Chapter03_旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷

1、第三章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷本章內(nèi)容 1、轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷,包括：轉(zhuǎn)子不平衡概念、臨界轉(zhuǎn)速對(duì)不平衡振動(dòng)的影響、轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的故障特征、不平衡振動(dòng)的故障原因和防治措施、定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)故障的鑒別等。 2、轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷,包括：轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的特征、聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中的振動(dòng)頻率、不對(duì)中故障的監(jiān)測(cè)方法、故障診斷實(shí)例等。 3、滑動(dòng)軸承故障診斷,包括：滑動(dòng)軸承工作原理、滑動(dòng)軸承常見(jiàn)故障的原因和防治措施、高速滑動(dòng)軸承不穩(wěn)定故障的特征和防治措施等。 4、轉(zhuǎn)子摩擦故障診斷,包括：干摩擦故障的機(jī)理和特征、轉(zhuǎn)子內(nèi)摩擦引起失穩(wěn)的機(jī)理等。 5、葉片式機(jī)器中流體激振故障診斷,包括葉片式機(jī)器中的氣流不穩(wěn)定故障等。1第三

2、章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷本章要求1、了解葉片式機(jī)器中氣流不穩(wěn)定故障的機(jī)理和特征。2、理解滑動(dòng)軸承故障的機(jī)理、特征、診斷方法及防治措施。3、理解轉(zhuǎn)子摩擦故障的機(jī)理和特征。4、掌握轉(zhuǎn)子不平穩(wěn)故障的機(jī)理、特征和診斷方法。5、掌握轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的機(jī)理、特征和診斷方法。2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、裝配因素以及運(yùn)行中的沖蝕和沉積等因素的影響,致使其質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心存在一定程度的偏心距,使得轉(zhuǎn)子在工作時(shí)形成周期性的離心力干擾,在軸承上產(chǎn)生動(dòng)載荷,從而引起機(jī)器振動(dòng)的現(xiàn)象,就是不平衡故障。 不平衡可分為靜不平衡、偶不平衡和動(dòng)不平衡。3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的離心力3.1 轉(zhuǎn)

3、子不平衡故障診斷3 1、靜不平衡 不平衡位于轉(zhuǎn)子的中部,在這種情況下,只要在不平衡量沿徑向的反方向上加一個(gè)配重就可以消除不平衡,如右圖所示。轉(zhuǎn)子上部圓點(diǎn)代表不平衡量,下部的圓點(diǎn)代表加的配重。 靜不平衡的主慣性軸平行于旋轉(zhuǎn)軸。存在靜不平衡的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生一個(gè)周期作用的離心力,使其形成一階振動(dòng)。 3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型4 2、偶不平衡 如右圖所示,m1=m2,轉(zhuǎn)子的重心是在旋轉(zhuǎn)軸上,但主慣性軸和旋轉(zhuǎn)軸不重合,因而至少要放置兩塊配重才能到達(dá)平衡的目的,如圖中與m1和m2所對(duì)應(yīng)畫(huà)圈的地方。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由每一側(cè)的不平衡重量產(chǎn)生相反的離心力,將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)。3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型5 3、

4、動(dòng)不平衡 動(dòng)不平衡是以上兩種不平衡的綜合, m1m2,轉(zhuǎn)子的重心不在旋轉(zhuǎn)軸上,而且主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸也不平行。對(duì)于這類平衡至少需要兩個(gè)配重。 事實(shí)上一個(gè)平衡良好的轉(zhuǎn)子也不能做到絕對(duì)平衡,總是存在微量的不平衡,因此,在轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的頻譜上總會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速頻率成分（或稱工頻）,但不發(fā)生不平衡振動(dòng)。只有當(dāng)不平衡量超過(guò)一定值后,離心力才會(huì)引起機(jī)器明顯的振動(dòng)。3.1.1 轉(zhuǎn)子不平衡的類型63.1.2 臨界轉(zhuǎn)速對(duì)不平衡振動(dòng)的影響3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動(dòng)力特性 在工程上,把對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速是指由不平衡離心力引起轉(zhuǎn)子共振現(xiàn)象時(shí)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的力學(xué)模型7 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往

5、往不止一個(gè),它與系統(tǒng)的自由度數(shù)目有關(guān)。 實(shí)際情況說(shuō)明,帶有一個(gè)轉(zhuǎn)子的軸系,可簡(jiǎn)化成具有一個(gè)自由度的彈性系統(tǒng),有一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)軸上帶有二個(gè)轉(zhuǎn)子,可簡(jiǎn)化成二個(gè)自由度系統(tǒng),對(duì)應(yīng)有二個(gè)臨界轉(zhuǎn)速,依次類推。 其中轉(zhuǎn)速最小的那個(gè)臨界轉(zhuǎn)速稱為一階臨界轉(zhuǎn)速 ,比之大的依次叫做二階臨界轉(zhuǎn)速 、三階臨界轉(zhuǎn)速 。3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動(dòng)力特性8 一般規(guī)定,轉(zhuǎn)子在一階臨界轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行時(shí),工作轉(zhuǎn)速n應(yīng)低于一階臨界轉(zhuǎn)速 的0.75倍；工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí),要求在以下范圍內(nèi)（i為臨界轉(zhuǎn)速的階數(shù)）：3.1.2.1 臨界轉(zhuǎn)速的動(dòng)力特性 從動(dòng)力學(xué)角度分析,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)動(dòng)頻率低于轉(zhuǎn)子一階橫向固有

6、頻率的轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子,如電動(dòng)機(jī)、中小型離心式風(fēng)機(jī)等。轉(zhuǎn)動(dòng)頻率高于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為柔性轉(zhuǎn)子,如燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子 準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子 柔性轉(zhuǎn)子93.1.2.2 阻尼對(duì)臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響取坐標(biāo)系Oxy,在x和y兩坐標(biāo)方向上列力的平衡式：上式的特解為：式中, 為離心力導(dǎo)前位移的角度,稱為相位角；A為振幅。103.1.2.2 阻尼對(duì)臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響式中阻尼比為：113.1.2.2 阻尼對(duì)臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響轉(zhuǎn)子的振幅與相頻響應(yīng)曲線123.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的故障特征 轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)是在周期性離心力干擾下產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng),轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周,離心力經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子或軸承上的某一測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)

7、生一次擾動(dòng),在測(cè)點(diǎn)處就有一次擾動(dòng)響應(yīng),因此,它的振動(dòng)頻率就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率：當(dāng)發(fā)生不平衡振動(dòng)時(shí),其故障特征主要表現(xiàn)如下： 1、時(shí)域波形為近似的等幅正弦波。因?yàn)閱渭兊牟黄胶庹駝?dòng),轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波幅值很低。 2、軸心軌跡為比較穩(wěn)定的圓或橢圓,意味著轉(zhuǎn)軸同一截面上相互垂直的兩個(gè)探頭,其信號(hào)相位差接近90。橢圓是因?yàn)檩S承座及根底的水平剛度與垂直剛度不同所造成。13 3、頻譜圖上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率對(duì)應(yīng)的振幅具有突出的峰值,因?yàn)椴黄胶夤收现饕疝D(zhuǎn)子或軸承徑向振動(dòng)。 4、三維全息圖中,轉(zhuǎn)頻的振幅橢圓較大,其它成份較小。3.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的故障特征典型的轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)頻譜和軸心軌跡14 5、轉(zhuǎn)子的進(jìn)動(dòng)方

8、向?yàn)橥秸M(jìn)動(dòng)。 6、轉(zhuǎn)子振幅對(duì)轉(zhuǎn)速變化很敏感,轉(zhuǎn)速下降,振幅將明顯下降。 7、除了懸臂轉(zhuǎn)子之外,對(duì)于普通兩端支承的轉(zhuǎn)子,不平衡在軸向上的振幅一般不明顯。 8、敏感參數(shù)（振幅）具有如下特征： 振幅隨轉(zhuǎn)速變化明顯,這是因?yàn)?激振力與轉(zhuǎn)速是平方指數(shù)關(guān)系。 當(dāng)轉(zhuǎn)子上的部件破損時(shí),振幅會(huì)突然變大。例如某燒結(jié)廠抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子焊接的合金耐磨層突然脫落,造成振幅突然增大。3.1.3 轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的故障特征153.1.4 不平衡振動(dòng)故障的原因及防治 3.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡 固有質(zhì)量不平衡是指轉(zhuǎn)子在原始狀態(tài)下已經(jīng)存在的不平衡,而與操作運(yùn)行情況無(wú)關(guān)。 引起固有質(zhì)量不平衡的原因主要是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、材料缺陷、加工與

9、裝配誤差、動(dòng)平衡方法不正確等問(wèn)題。 固有質(zhì)量不平衡將在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng),在給定轉(zhuǎn)速下其幅值和相位在短時(shí)間內(nèi)一般不隨時(shí)間變化,但如果溫度、負(fù)荷等條件變化,振動(dòng)也可能會(huì)發(fā)生變化。 對(duì)于固有質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng),最普通的防治方法是改善轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)來(lái)降低轉(zhuǎn)子的激振力。163.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡 例：氣壓機(jī)的不平衡振動(dòng) 某煉油廠催化車間氣壓機(jī)組,由汽輪機(jī)、同步離合器、氣壓機(jī)、齒輪箱、電動(dòng)機(jī)等幾局部串聯(lián)而成,如以下圖所示。 氣壓機(jī)型號(hào)為2MCL-456,壓縮氣體為瓦斯氣,入口壓力0.102MPa,出口壓力為1.35MPa,轉(zhuǎn)速為10700r/min。軸承型式為5塊可傾瓦,聯(lián)軸節(jié)均為膜

10、片式。氣壓機(jī)組布置圖（1汽輪機(jī),2同步離合器,3氣壓機(jī),4聯(lián)軸節(jié),5齒輪箱,6電動(dòng)機(jī)）173.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡 該機(jī)運(yùn)行數(shù)年后為增大氣量,更換了轉(zhuǎn)子,擴(kuò)大了轉(zhuǎn)子隔板,并且對(duì)轉(zhuǎn)子做了高速動(dòng)平衡。 改造后的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了振動(dòng)超標(biāo),靠近齒輪箱一側(cè)的振動(dòng)測(cè)點(diǎn)375、376的振幅到達(dá)60um,此后又上升至90um左右。信號(hào)分析顯示振動(dòng)頻率中工頻成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),375、376的軸心軌跡為橢圓,確認(rèn)是轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)。 另外又從轉(zhuǎn)子過(guò)程的極坐標(biāo)圖上看出,轉(zhuǎn)子在做高速動(dòng)平衡時(shí),也曾顯示970011000r/min之間具有明顯峰值。 375測(cè)點(diǎn)的極坐標(biāo)圖183.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡 因此分析認(rèn)為

11、,該轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速就在它的二階臨界轉(zhuǎn)速附近,對(duì)于不平衡振動(dòng)具有較強(qiáng)的敏感性。考慮到氣壓機(jī)靠齒輪箱一側(cè)的375、376測(cè)點(diǎn)振幅最高,決定在這一側(cè)的聯(lián)軸節(jié)上做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。動(dòng)平衡次序第一次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡（聯(lián)軸節(jié)配重5.3g）第二次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡（聯(lián)軸節(jié)配重8.2g）測(cè)點(diǎn)375376375376配重前工頻（幅值/相位）65um/23552um/34845um/29922um/322配重后工頻（幅值/相位）19um/23413um/34517um/2856um/349兩次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡前后的工頻幅值和相位變化193.1.4.1 固有質(zhì)量不平衡 動(dòng)平衡前后相位穩(wěn)定,動(dòng)平衡后測(cè)點(diǎn)375、測(cè)點(diǎn)376測(cè)點(diǎn)處的通頻振幅和工頻

12、振幅下降十清楚顯,其原因如下： 1、氣壓機(jī)和齒輪箱之間的聯(lián)軸節(jié)長(zhǎng)度較長(zhǎng),達(dá)302mm,氣壓機(jī)轉(zhuǎn)子在這一端具有較長(zhǎng)的外伸端,因此該聯(lián)軸節(jié)上的不平衡量對(duì)于引發(fā)轉(zhuǎn)子振動(dòng)十分敏感。 2、轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速接近第二臨界轉(zhuǎn)速,微量的不平衡將在工作轉(zhuǎn)速下引起明顯的轉(zhuǎn)子振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至1000r/min以下,轉(zhuǎn)子脫離了二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí),振幅的下降程度就十清楚顯。 3、聯(lián)軸節(jié)本身可能存在不平衡,因?yàn)槁?lián)軸節(jié)出廠時(shí)單獨(dú)做動(dòng)平衡和轉(zhuǎn)子加聯(lián)軸節(jié)一起做動(dòng)平衡時(shí),兩種動(dòng)平衡操作在聯(lián)軸節(jié)上重復(fù)去重,造成聯(lián)軸節(jié)新的不平衡。20 轉(zhuǎn)子運(yùn)行過(guò)程中的不平衡,可分成：1、轉(zhuǎn)子彎曲： 1）臨時(shí)性彎曲 2）永久性彎曲2、原始平衡狀態(tài)破壞： 1）

13、轉(zhuǎn)子上零件破裂或飛離 2）固體雜質(zhì)在葉輪上沉積 3）葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡 4）軸上零件松動(dòng)3.1.4.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的不平衡21 臨時(shí)性彎曲是指轉(zhuǎn)子外部環(huán)境影響或外力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,這種變形不需經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡,而是只需采取一些簡(jiǎn)單的措施（如經(jīng)過(guò)低速長(zhǎng)時(shí)間盤(pán)車方式）或改變操作方式即可緩解或消除不平衡振動(dòng)。 常見(jiàn)的臨時(shí)性彎曲主要有以下幾種情況： 1、轉(zhuǎn)子受熱不均勻引起的臨時(shí)性彎曲。對(duì)于這種轉(zhuǎn)子在啟動(dòng)之前必須充分盤(pán)車,防止啟動(dòng)后引起過(guò)大的振動(dòng)。 2、轉(zhuǎn)子自重引起的臨時(shí)性彎曲。自重彎曲現(xiàn)象在臥式的柔性轉(zhuǎn)子上經(jīng)常會(huì)遇到。例如轉(zhuǎn)子由于擱置過(guò)久,在自重作用下發(fā)生彎曲變形。這種類型的彎曲,表現(xiàn)的振動(dòng)頻率也

14、是轉(zhuǎn)速頻率,而且轉(zhuǎn)速頻率的幅值隨著轉(zhuǎn)速的上升而增大。彎曲的校直可以通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子來(lái)到達(dá)。3.1.4.2.1 轉(zhuǎn)軸臨時(shí)性彎曲22 3、氣流沖擊、溫度突變、負(fù)荷變化過(guò)快引起轉(zhuǎn)子的臨時(shí)性彎曲。 壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)轉(zhuǎn)子受到強(qiáng)烈的氣流沖擊,容易使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形。輕度喘振,轉(zhuǎn)子彎曲量不大,可以通過(guò)慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子加以消除。但是重度喘振,轉(zhuǎn)子彎曲量可能很大,以致發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止元件之間的碰撞摩擦,出現(xiàn)這種情況,就需要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱處理校直,并重新進(jìn)行動(dòng)平衡。 溫度突變或負(fù)荷變化過(guò)快,致使轉(zhuǎn)子發(fā)生臨時(shí)性彎曲,是引起機(jī)器振動(dòng)的一個(gè)主要原因。因此對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組和汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)組,啟停過(guò)程中一定要按操作規(guī)程進(jìn)行

15、,開(kāi)車前和停機(jī)后均需要有一定時(shí)間的盤(pán)車過(guò)程。3.1.4.2.1 轉(zhuǎn)軸臨時(shí)性彎曲23 永久性彎曲是指經(jīng)過(guò)慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式仍然無(wú)法恢復(fù)轉(zhuǎn)子的彎曲狀態(tài)。轉(zhuǎn)子在盤(pán)車過(guò)程中僅僅依靠本身的重量施加在軸上產(chǎn)生的交變力,缺乏以釋放轉(zhuǎn)軸內(nèi)部已經(jīng)形成的彎曲應(yīng)力,因此變成永久性彎曲變形。 前述影響轉(zhuǎn)子彎曲的某些因素,如果程度嚴(yán)重,也可能成為永久性彎曲。 具有很大彎曲變形的轉(zhuǎn)子,不能用動(dòng)平衡方法校正,必須用熱處理方法把轉(zhuǎn)子校直,或者用精加工方法來(lái)消除彎曲。3.1.4.2.2 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲24 軸彎曲振動(dòng)的機(jī)理和轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似,因而都要產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力,與質(zhì)心偏離不同點(diǎn)是軸彎曲會(huì)使軸兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)

16、,因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的一階轉(zhuǎn)動(dòng)頻率振動(dòng)。 軸彎曲故障的振動(dòng)信號(hào)與不平衡根本相同,特征如下： 時(shí)域波形為近似的等幅正弦波。 軸心軌跡為一個(gè)比較穩(wěn)定的圓或偏心率較小的橢圓,由于軸彎曲常陪伴某種程度的軸瓦摩擦,故軌跡有時(shí)會(huì)有摩擦的特征。 頻譜成份以轉(zhuǎn)頻為主,伴有高次諧波成份。與不平衡故障的區(qū)別在于：彎曲在軸向方面產(chǎn)生較大的振動(dòng)。轉(zhuǎn)軸彎曲的振動(dòng)故障特征3.1.4.2.2 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲25 轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,如發(fā)生軸上零件碎裂或飛離,將產(chǎn)生階躍式的不平衡,引起振幅和相位的突然變化。這種變化屬于瞬態(tài)響應(yīng),此后將會(huì)衰減下去,因而振幅突變后將在某一數(shù)值上穩(wěn)定下來(lái)。 如果飛離塊質(zhì)量大,振幅突升明顯。如

17、果飛離塊質(zhì)量小,它所產(chǎn)生的不平衡矢量與原始不平衡矢量相疊加,使測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的振幅可能是增大或減小,相位角、軸心軌跡形狀與原來(lái)的不相同。 對(duì)這類故障進(jìn)行診斷,最好在監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子振幅的同時(shí)也能監(jiān)測(cè)相位。高速轉(zhuǎn)子零件的碎裂或飛離是一種較大的質(zhì)量不平衡,往往對(duì)轉(zhuǎn)速變化非常敏感,降低轉(zhuǎn)速,振幅就會(huì)明顯下降。3.1.4.2.3 轉(zhuǎn)子上零件碎裂或飛離26 如一些高溫的并帶有黏性的催化劑微粒、管道中的銹蝕、氣源中的粉塵等進(jìn)入機(jī)器的流道,黏結(jié)在葉輪上,由于質(zhì)量分布不均勻,引起轉(zhuǎn)子的不平衡。 這種因固體雜質(zhì)沉積引起的不平衡所表現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象,往往是振幅逐漸加大,轉(zhuǎn)速頻率成分占有突出的地位,而且隨著轉(zhuǎn)速的增加振幅呈拋物線狀

18、態(tài)增大。有時(shí)結(jié)垢可以到達(dá)非常嚴(yán)重的程度,并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子與靜子之間的摩擦與磨損。3.1.4.2.4 固體雜質(zhì)在葉輪上沉積 消除措施： 1、從工藝上采取限制雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)器。 2、從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上防止雜質(zhì)大量沉積。 3、在入口處間斷地噴入少量清水或溶劑,利用機(jī)器旋轉(zhuǎn)離心力使水流沖刷積垢,進(jìn)行在線清洗。27 有些壓縮機(jī)在運(yùn)行中常會(huì)遇到工藝氣體和固體雜質(zhì)對(duì)葉輪基體金屬的沖蝕,設(shè)備維修中不恰當(dāng)?shù)拇胧┚涂赡芙o機(jī)器帶來(lái)振動(dòng)問(wèn)題,必須引起注意。3.1.4.2.5 葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡 帶有各種零件的轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生松動(dòng),例如葉輪、平衡盤(pán)、止推盤(pán)在軸上配合的過(guò)盈量缺乏,或者鍵槽配合太松,使轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生松動(dòng)；還有

19、材料選擇不良或是工作介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重,引起軸套和輪殼內(nèi)部發(fā)生腐蝕而松動(dòng)。 此外,滾動(dòng)軸承外圈配合間隙過(guò)大,軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)外圈也跟著作不同步的旋轉(zhuǎn),也會(huì)發(fā)生類似松動(dòng)的故障。3.1.4.2.6 軸上零件松動(dòng)28 軸上零件松動(dòng)在振動(dòng)頻率和相位上的特征： 1、松動(dòng)的零件隨著轉(zhuǎn)速的升高離心力迅速增大,零件內(nèi)孔擴(kuò)大,與轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生松動(dòng),并偏置于零件重心一側(cè)或軸中心線弓狀盤(pán)旋的外側(cè),導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率成分幅值迅速增大。 2、振動(dòng)將出現(xiàn)明顯的非線性影響因素,在頻譜圖上出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波,偶爾也可能出現(xiàn)1/2、1/3轉(zhuǎn)速頻率的分?jǐn)?shù)次諧波成分。3.1.4.2.6 軸上零件松動(dòng) 3、振動(dòng)信號(hào)振幅不穩(wěn)定,相位隨時(shí)間變

20、動(dòng),而且頻譜圖上會(huì)出現(xiàn)許多連續(xù)的噪聲譜線,說(shuō)明轉(zhuǎn)子振動(dòng)帶有一定程度的不穩(wěn)定隨機(jī)沖擊。 4、可能產(chǎn)生“拍振現(xiàn)象,拍振的頻率一個(gè)是軸的轉(zhuǎn)速頻率,另一個(gè)是稍低于軸轉(zhuǎn)速的松動(dòng)零件轉(zhuǎn)速頻率。29 1、振幅隨轉(zhuǎn)速的變化 質(zhì)量不平衡振動(dòng),在臨界轉(zhuǎn)速之前振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而升高,臨界轉(zhuǎn)速之后振幅有所下降。而轉(zhuǎn)子彎曲振動(dòng)屬于恒力幅的激振,雖然振幅也隨轉(zhuǎn)速的上升而升高,但無(wú)確定關(guān)系。 2、相位隨轉(zhuǎn)速的變化 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,按照其振型特點(diǎn),在支承轉(zhuǎn)子的兩端軸承上,同一徑向方向的振動(dòng)相位可能相同,也可能相差很大,隨著轉(zhuǎn)速變化,兩者相位往往處于變動(dòng)之中。而轉(zhuǎn)子的彎曲不平衡通常是在同一平面內(nèi)發(fā)生,彎曲振動(dòng)只能激起一階振型,

21、因此它在兩端軸承上的振動(dòng)相位相同或很接近,隨著轉(zhuǎn)速變化,由于轉(zhuǎn)子彎曲變形方向不變,因而相位變化很小。3.1.4.3 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別30 3、振幅隨負(fù)荷的變化 質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)一般不隨負(fù)荷變化而變化,但是轉(zhuǎn)子彎曲振動(dòng)則隨著負(fù)荷的升高而加大。因?yàn)樨?fù)荷增大,作用在彎曲轉(zhuǎn)子上的不平衡流體徑向力也增加。3.1.4.3 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別31 轉(zhuǎn)子恒速運(yùn)轉(zhuǎn),質(zhì)量不平衡將在轉(zhuǎn)子徑向方向上形成一個(gè)不變的旋轉(zhuǎn)離心力,轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的軸心軌跡形狀接近于一個(gè)圓或橢圓,也就是說(shuō),不平衡離心力將在軸承的水平和垂直方向上產(chǎn)生接近90的相位差。 機(jī)體變形、皮帶輪或齒輪偏心、機(jī)座松動(dòng)、結(jié)構(gòu)共振等

22、故障,雖然軸承或機(jī)體上的振動(dòng)頻率也像不平衡振動(dòng)那樣,表現(xiàn)以轉(zhuǎn)速頻率為主,然而在振動(dòng)方向上并不是按照旋轉(zhuǎn)力的方向變化,而是在某一個(gè)方向上出現(xiàn)同相位或接近180反相位的定向振動(dòng),這種“定向振動(dòng) 在軸心軌跡上表現(xiàn)為一條傾斜的直線或接近一條直線形狀。3.1.5 定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)故障的鑒別323.1.5 定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)故障的鑒別鑒別內(nèi)容不平衡振動(dòng)定向振動(dòng)振動(dòng)頻率轉(zhuǎn)速頻率轉(zhuǎn)速頻率相互垂直的兩個(gè)方向相位差接近90接近0或180軸心軌跡形狀圓或橢圓某一方向上近似一條直線故障原因轉(zhuǎn)子固有不平衡，轉(zhuǎn)子彎曲，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破壞等。機(jī)體變形，皮帶輪或齒輪偏心，機(jī)座松動(dòng)，基礎(chǔ)共振等。定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)的鑒別3

23、33.1.5 定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)故障的鑒別 例：機(jī)殼變形 某大型化工廠新安裝的一臺(tái)離心泵,功率為147KW,由轉(zhuǎn)速3600r/min的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。安裝時(shí)電動(dòng)機(jī)與泵進(jìn)行了仔細(xì)對(duì)中,泵開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了很大振動(dòng),電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)軸承上水平方向振幅為25mm/s,垂直方向振幅為20mm/s,泵和電動(dòng)機(jī)軸向振幅小于5mm/s,電動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)速頻率。從測(cè)量數(shù)據(jù)看,似乎是電動(dòng)機(jī)的不平衡故障,但是進(jìn)一步作相位分析,發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)靠泵側(cè)的軸承在水平和垂直方向上的相位相同,而外側(cè)軸承相位差180。電動(dòng)機(jī)底腳剛性缺乏引起的振動(dòng) 343.1.5 定向振動(dòng)與不平衡振動(dòng)故障的鑒別電動(dòng)機(jī)底腳剛性缺乏引起的振動(dòng) 電動(dòng)機(jī)4

24、個(gè)底腳的振幅為（單位mm）： 4個(gè)底腳的振幅大小差異很大,說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)模式是以對(duì)角線進(jìn)行擺振,也就是說(shuō),底腳 和 的螺釘雖然鞏固,但是底腳支承剛度缺乏,產(chǎn)生了上述前后軸承的“定向振動(dòng)問(wèn)題。為了證明這一點(diǎn),操作者在不停機(jī)狀態(tài)下把底腳 處的固定螺釘放松,果然電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)幅值下降了75%。35 1、情況簡(jiǎn)介 某廠芳烴車間一臺(tái)離心式氫氣壓縮機(jī)是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為610KW,壓縮機(jī)軸功率550KW,主機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速15300r/min,屬4級(jí)離心式回轉(zhuǎn)壓縮機(jī),工作介質(zhì)是氫氣,氣體流量38066立方/小時(shí),出口壓力1.132MPa,氣體溫度200,該壓縮機(jī)配有本特利（Bently）公

25、司7200系列振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；測(cè)點(diǎn)有7個(gè),測(cè)點(diǎn)A、B、C、D為壓縮機(jī)主軸徑向位移傳感器,測(cè)點(diǎn)E、F分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑向位移傳感器,測(cè)點(diǎn)G為壓縮機(jī)主軸軸向位移傳感器。3.1.6.1 不平衡故障案例 該壓縮機(jī)沒(méi)有備用機(jī)組,全年8000h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),僅在大修期間可以停機(jī)檢查。生產(chǎn)過(guò)程中一旦停機(jī)將影響全線生產(chǎn)。因該機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高,介質(zhì)是氫氣,振動(dòng)異常有可能造成極為嚴(yán)重的惡性事故,是該廠重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的設(shè)備之一。3.1.6 不平衡故障案例分析36 該機(jī)組于5月中旬開(kāi)始停車大檢修,6月初經(jīng)檢修各項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)均到達(dá)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 6月10日下午啟動(dòng)后投入催化劑再生工作,為全線開(kāi)車作準(zhǔn)備。再生工作要連

26、續(xù)運(yùn)行一周左右。再生過(guò)程中工作介質(zhì)為氮?dú)猓ǚ肿恿繛?8,相對(duì)氫氣較大）,使壓縮機(jī)負(fù)荷增大。壓縮機(jī)啟動(dòng)后,各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù),如流量、壓力、氣溫、電流振動(dòng)值都在規(guī)定范圍內(nèi),機(jī)器工作正常。 運(yùn)行不到兩整天,于6月12日上午振動(dòng)報(bào)警,測(cè)點(diǎn)D振動(dòng)值越過(guò)報(bào)警限,高達(dá)6080um之間波動(dòng),測(cè)點(diǎn)C振動(dòng)值也偏大,在5060um之間波動(dòng),其它測(cè)點(diǎn)振動(dòng)沒(méi)有明顯變化。 3.1.6.1 不平衡故障案例37諧波頻率/Hz5月21日振幅6月12日振幅改變量1254.88170.93295.621252510.8038.0238.8203764.6534.4035.38141021.5323.3826.7235月21日D點(diǎn)頻譜圖

27、6月12日D點(diǎn)頻譜圖3.1.6.1 不平衡故障案例382、診斷結(jié)論 1）轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的不平衡,可能是因轉(zhuǎn)子的結(jié)垢所致。 2）振動(dòng)雖然大,但屬于受迫振動(dòng),不是自激振動(dòng),不可怕。3、建議： 1）可以不停機(jī),再堅(jiān)持運(yùn)行45天,直到催化劑再生工作完成。 2）密切注意振動(dòng)狀態(tài),催化劑再生工作完成后有停機(jī)的時(shí)機(jī),做解體檢查。3.1.6.1 不平衡故障案例 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀表只指示出各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)位移的峰峰值,它說(shuō)明設(shè)備有故障,但是什么故障就不得而知了。依照慣例,設(shè)備應(yīng)立即停下來(lái),解體檢修,尋找并排除故障,但這要使再生工作停下來(lái),進(jìn)而拖延全廠開(kāi)車時(shí)間。393、事后驗(yàn)證情況 6月18日催化劑再生工作圓滿完成,壓縮機(jī)停

28、止運(yùn)行。 6月20日對(duì)機(jī)組進(jìn)行解體檢查,發(fā)現(xiàn)機(jī)殼氣體流道上結(jié)垢十分嚴(yán)重,結(jié)垢最厚處達(dá)20mm左右。轉(zhuǎn)子上結(jié)垢較輕,垢的主要成分是燒蝕下來(lái)的催化劑,第一節(jié)吸入口處約34的流道被堵,只剩一條窄縫。 因此檢修工作主要是清垢,其它部位如軸承、密封等處都未動(dòng),然后安裝復(fù)原,總共只用了兩天時(shí)間。 6月25日壓縮機(jī)再次起動(dòng),壓縮機(jī)工作一切正常。3.1.6.1 不平衡故障案例403.1.6.2 軸彎曲故障案例1、情況簡(jiǎn)介 某公司一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組,型式為超高壓、中間再熱單抽冷凝式。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中,該機(jī)高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)一直保持在較好范圍,軸承振動(dòng)小于10um,軸振動(dòng)小于100um。 1998年在一次熱態(tài)起動(dòng)

29、時(shí)2#軸、3#軸、1#軸承和2#軸承振動(dòng)出現(xiàn)短時(shí)突增,被迫緊急關(guān)小閘門(mén)；再次開(kāi)大蒸汽閘門(mén),使轉(zhuǎn)子迅速加速,沖過(guò)臨界轉(zhuǎn)速（稱為沖車）后并網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)后,2#軸和1#軸承、2#軸承振動(dòng)雖然仍處于良好范圍,但其振動(dòng)有明顯增大趨勢(shì),經(jīng)連續(xù)觀察運(yùn)行近一月,也未能恢復(fù)至以前運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)水平。41曲線1停機(jī)前1#軸承振動(dòng)1um,熱態(tài)啟動(dòng)后為6um曲線2停機(jī)前2#軸承振動(dòng)6um,熱態(tài)啟動(dòng)后為1618um曲線3停機(jī)前2#軸振動(dòng)80um,熱態(tài)啟動(dòng)后為120140um3.1.6.2 軸彎曲故障案例424月6日熱起動(dòng)情況 4:25沖車：低速（500r/min）、10min,摩擦檢查。 4:25升速至1600r/min

30、,此時(shí)1#軸承振動(dòng)達(dá)120um,2#軸承振動(dòng)達(dá)65um,2#、3#軸振動(dòng)到達(dá)監(jiān)測(cè)表的滿量程（即軸振動(dòng)值已大于400um）,運(yùn)行人員采取緊急關(guān)閘措施停機(jī)。 5:05轉(zhuǎn)子靜止后盤(pán)車,大軸撓度值增大為120um,盤(pán)車電流32A。 6:40再次起動(dòng),快速?zèng)_車至3000 r/min額定轉(zhuǎn)速,然后并入電網(wǎng)。 從熱態(tài)啟動(dòng)數(shù)據(jù)知：在起動(dòng)過(guò)程中,機(jī)組1#軸承、2#軸承及2#軸、3#軸振動(dòng)異常增大,緊急關(guān)閘停機(jī)后,電動(dòng)盤(pán)車時(shí)機(jī)組大軸撓度值增加較大,盤(pán)車電流略有增加。3.1.6.2 軸彎曲故障案例432、數(shù)據(jù)分析 1）探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動(dòng)值（大軸撓度）從30um增加至120um,比起動(dòng)前增大了4倍,反映出高壓轉(zhuǎn)子彎

31、曲程度加劇,提示轉(zhuǎn)子可能已發(fā)生彎曲。 2）從振動(dòng)頻率以及振值隨轉(zhuǎn)速變化的情況來(lái)看,其病癥和轉(zhuǎn)子失衡極為相似。但停機(jī)前運(yùn)行一直很正常,只是在機(jī)組停車后再次起動(dòng)中振動(dòng)異常,且在并網(wǎng)后一直維持較大振值,缺乏造成轉(zhuǎn)子失衡的理由或轉(zhuǎn)子零部件飛脫的因素,故可排除轉(zhuǎn)子失衡的可能。 3）綜合兩次起動(dòng)及并網(wǎng)運(yùn)行一個(gè)月后停機(jī)惰走的振動(dòng)情況,說(shuō)明機(jī)組在第一次起動(dòng)時(shí)即存在較大的熱彎曲,而停車后間隔1.5h再次起動(dòng),盤(pán)車時(shí)間缺乏,極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。3.1.6.2 軸彎曲故障案例44 在第一次熱態(tài)起動(dòng)時(shí),高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動(dòng)急劇增加,轉(zhuǎn)速剛達(dá)1600r/min時(shí),軸振動(dòng)即已超滿量程值,即至少已大于400um。 機(jī)

32、組起動(dòng)并網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行近一月,振動(dòng)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。 1#軸承、2#軸承和2#軸振幅在熱態(tài)起動(dòng)后比歷史數(shù)據(jù)有明顯的增大,并且振幅增大的主要原因是1倍頻振幅增大。 工頻振幅的增大反映出轉(zhuǎn)子彎曲程度的增大,振幅的穩(wěn)定反映出彎曲量的大小根本恒定。1#軸承和2#軸承的相位角也一起保持穩(wěn)定,且根本相近,2#軸振動(dòng)的相位角較數(shù)據(jù)變化了近20。相位的穩(wěn)定性說(shuō)明彎曲的方向根本不變,2#軸振動(dòng)的相位角增大,說(shuō)明還受到軸系角度對(duì)中狀況變差（轉(zhuǎn)子彎曲所致）的影響。3.1.6.2 軸彎曲故障案例45 查起動(dòng)后運(yùn)行近一月的頻譜圖,除1倍頻振動(dòng)和2#軸處的少量2倍頻振動(dòng)成分外,無(wú)其它振動(dòng)頻率成分。少量2倍頻振動(dòng)成分的產(chǎn)生,經(jīng)

33、分析認(rèn)為是高壓轉(zhuǎn)子彎曲后與中壓轉(zhuǎn)子的對(duì)中性變差所造成的。 中、低壓轉(zhuǎn)子各軸承及各軸的振動(dòng)與歷史數(shù)據(jù)相比根本無(wú)變化,反映出故障的發(fā)生部位主要是在高壓轉(zhuǎn)子。3.1.6.2 軸彎曲故障案例46 3、診斷結(jié)論 轉(zhuǎn)子故障的歷史記錄說(shuō)明,該機(jī)組曾發(fā)生高壓末三級(jí)圍帶鉚接不良造成的圍帶脫落故障,并且末三級(jí)圍帶具有鉚接點(diǎn)較薄弱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此,轉(zhuǎn)子可能存在熱彎曲的情況下進(jìn)行起動(dòng),同時(shí)又發(fā)生了臨界振動(dòng)過(guò)大及轉(zhuǎn)子撓度增大的異常情況,不能排除圍帶再次受到損傷的可能性。如圍帶損傷容易造成脫落,可能進(jìn)一步發(fā)生運(yùn)行中的動(dòng)靜碰摩而使轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?fù)p傷。 盡管該機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的振動(dòng)仍在良好范圍以內(nèi),但從各種參數(shù)的綜合分析來(lái)看,均說(shuō)明高壓

34、轉(zhuǎn)子上已發(fā)生了轉(zhuǎn)子彎曲故障。而無(wú)論是轉(zhuǎn)子彎曲引起機(jī)組過(guò)臨界振動(dòng)過(guò)大或是存在圍帶損傷等事故隱患,均對(duì)該機(jī)組平安運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅。 診斷結(jié)論：立即進(jìn)行提前大修,解體查明故障并予以消除。3.1.6.2 軸彎曲故障案例474、解體大修檢查情況 經(jīng)揭缸解體檢查證實(shí),高壓轉(zhuǎn)子前汽封在距調(diào)速級(jí)180mm處彎曲0.08mm,中壓轉(zhuǎn)子在19級(jí)處彎曲0.055mm,高壓汽封、圍帶、隔板汽封和中壓汽封、隔板汽封及圍帶均有不同程度的摩擦損傷,其中,中壓19級(jí)近半圈圍帶前緣已磨壞。 為此,高壓轉(zhuǎn)子采取直軸、中壓轉(zhuǎn)子采取低速動(dòng)平衡處理,同時(shí)對(duì)損傷的圍帶也進(jìn)行了相應(yīng)的處理。 經(jīng)大修處理后高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)重新恢復(fù)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

35、 3.1.6.2 軸彎曲故障案例485、故障原因分析 熱態(tài)起動(dòng)條件下軸封竄氣及摩擦檢查時(shí)間較長(zhǎng)是造成該機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲的主要原因。 由于軸封汽溫、蒸汽參數(shù)及機(jī)組的熱態(tài)溫度難以匹配和控制,轉(zhuǎn)子容易形成較大的熱彎曲,使轉(zhuǎn)子與汽封（或圍帶）的動(dòng)靜間隙變小,導(dǎo)致過(guò)臨界時(shí)轉(zhuǎn)子與密封部件發(fā)生動(dòng)靜碰摩。 摩擦不但使振動(dòng)的幅值迅速上升,還進(jìn)一步加劇了轉(zhuǎn)子的彎曲程度,因而在第一次起動(dòng)到?jīng)_過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)過(guò)大,緊急停機(jī)之后,伴有在盤(pán)車狀態(tài)下?lián)隙戎导眲≡龃蟮默F(xiàn)象。3.1.6.2 軸彎曲故障案例493.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障診斷 旋轉(zhuǎn)機(jī)械多數(shù)是由多個(gè)轉(zhuǎn)子和軸承組成的一個(gè)機(jī)械系統(tǒng),轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸節(jié)連接,轉(zhuǎn)子本身由軸承支

36、承。轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障是指機(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)位置不好,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。3.2.1 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的原因及分類 轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸承不對(duì)中和軸系不對(duì)中。軸承不對(duì)中本身不引起振動(dòng),它影響軸承的載荷分布、油膜形態(tài)等運(yùn)行狀況。一般情況下,轉(zhuǎn)子不對(duì)中都是指軸系不對(duì)中,故障原因在聯(lián)軸節(jié)處。503.2.1 轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因及分類 1、安裝施工中對(duì)中超差。 2、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)子之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)對(duì)中不良。 3、軸承座熱膨脹不均勻。 4、

37、管道力作用。 5、機(jī)殼變形或移位。 6、地基不均勻下沉。 7、根底變形。 8、轉(zhuǎn)子彎曲,同時(shí)產(chǎn)生不平衡和不對(duì)中故障。 當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不對(duì)中故障時(shí),不僅機(jī)器振動(dòng)加大,還會(huì)發(fā)生軸承偏磨,聯(lián)軸節(jié)過(guò)度發(fā)熱,齒式聯(lián)軸節(jié)齒面磨損,與半聯(lián)軸節(jié)配合的軸端鍵槽產(chǎn)生裂紋,膜片聯(lián)軸節(jié)疲勞損壞。51轉(zhuǎn)子不對(duì)中類型3.2.1 轉(zhuǎn)子不對(duì)中的原因及分類523.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征 1、不對(duì)中所出現(xiàn)的最大振動(dòng)往往表現(xiàn)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸承上。不對(duì)中會(huì)改變軸承中的油膜壓力。由于不對(duì)中的結(jié)果,聯(lián)軸節(jié)兩端軸承的支承負(fù)荷將有較大變化,負(fù)荷減小的軸承在某些情況下可引起油膜失穩(wěn)。負(fù)荷增大的軸承,油膜的非線性表現(xiàn)更為明顯,在一定條

38、件下產(chǎn)生高次諧波。 2、軸承的振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)子負(fù)荷的增加而增高,當(dāng)存在平行不對(duì)中時(shí),隨著負(fù)荷的增加,軸承上的振幅呈增高趨勢(shì)。位置低的軸承振幅比位置高的軸承大,這是因?yàn)檩S頸在低位置軸承內(nèi)被鄰近的高位置軸承架空,油膜穩(wěn)定性下降之故。 軸承的振幅與負(fù)荷關(guān)系53聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中產(chǎn)生的不平衡力和初始彎曲 3、平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng),如果軸承架在水平和垂直方向上的剛度根本相等,則在軸承徑向振幅大的方向就是原始不對(duì)中方向。 角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng),對(duì)于剛性聯(lián)軸節(jié),軸向振幅要大于徑向振幅。3.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征54 4、不對(duì)中使剛性聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相位差。3.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主

39、要特征（a）徑向振動(dòng)相位與負(fù)荷的關(guān)系 （b）軸向振動(dòng)相位與負(fù)荷的關(guān)系不對(duì)中軸承的振動(dòng)相位55轉(zhuǎn)子不對(duì)中的頻譜 6、大型渦輪機(jī)械上多跨轉(zhuǎn)子的不對(duì)中,一般因?yàn)榘殡S有其它故障因素,因而振動(dòng)情況更為復(fù)雜。例如,懸臂較長(zhǎng)的聯(lián)軸節(jié),如果懸臂傾斜或聯(lián)軸節(jié)平行不對(duì)中,則可引起像不平衡一樣的工頻振動(dòng)。 5、對(duì)于剛性聯(lián)軸節(jié),平行不對(duì)中易激起二倍轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng),同時(shí)也存在工頻（轉(zhuǎn)速頻率）和多倍頻的振動(dòng)成分。角度不對(duì)中易激起工頻軸向振動(dòng),同時(shí)也存在多倍頻振動(dòng)。3.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征56 7、由于在軸承不對(duì)中方向上產(chǎn)生了一個(gè)預(yù)加載荷,軸心軌跡形狀為橢圓形。隨著預(yù)加載荷的增大,軸心軌跡形狀將變?yōu)橄憬缎?、?

40、字形或外圈中產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)圈等形狀。3.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征（a）輕微不對(duì)中 （b）中度不對(duì)中不對(duì)中故障的軸心軌跡57簡(jiǎn)單歸納如下： 時(shí)域波形在基頻正弦波上附加了2倍頻的諧波。 軸心軌跡圖呈香蕉形或8字形。 頻譜特征：主要表現(xiàn)為徑向2倍頻、4倍頻振動(dòng)成份,有角度不對(duì)中時(shí),還伴隨著以回轉(zhuǎn)頻率的軸向振動(dòng)。 在全息圖中2、4倍頻橢圓較扁,并且兩者的長(zhǎng)軸近似垂直。3.2.2 轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征583.2.3 聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中的振動(dòng)頻率3.2.3.1 剛性聯(lián)軸節(jié)3.2.3.1.1 平行不對(duì)中的振動(dòng)頻率 半聯(lián)軸節(jié)發(fā)生平行不對(duì)中時(shí),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)

41、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)360,則力交變兩次,使軸在徑向方向上產(chǎn)生2倍頻率振動(dòng)。593.2.3.1.1 平行不對(duì)中的振動(dòng)頻率平行不對(duì)中的聯(lián)軸節(jié)受力分析 60剛性聯(lián)軸節(jié)角度不對(duì)中引起軸向振動(dòng)3.2.3.1.2 角度不對(duì)中的振動(dòng)頻率 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)螺孔原始距離最近的連接螺栓在旋轉(zhuǎn)到下側(cè)時(shí),由于螺孔距離增大,就會(huì)承受很大拉伸力,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)就要帶著軸沿軸向躥動(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。 613.2.3.

42、1.2 角度不對(duì)中的振動(dòng)頻率 對(duì)于螺孔原始距離最遠(yuǎn)的下側(cè)螺栓,當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)到上側(cè)時(shí),因?yàn)槁菘拙嚯x逐漸接近,螺栓拉緊力逐漸減弱,不存在迫使軸沿軸向躥動(dòng)的力。因此,引起軸向振動(dòng)的力主要來(lái)自原始距離最短的螺栓。剛性聯(lián)軸節(jié)角度不對(duì)中引起軸向振動(dòng)623.2.3.1.3 不對(duì)中引起的轉(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),振動(dòng)現(xiàn)象可能會(huì)表現(xiàn)得十清楚顯。 質(zhì)量較小的轉(zhuǎn)子,不對(duì)中的聯(lián)軸節(jié)當(dāng)用螺栓接緊后,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),表現(xiàn)出不平衡振動(dòng)的特征。聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中產(chǎn)生

43、的不平衡力和初始彎曲633.2.3.2 齒式聯(lián)軸節(jié) 存在不對(duì)中的聯(lián)軸節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),外齒面與內(nèi)齒面接觸點(diǎn)上有一正壓力N,N在軸向上產(chǎn)生一個(gè)分力 ,將轉(zhuǎn)子推向驅(qū)動(dòng)側(cè),直至軸上的止推盤(pán)與止推瓦相碰,碰撞后的轉(zhuǎn)子又在反方向被彈回,如此反復(fù)進(jìn)行,產(chǎn)生軸向振動(dòng)。（a）角度不對(duì)中產(chǎn)生軸向力 （b）齒面上下接觸的軸向距離齒式聯(lián)軸節(jié)角度不對(duì)中引起軸向振動(dòng)643.2.3.2 齒式聯(lián)軸節(jié) 角度不對(duì)中還會(huì)使齒式聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生齒面相對(duì)滑動(dòng),產(chǎn)生摩擦力和摩擦力矩。齒殼和齒套上對(duì)應(yīng)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)時(shí)的相對(duì)位置變化653.2.3.2 齒式聯(lián)軸節(jié) 由于摩擦系數(shù)是隨著嚙合點(diǎn)位置不同而變化,因此每對(duì)齒形成的摩擦力矩在軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中也是不相

44、同的。軸每旋轉(zhuǎn)一周,軸上某一點(diǎn)的摩擦力發(fā)生兩次方向突變,形成了兩次沖擊性振動(dòng),因此會(huì)引起2倍頻振動(dòng)。軸殼齒面摩擦力變化 齒面上的摩擦力矩變化齒式聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中引起的摩擦力矩變化663.2.3.2 齒式聯(lián)軸節(jié) 用齒式聯(lián)軸節(jié)連接的兩個(gè)轉(zhuǎn)子即使是平行不對(duì)中,在齒套與齒殼之間仍表現(xiàn)為角度不對(duì)中。 振動(dòng)特點(diǎn)歸納如下： 1、齒式聯(lián)軸節(jié)相仿的2個(gè)轉(zhuǎn)子如果質(zhì)量接近,則振動(dòng)較大的往往是緊靠聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸承,軸承上的負(fù)荷也會(huì)明顯增大。 2、不對(duì)中引起的軸向振動(dòng)較大,高次諧波豐富,尤其是2倍頻分量的幅值比正常情況增大得更為明顯。 3、緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端的軸承處,徑向振動(dòng)相位差接近180。 4、徑向振動(dòng)的頻率成分實(shí)際上受多

45、種因素影響,隨著不對(duì)中質(zhì)量的增加,緊靠軸節(jié)的軸承或軸頸振動(dòng)信號(hào)中2 、3 、的超諧波響應(yīng)增長(zhǎng)比基頻更快一些。673.2.3.3 膜片聯(lián)軸節(jié) 屬于半撓性聯(lián)軸節(jié),在使用中不需要潤(rùn)滑,大大減少維修工作量,優(yōu)點(diǎn)如下： 1、允許有較大的平行不對(duì)中與角度不對(duì)中量,不會(huì)發(fā)生如齒式聯(lián)軸節(jié)中的齒面摩擦問(wèn)題,相對(duì)而言,膜片聯(lián)軸節(jié)的使用壽命更長(zhǎng)。 2、齒式聯(lián)軸節(jié)在不對(duì)中狀態(tài)下,由于存在齒頂間隙,還有齒面的滑動(dòng)與摩擦,聯(lián)軸節(jié)工作時(shí)中間連接齒套會(huì)產(chǎn)生微量的擺動(dòng),容易引起不平衡振動(dòng)。膜片聯(lián)軸節(jié)的中間連接套筒沒(méi)有此類問(wèn)題。683.2.3.3 膜片聯(lián)軸節(jié) 3、同樣的不對(duì)中角度,在不對(duì)中角度平面上產(chǎn)生的彎曲力矩,膜片聯(lián)軸節(jié)是齒

46、式聯(lián)軸節(jié)1/71/10。由于彎曲力矩小,可很大程度上減輕軸承負(fù)荷,提高軸承的使用壽命。 4、當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),齒式聯(lián)軸節(jié)由于存在齒隙,將產(chǎn)生齒面的沖擊,損壞齒面或斷齒。膜片聯(lián)軸節(jié)則不存在這類沖擊,因而聯(lián)軸節(jié)本身產(chǎn)生的故障較少,壽命較長(zhǎng)。 膜片聯(lián)軸節(jié)的缺點(diǎn)是傳遞功率相對(duì)較小,不能承受過(guò)大的軸向力。693.2.3.3 膜片聯(lián)軸節(jié)（a）膜片聯(lián)軸節(jié)的不對(duì)中狀態(tài) （b）軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的力矩變化膜片聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中產(chǎn)生的力矩變化 螺栓離開(kāi)最大不對(duì)中角度的中心線后,膜片上的螺栓力矩逐漸降至最低值,每個(gè)螺栓輪流經(jīng)過(guò)最大不對(duì)中角度的中心線,因而在膜片上產(chǎn)生了力的脈動(dòng)。由于力矩脈動(dòng)而形成的振動(dòng)頻率為：703.2.4.2

47、 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 例1：根底下沉產(chǎn)生軸承油膜不穩(wěn)定 國(guó)外某動(dòng)力公司的一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組,由于根底下沉,引起了汽輪機(jī)低壓缸3號(hào)軸承內(nèi)軸頸相對(duì)位置上升。汽輪機(jī)根底下沉示意圖713.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 軸頸中心原來(lái)位置是在軸承幾何中心 =32方位角上運(yùn)行。軸承為圓柱形,值在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。 從1980年4月122日,軸頸中心方位角開(kāi)始發(fā)生變化,角逐漸增大,最后到達(dá)近90位置,軸承因?yàn)槭ビ湍ぶС辛Χl(fā)生油膜振蕩。 由于根底下沉導(dǎo)致軸承座相對(duì)位置下沉,軸承被相鄰的2號(hào)軸承抬空,造成軸承與軸頸不對(duì)中,軸承上比壓減小,導(dǎo)致油膜失去穩(wěn)定而發(fā)生轉(zhuǎn)子強(qiáng)烈振動(dòng)。3號(hào)軸頸中心位置變化723.2.4

48、.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 例2：壓縮機(jī)軸承架熱膨脹變形引起的振動(dòng)診斷 風(fēng)機(jī)排氣端前軸承架與支腿結(jié)構(gòu)（1蝸殼,2軸承蓋,3軸承架法蘭,4軸承架,5縱向?qū)фI,6排氣管法蘭,7支架,8支腿（貓爪） 某煉油廠催化裝置中的主風(fēng)機(jī)組由煙機(jī)、風(fēng)機(jī)、齒輪箱和電動(dòng)機(jī)組成,在運(yùn)行中出現(xiàn)風(fēng)機(jī)（軸流式空氣壓縮機(jī)）前軸承振動(dòng)過(guò)大,振幅隨排氣溫度的上升而增大。733.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例風(fēng)機(jī)前軸承的軸心軌跡 前軸承存在明顯的2倍轉(zhuǎn)速頻率成分,軸心軌跡形狀呈“8字形。 開(kāi)始疑心是風(fēng)機(jī)與煙機(jī)的連接不對(duì)中,但是當(dāng)脫開(kāi)煙機(jī),單試風(fēng)機(jī)也同樣存在前軸承振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題。 隨后采用了電渦流絕對(duì)值測(cè)量法,測(cè)量了前軸承架的熱態(tài)變

49、形量,發(fā)現(xiàn)軸承架向南偏移了0.96mm；測(cè)量風(fēng)機(jī)支腿載荷量,發(fā)現(xiàn)排氣端北支腿載荷量為南支腿的4倍。743.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 對(duì)北支腿水平度檢查,出現(xiàn)中間低兩頭高的變形形態(tài),圖中的虛線表示機(jī)器熱膨脹變形后的軸承架與支腿形狀。 由于北支腿載荷量大,熱膨脹時(shí)支腿向南擠壓,巨大的熱應(yīng)力迫使軸承架和軸承變形,破壞了軸承內(nèi)橢圓瓦原始設(shè)計(jì)的油膜方向和大小,橢圓瓦上下兩個(gè)油楔力產(chǎn)生明顯不對(duì)稱,因此形成了“8字形軸心軌跡,并出現(xiàn)了2倍頻成分。 經(jīng)過(guò)調(diào)整支腿受力,消除了南北支腿不對(duì)稱熱膨脹現(xiàn)象,風(fēng)機(jī)振幅就明顯下降。風(fēng)機(jī)排氣端前軸承架與支腿結(jié)構(gòu)（1蝸殼,2軸承蓋,3軸承架法蘭,4軸承架,5縱向?qū)фI,

50、6排氣管法蘭,7支架,8支腿（貓爪）751、設(shè)備故障情況介紹 某冶煉廠一臺(tái)新上的煙機(jī)一主風(fēng)機(jī)組于1997年5月中旬投用。渦流傳感器布置在測(cè)點(diǎn)16處,在軸承座附近。 該機(jī)組在不帶負(fù)荷的情況下試運(yùn)了3天,振動(dòng)約50um,5月20日2:05開(kāi)始帶負(fù)荷運(yùn)行,各測(cè)點(diǎn)振值均有所上升,尤其是煙機(jī)主動(dòng)端2#測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)由原來(lái)的55um上升至70um以上,運(yùn)行至16:54機(jī)組發(fā)生突發(fā)性強(qiáng)振,現(xiàn)場(chǎng)的本特利監(jiān)測(cè)儀表指示振動(dòng)滿量程,同時(shí)機(jī)組由于潤(rùn)滑油壓力低而聯(lián)鎖停機(jī)。停機(jī)后,惰走的時(shí)間很短,大約只12min,停車后盤(pán)不動(dòng)車。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 例3：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障 762、機(jī)組事故停機(jī)前振動(dòng)特點(diǎn)

51、1）20日16:54之前,各測(cè)點(diǎn)的振幅根本穩(wěn)定,其中煙機(jī)2#軸承的振動(dòng)大于其余各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)。 20日16:54前后,機(jī)組振值突然增大,主要表現(xiàn)為聯(lián)軸器兩側(cè)軸承,即2#軸承、3#軸承振值顯著增大。強(qiáng)振前后各軸承振動(dòng)比較部位1#軸承2#軸承3#軸承4#軸承強(qiáng)振前振幅26762820強(qiáng)振時(shí)振幅5023273223.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例77 2）20日14:31之前,各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)均以轉(zhuǎn)子工頻、2倍頻為主,同時(shí)存在較小的3倍頻、4倍頻、5倍頻、6倍頻等高次諧波分量,測(cè)點(diǎn)2的合成軸心軌跡很不穩(wěn)定,有時(shí)呈香蕉形,有時(shí)呈“8字形。以下圖為其中一個(gè)時(shí)刻的時(shí)域波形和合成軸心軌跡（1倍頻、2倍頻）。3.

52、2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例78 3）20日14:31時(shí),機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化。 從時(shí)域波形上看,機(jī)組振動(dòng)發(fā)生跳變,其中2#、3#軸承的振動(dòng)由大變小,而1#與4#的振動(dòng)則由小變大,說(shuō)明此時(shí)各軸承的載荷分配發(fā)生了顯著的變化,很有可能是由于聯(lián)軸器的工作狀況改變所致。 注意：2#軸承與3#軸承變化最大,約3倍,說(shuō)明最接近故障點(diǎn)。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例792#軸承振動(dòng)波形發(fā)生跳變1#軸承振動(dòng)波形發(fā)生跳變3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例802#軸承振動(dòng)頻譜圖3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例 2#軸承垂直方向出現(xiàn)很大的0.5倍頻成分,并超過(guò)工頻幅值,水平方向除有很大的0.5倍

53、頻成分外,還存在突出的78Hz成分及其它一些非整數(shù)倍頻率分量。 煙機(jī)前78Hz成分也非常突出,說(shuō)明此時(shí)機(jī)組動(dòng)靜碰摩加劇。 81 4）機(jī)組運(yùn)行至20日16:54前后,機(jī)組振值突然急劇上升,煙機(jī)后垂直方向和水平方向的振值分別由45um、71um上升至153um和232um,其中工頻幅值上升最多。且占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（垂直方向和水平方向工頻幅值分別為120um和215um）,同時(shí)0.5倍頻及高次諧波幅值也有不同程度的上升。這說(shuō)明,此時(shí)煙機(jī)轉(zhuǎn)子已出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象。 5）開(kāi)機(jī)以來(lái),風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)一直較大,一般均在80um以上,煙機(jī)的軸向振動(dòng)也在3050um之間。20日16:54達(dá)最大值115um,其頻譜

54、以1倍頻為主,軸向振動(dòng)如此之大,這也是很不正常的。不對(duì)中故障的特征之一就是引發(fā)1倍頻的軸向竄動(dòng)。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例823、診斷結(jié)論 1）機(jī)組投用以來(lái),風(fēng)機(jī)與煙機(jī)間存在明顯不對(duì)中現(xiàn)象,且聯(lián)軸器工作狀況不穩(wěn)定。 2）20日14:31左右,一聯(lián)軸器工作狀況發(fā)生突變,呈咬死狀態(tài),煙機(jī)氣封與軸套碰摩加劇。其直接原因是對(duì)中不良,或聯(lián)軸器制造缺陷。 3）20日16:54,由于煙機(jī)氣封與軸套開(kāi)展為不穩(wěn)定的全周摩擦,產(chǎn)生大量熱量,引起氣封齒與軸套熔化,導(dǎo)致煙機(jī)轉(zhuǎn)子突然嚴(yán)重失衡,振值嚴(yán)重超標(biāo)。 造本錢(qián)次事故的主要原因應(yīng)是機(jī)組對(duì)正曲線確定不當(dāng)。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例834、事后驗(yàn)證情

55、況 1）煙機(jī)前瓦（1#測(cè)點(diǎn)）瓦溫探頭導(dǎo)線破裂。 2）副推力瓦有磨損,但主推力瓦正常。 3）二級(jí)葉輪輪盤(pán)裝配槽部位法蘭過(guò)熱,有熔化痕跡及裂紋。 4）氣封套熔化、嚴(yán)重磨損,熔渣達(dá)數(shù)公斤之多。 5）上氣封體拆不下來(lái)。 6）煙機(jī)主風(fēng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)咬死,煙機(jī)側(cè)有損傷。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例84 機(jī)組修復(fù)后,在8月底煙機(jī)進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)行時(shí),經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)煙機(jī)軸承箱中分面向上膨脹0.80mm,遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)給出的膨脹量0.37mm。而現(xiàn)場(chǎng)冷態(tài)下找正時(shí)煙機(jī)比風(fēng)機(jī)反而高0.396mm,實(shí)際風(fēng)機(jī)出口端軸承箱中分面僅向上膨脹0.50mm,故熱態(tài)下煙機(jī)比風(fēng)機(jī)高了0.696mm（=0.80+0.396-0.50）,從而導(dǎo)

56、致了機(jī)組在嚴(yán)重不同軸的情況下運(yùn)行,加重下聯(lián)軸器的咬合負(fù)荷,引起聯(lián)軸器相互咬死,煙機(jī)發(fā)生劇烈振動(dòng)。 由于氣封本身間隙?。ɡ鋺B(tài)下為0.5mm）,在煙機(jī)劇烈振動(dòng)的情況下,引起蒸汽密封套磨損嚴(yán)重,以致發(fā)熱、膨脹,摩擦加劇,導(dǎo)致封嚴(yán)齒局部熔化,并與蒸汽密封套粘接,繼而出現(xiàn)跑套,蒸汽密封套與軸套熔化,煙機(jī)轉(zhuǎn)子嚴(yán)重失衡。 按實(shí)測(cè)值重新調(diào)整找正曲線后,該機(jī)組運(yùn)行一直正常。3.2.4.2 不對(duì)中故障的診斷實(shí)例853.3 滑動(dòng)軸承故障診斷 滑動(dòng)軸承由于具有優(yōu)良的抗振性能和較長(zhǎng)的工作壽命,因而在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中獲得廣泛應(yīng)用。從動(dòng)力學(xué)的角度看,它在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中主要起到如下三方面的作用： 對(duì)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷起支承作用； 對(duì)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)

57、提供一定的剛度和阻尼； 控制轉(zhuǎn)子在某一個(gè)穩(wěn)定的位置上運(yùn)轉(zhuǎn)。 滑動(dòng)軸承的工作性能好壞直接影響到轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,尤其對(duì)于高速轉(zhuǎn)子,機(jī)器所表現(xiàn)的振動(dòng)特性往往與滑動(dòng)軸承的特性參數(shù)（主要是剛度和阻尼）有直接關(guān)系。 3.3.1 滑動(dòng)軸承工作原理863.3.1 滑動(dòng)軸承工作原理 滑動(dòng)軸承按工作原理,可分為靜壓軸承與動(dòng)壓軸承兩類。 靜壓軸承是依靠潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)子軸頸周圍形成的靜壓力差與外載荷相平衡的原理進(jìn)行工作的,無(wú)論軸是否旋轉(zhuǎn),軸頸始終浮在壓力油中。工作時(shí)保證軸頸與軸承之間處于純液體摩擦狀態(tài)。軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、摩擦阻力小、承載能力強(qiáng)并有良好的速度適應(yīng)性和抗振性等特點(diǎn)。靜壓軸承的制造工藝要求高,此外還需要一套

58、復(fù)雜的供油裝置,因此除了在一些高精度機(jī)床上應(yīng)用外,其它場(chǎng)合使用尚少。 動(dòng)壓軸承因?yàn)樗┯拖到y(tǒng)簡(jiǎn)單,油膜壓力是由軸本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。設(shè)計(jì)良好的動(dòng)壓軸承具有很高的使用壽命。因此,很多工業(yè)裝置使用的旋轉(zhuǎn)機(jī)器（尤其是各類大型旋轉(zhuǎn)機(jī)器）均廣泛采用動(dòng)壓軸承。87 在動(dòng)壓軸承中,軸頸外圓與軸承之間有一定間隙,間隙內(nèi)充滿潤(rùn)滑油。軸頸未旋轉(zhuǎn)時(shí),它就沉在軸承孔的底部。當(dāng)轉(zhuǎn)軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí),軸頸依靠摩擦力的作用,在旋轉(zhuǎn)相反方向上沿軸承內(nèi)外表往上爬行,到達(dá)一定位置后,摩擦力不能支持轉(zhuǎn)子重量,就開(kāi)始打滑,此為半液體摩擦。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高至一定程度,軸頸把具有黏性的潤(rùn)滑油帶入軸頸與軸承之間的楔形間隙（油楔）中。3.3.1 滑動(dòng)軸承工

59、作原理動(dòng)壓軸承工作狀態(tài)圖88 楔形間隙是收斂形的,它的入口斷面大于出口斷面,油楔中斷面不斷收縮的結(jié)果使油壓逐漸升高,平均流速逐漸增大,油液在楔形間隙內(nèi)升高的壓力就是液體動(dòng)壓力,所以稱這種軸承為動(dòng)壓軸承。 在間隙內(nèi)積聚的油層就是油膜,油膜壓力把轉(zhuǎn)子軸頸抬起。當(dāng)油膜壓力與外載荷相平衡時(shí),軸頸就在軸承內(nèi)不發(fā)生接觸的情況穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸心位置由于收斂形油楔作用,略向一側(cè)偏移。 圓柱軸承內(nèi)油膜壓力分布偏位角,e偏心距,hmin最小油膜厚度 3.3.1 滑動(dòng)軸承工作原理89 高速輕載滑動(dòng)軸承由于設(shè)計(jì)不良或使用中多種因素的影響,容易發(fā)生油膜不穩(wěn)定,引起轉(zhuǎn)子和軸承較大振動(dòng)。在某種工作狀態(tài)下,還會(huì)發(fā)生高速

60、滑動(dòng)軸承的一種特有故障油膜振蕩,它是由油膜力引起的自激振動(dòng),轉(zhuǎn)子軸頸在油膜中的猛烈振動(dòng)將會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)器零部件的損壞。 低速重載轉(zhuǎn)子雖然穩(wěn)定性好,但是當(dāng)偏心率過(guò)大時(shí),最小油膜厚度過(guò)薄,可能發(fā)生軸頸與軸承內(nèi)外表之間的干摩擦,因此必須用一定的條件加以限制。 在化工、石化、電力、鋼鐵和航空工業(yè)部門(mén)中使用的許多高性能旋轉(zhuǎn)機(jī)器,多數(shù)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)屬于高速輕載。3.3.1 滑動(dòng)軸承工作原理90 1、巴氏合金松脫 2、軸承異常磨損、刮傷、拉毛 軸頸在加速啟動(dòng)跑合過(guò)程中輕微的磨合磨損和配研磨損是屬于正常磨損。但是當(dāng)軸承存在以下故障時(shí),將出現(xiàn)不正常的或嚴(yán)重的磨損、刮傷和拉毛。 1）軸承裝配缺陷 2）軸承加工誤差 3