。盡管#2機振動已經(jīng)消失，但為慎重起見，對碰磨為#2機振動主要原因的可能性從檢修和運行角度做

18、深入地討論分析，進一步研究分析引起碰磨的原因。建議從以下幾點考慮：高缸運行中位移的可能、隔板變形或位移的可能、通流間隙南側偏小的原因、高外缸、內(nèi)缸滑銷系統(tǒng)定位不準的可能性。關于處理方法，可以不考慮安排實施提高軸系穩(wěn)定性的任何措施，如改瓦，調(diào)對中、標高等；不考慮實施消除汽流激振的措施。消除碰磨的工作，主要限于高壓缸，如果從缸外部處理，通常是調(diào)整軸承標高或抬高缸體，改變缸內(nèi)通流間隙，消除碰磨點。如果高缸還存在水平位移，則需要查找位移原因，有目標地采取措施。如果認定振動原因是碰磨而又無法肯定碰磨的原因，一個不得已而為之的辦法就是根據(jù)檢查的碰磨具體部位，放大動靜間隙。一般機組，碰磨可能發(fā)生在軸端汽封、隔板汽封、葉頂汽封；多數(shù)是徑向碰、也可能是軸向碰。通常情況，引起碰磨的原因很多，較常見的原因有間隙過小、缸脹不暢等。結合振動測試特征、相關運行參數(shù)以及#2機檢修記錄，分析發(fā)現(xiàn)，#2機振動增大與高缸、中缸脹差、膨脹無直接關系；與主蒸汽參數(shù)無關