旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷

1、關(guān)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷第一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析小結(jié)第二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述何謂旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要運(yùn)動由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來完成的機(jī)械汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、電動機(jī)核心：轉(zhuǎn)軸組件轉(zhuǎn)子、軸、齒輪傳動件、葉輪、聯(lián)軸器滑動軸承、滾動軸承支座、定子、機(jī)座密封、密封裝置第三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述振動的分類橫向振動：振動發(fā)生在包括轉(zhuǎn)軸的橫向xoy平面內(nèi)，大多數(shù)故障所激發(fā)的振動為此類振動軸向振動：振動發(fā)生在轉(zhuǎn)軸軸線z方向上，某些故障如不對

2、中將會激發(fā)軸向振動扭轉(zhuǎn)振動：沿轉(zhuǎn)軸軸線發(fā)生的扭振，多盤轉(zhuǎn)子的柔性軸將會產(chǎn)生扭振產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的根本原因是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主動力矩與負(fù)荷反力矩之間失去平衡，致使合成扭矩方向來回變化。yxz0最簡單的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)第四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障原因分類設(shè)計原因設(shè)計不當(dāng)，動態(tài)特性不良，運(yùn)行時發(fā)生強(qiáng)迫振動/自激振動結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中設(shè)計工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)熱膨脹量計算不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱態(tài)不對中制造原因零部件加工制造不良，精度不夠零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠，制造缺陷轉(zhuǎn)子動平衡不符合技術(shù)要求第五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)

3、機(jī)械故障原因分類安裝/維修的原因機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯位，預(yù)負(fù)荷大軸系對中不良機(jī)器幾何參數(shù)(如配合間隙、過盈量及相對位置)調(diào)整不當(dāng)轉(zhuǎn)子長期放置不當(dāng)，改變了動平衡精度操作運(yùn)行的原因工藝參數(shù)(如介質(zhì)的溫度、壓力、流量、負(fù)荷)偏離設(shè)計值轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)潤滑或冷卻不良啟停機(jī)或升降速過程操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱膨脹不均勻或在臨界區(qū)停留時間過長第六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障原因分類機(jī)器劣化的原因長期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子的撓度增大或動平衡劣化轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋零部件磨損、點蝕或腐蝕配合面受力劣化、產(chǎn)生過盈不足或松動等，破壞了配合的性質(zhì)和精度機(jī)器基礎(chǔ)

4、沉降不均勻，機(jī)器殼體變形第七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速What？當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值后，振動就大得使機(jī)組無法繼續(xù)工作，即所謂臨界轉(zhuǎn)速現(xiàn)象？轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下會發(fā)生劇烈振動大??？臨界轉(zhuǎn)速數(shù)值上一般等于轉(zhuǎn)子橫向振動的固有頻率。大小決定于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)（質(zhì)量和剛度的分布）和軸承的結(jié)構(gòu)(邊界條件)形式？一個實際的轉(zhuǎn)子往往有多階臨界轉(zhuǎn)速，從低到高依次稱為第一階、第二階、第三階等特點？每一階臨界轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子有一個對應(yīng)的振型第八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速re A O 01r/ecC A m O O k y x 由上式中解出x和y,

5、并求得振幅r。圓盤慣性力 軸彈性力 偏心的離心力第九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速影響臨界轉(zhuǎn)速的因素支承剛度只有在支承完全不變形的條件下，支點才會在轉(zhuǎn)子運(yùn)動過程中保持不動?？紤]支承的彈性變形時，就相當(dāng)于彈簧與彈性轉(zhuǎn)軸相串聯(lián)。支承與彈性轉(zhuǎn)軸串聯(lián)后，總的彈性剛度要低于轉(zhuǎn)軸本身的彈性剛度，使轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速降低。回轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)子的軸線與支點的連線有夾角，會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩，也稱陀螺力矩。正進(jìn)動時，回轉(zhuǎn)力矩可以提高轉(zhuǎn)子的剛度，臨界轉(zhuǎn)速增大；反進(jìn)動時，降低轉(zhuǎn)子的剛度，臨界轉(zhuǎn)速減小。組合轉(zhuǎn)子組合系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)子的各階臨界轉(zhuǎn)速高于單個轉(zhuǎn)子。第十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支

6、承剛度對臨界轉(zhuǎn)速的影響 小 支承剛度 大臨界轉(zhuǎn)速 0K支承剛度降低，臨界轉(zhuǎn)速隨之下降第十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型650MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 n1= 604 r/minn2= 1840 r/minn3= 4651 r/min多自由度轉(zhuǎn)子有多個臨界轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的振型第十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子 中壓轉(zhuǎn)子 低壓轉(zhuǎn)子 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 第十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子型n1 =1002

7、r/min中壓轉(zhuǎn)子型n2 = 1470 r/min高壓轉(zhuǎn)子型n3 = 1936 r/min低壓轉(zhuǎn)子型n4 = 2014 r/min發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子型n5 = 2678 r/min高壓轉(zhuǎn)子 中壓轉(zhuǎn)子 低壓轉(zhuǎn)子 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 軸系各階振型中，一般有一個轉(zhuǎn)子起主導(dǎo)作用。第十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系 軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速高于相應(yīng)的單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 彈性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速低于剛性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速第十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分類剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：工作轉(zhuǎn)速在一階臨界轉(zhuǎn)速以下判別依據(jù)：一般工作

8、轉(zhuǎn)速6000r/min 的機(jī)械系統(tǒng)屬于柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)亞同步振動：振動頻率 工作頻率自激振動：振動過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部不斷有能量輸入而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象第十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述兩種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特點比較剛性系統(tǒng)柔性系統(tǒng)振動特點強(qiáng)迫振動自激振動激振原因由于外部激振力或激振位移引起的在振動過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部有能量輸入而引起的頻率與工作頻率的關(guān)系振動頻率 = 工作頻率（同步振動）振動頻率 工作頻率（亞同步振動）頻率與轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系振動頻率隨轉(zhuǎn)速變化而變化，呈比例關(guān)系振動頻率在一定范圍內(nèi)可能存在某種比例關(guān)系，但超過一定范圍后則主要與轉(zhuǎn)子的一階自振頻率有關(guān)振幅與

9、轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系振幅隨轉(zhuǎn)速增加而增加，達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時振幅出現(xiàn)峰值，然后則隨轉(zhuǎn)速之增加而減小，趨于某定值隨轉(zhuǎn)速的變化振幅有突發(fā)變化的可能（增大或減小）阻尼的影響阻尼對臨界轉(zhuǎn)速無影響，但對共振峰的高低有較大影響對頻率及振幅影響不大第十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類第十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動及故障概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析小結(jié)第十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診

10、斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第二十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷故障原因分析制造時幾何尺寸不同心、材質(zhì)不均安裝方式不好，如用斜鍵等軸水平放置太久，或受熱不均，造成永久或暫時變形工作中的液、固雜質(zhì)或腐蝕，使轉(zhuǎn)子不對稱磨損或不對稱沉積零件配合過松，旋轉(zhuǎn)時間隙變大，造成偏心旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第二十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障不平衡的原因 轉(zhuǎn)子機(jī)械損傷污染物堆積軸彎曲軸孔偏離中心 風(fēng)扇機(jī)械損傷污染物堆積軸孔偏離中心 齒輪機(jī)械損傷軸孔偏離中心第二十二張，PPT共一百四

11、十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障不平衡的原因 滑輪/槽輪機(jī)械損傷瑣絲太大軸孔偏離中心 飛輪機(jī)械損傷偏心孔軸孔偏離中心 軸軸彎曲不規(guī)則加工第二十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障不平衡的原因 葉輪機(jī)械損傷腐蝕 聯(lián)軸器 機(jī)械損傷 軸孔偏離中心 電氣繞組 銅線分布不均第二十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障不平衡的原因鑄造缺陷 熱膨脹由于每個部件熱膨脹率不同影響轉(zhuǎn)子平衡軸孔太大第二十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷不平衡的種類按發(fā)生不平衡的過程可分為：原始不平衡漸發(fā)性不平衡突發(fā)性不平衡按機(jī)理可分

12、為：靜不平衡偶不平衡動不平衡旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡靜不平衡偶不平衡= 靜不平衡 + 偶不平衡第二十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月故障機(jī)理如下圖所示單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由于質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合而產(chǎn)生不平衡交變的力(方向、大小周期性變化)會引起振動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周，離心力方向改變一次。因此，不平衡振動的頻率與轉(zhuǎn)頻相一致。轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡F（t）te c(a) 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)MFsint y( t)ck(b) 振動模型第二十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷無阻尼時，O、O、G三點成一直線實際轉(zhuǎn)子總存在阻尼工作介質(zhì)、軸承油

13、膜的黏性阻尼，滑動面之間的摩擦阻尼，軸材料不完全彈性的內(nèi)摩擦阻尼，轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)因變形能耗產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)阻尼阻尼力與速度成正比，力的方向與速度方向相反旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第二十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷不平衡故障的振動機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡設(shè)：偏心距e，轉(zhuǎn)子質(zhì)量M，軸剛度k，阻尼系數(shù)c，轉(zhuǎn)速n（r/min），角速度=2n/60，離心力F=Me2，分解為兩方向的力為：兩力相差90，y方向的振動方程為：歸一化后：其中：阻尼系數(shù)自振角頻率 第二十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷故障機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不

14、平衡上式的通解為：公式第一部分為瞬態(tài)解，是衰減的自由振動，很快消失；公式第二部分為穩(wěn)態(tài)解，是強(qiáng)迫振動：第三十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷故障機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡 H()-幅頻響應(yīng)函數(shù)，表示振幅Y隨頻率比 /n的變化而變化的放大系數(shù)，當(dāng) /n 1時出現(xiàn)共振峰。 ()-相頻響應(yīng)函數(shù)其中：第三十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷阻尼對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡不敏感轉(zhuǎn)子阻尼小阻尼大轉(zhuǎn)速振幅阻尼對臨界轉(zhuǎn)速無影響，但對共振峰的高低有較大影響第三十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子

15、不平衡故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子不平衡故障的頻譜特征振動幅值與轉(zhuǎn)速平方成正比工頻的1倍頻能量較大同一平面x,y振動相位差90轉(zhuǎn)子不平衡故障的時域特征呈現(xiàn)為類似簡諧振動的波形由于其他振動信號源（松動、不動中、軸承磨損、噪聲）的影響，實際的信號不會是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第三十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷正向進(jìn)動：軸轉(zhuǎn)向與軸心軌跡轉(zhuǎn)向一致不平衡、不對中、油膜失穩(wěn)產(chǎn)生的亞同步渦動、內(nèi)摩擦激發(fā)的渦動等逆向進(jìn)動：軸轉(zhuǎn)向與軸心軌跡轉(zhuǎn)向相反干摩擦等少數(shù)情況下發(fā)生旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子不平衡的軸心軌跡軸在各個方向上剛度有差別，所以轉(zhuǎn)子軸心軌跡通常為橢

16、圓從軸心軌跡觀察其進(jìn)動特征為同步正進(jìn)動同步采集H方向V方向第三十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子不平衡與轉(zhuǎn)速的關(guān)系當(dāng)n，即在臨界轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)速增加時振幅趨于一個較小的穩(wěn)定值；當(dāng)工作轉(zhuǎn)速一定時，相位穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第三十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷診斷實例1某大型離心式壓縮機(jī)組蒸汽透平經(jīng)檢修更換轉(zhuǎn)子后，機(jī)組啟動時發(fā)生強(qiáng)烈振動。壓縮機(jī)兩端軸承處徑向振幅達(dá)到報警值，機(jī)器不能正常運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡壓縮機(jī)振動特征第三十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷診

17、斷實例1振動特征分析時域波形為正弦波頻域中能量集中于1頻，有突出的峰值，高次諧波分量較小軸心軌跡為橢圓進(jìn)動方向為同步正進(jìn)動振動大小隨轉(zhuǎn)速升降變化明顯診斷意見：強(qiáng)烈振動的原因是振動不平衡處理措施：監(jiān)護(hù)運(yùn)行生產(chǎn)驗證在加強(qiáng)監(jiān)測的前提下維持運(yùn)行，其振動趨勢穩(wěn)定，沒有增大的趨勢維持運(yùn)行一個大修周期后，下次大修發(fā)現(xiàn)動平衡嚴(yán)重超標(biāo)原因：轉(zhuǎn)子庫存時間較長，轉(zhuǎn)子較重，未按規(guī)定周期盤轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第三十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷診斷實例2某52萬噸/年尿素裝置CO2壓縮機(jī)組低壓缸轉(zhuǎn)子，大修后開車振動值正常，但在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其振動值有逐步增大的趨勢。旋轉(zhuǎn)

18、機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡CO2壓縮機(jī)漸變不平衡振動特征第三十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷診斷實例2振動特征分析時域波形為正弦波頻譜圖中，以1頻為主分析其矢量域圖，相位有一緩慢變化診斷意見：故障原因為漸變不平衡，是由于轉(zhuǎn)子流道結(jié)垢或局部腐蝕造成的處理措施：監(jiān)護(hù)運(yùn)行生產(chǎn)驗證6個月后大修時檢查到轉(zhuǎn)子并不彎曲目測無結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)一軸套內(nèi)側(cè)發(fā)生局部嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量逐漸增大旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第三十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征小結(jié)時域為類似正弦波的振動波形振動能量主要集

19、中在工頻的1倍頻軸心軌跡為橢圓，并為正進(jìn)動方向主要表現(xiàn)為徑向振動同一平面X、Y方向振動相位差90振動幅值隨轉(zhuǎn)速升高而迅速增大振動幅值不隨負(fù)荷的增大而增大旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不平衡第四十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第四十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷據(jù)美國MONSANTO石化公司統(tǒng)計，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的 5060 %是由轉(zhuǎn)子不對中引起的。轉(zhuǎn)子不對中

20、的類型軸承不對中：軸頸在軸承中偏斜軸系不對中：各轉(zhuǎn)子不處在同一直線上平行不對中：軸線平行位移角度不對中：軸線交叉成一角度綜合不對中：軸線位移且交叉旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中e(a) 平行不對中(b) 角度不對中(c) 綜合不對中第四十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷造成不對中的原因安裝誤差管道應(yīng)變影響溫度變化熱變形基礎(chǔ)沉降不均危害滾動軸承振動噪聲過度磨損“卡死” 滑動軸承油膜承載失穩(wěn)半速渦動油膜振蕩嚴(yán)重時油膜破裂而燒損軸瓦旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中不對中的危害-熱像圖30,000 out平行10,000/inch out角1,000/inch out角不對中

21、62 F105 F0對中第四十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中不同的聯(lián)軸器具有不同的故障機(jī)理大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，常用齒式聯(lián)軸器中、小設(shè)備多采用固定式剛性聯(lián)軸器平行不對中角不對中綜合不對中平行不對中角不對中綜合不對中第四十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理齒式聯(lián)軸器平行不對中在K點的線速度在K點的角速度ABww第四十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月wwwwB不對中故障機(jī)理齒式聯(lián)軸器平行不對中ABwwMBOMBOOMBOMMBO從圖中可以看出，半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)半圈，而中間齒套旋轉(zhuǎn)一圈，即中間齒套O的

22、運(yùn)動方程為：中間齒套的這種運(yùn)動向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)施加的激振力為：第四十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理齒式聯(lián)軸器平行不對中 激振力與不對中量 D 和質(zhì)量 m 成正比 激振力隨轉(zhuǎn)速變化的因子為 4w2，這說明不對中對轉(zhuǎn)速的敏感程度比不平衡對轉(zhuǎn)速的敏感程度要大4倍。不平衡時的幅頻響應(yīng)函數(shù)第四十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理剛性聯(lián)軸器平行不對中兩半聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)時，在螺栓力作用下有把偏移的兩軸中心拉到一起的趨勢PO1=PS, PO2e,O1SPO2SO2=PO2-PO1=ecost若兩半聯(lián)軸節(jié)尺寸和材料相同，則PO1受壓縮、PO2受拉伸，兩者變形量近

23、似相等=SO2 / 2=ecost / 2設(shè)剛度為K，則F=K= Kecost / 2第四十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理剛性聯(lián)軸器平行不對中將F進(jìn)行分解Fy前一項不隨時間而變化，力圖把兩個聯(lián)軸節(jié)的不對中量縮小Fy后一項與Fx，是隨轉(zhuǎn)速而變化的兩倍頻激振力，即：聯(lián)軸節(jié)每旋轉(zhuǎn)一周，徑向力交變兩次不對中方向上的一對螺釘，當(dāng)螺釘拉緊時，一個受拉、一個受壓。旋轉(zhuǎn)過程中，每轉(zhuǎn)180，拉壓狀態(tài)交變一次，旋轉(zhuǎn)一周，交變兩次，使軸在徑向上產(chǎn)生兩倍頻振動。第四十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障轉(zhuǎn)子不對中的故障特征振動的振幅與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)負(fù)荷越大、振幅越

24、大不對中故障對轉(zhuǎn)子的激振力隨轉(zhuǎn)速的升高而加大激勵力與不對中量成正比軸系具有過大的不對中量時，轉(zhuǎn)子在運(yùn)動中產(chǎn)生附加徑向力和附加軸向力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異常振動平行不對中主要引起徑向振動角度不對中主要引起軸向振動振動頻率徑向振動以工頻的2倍頻為主，也有1倍頻的成分軸向振動以工頻的1倍頻為主，也有2x，3x。第五十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障轉(zhuǎn)子不對中的故障特征振動幅值平行不對中：振動頻譜中2x幅值超過1x幅值的50角不不對中：軸向2x或3x幅值約是1x轉(zhuǎn)頻幅值的30502x值相對于1x幅值的高度常取決于聯(lián)軸器的類型和結(jié)構(gòu)聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸承振動的相位差平行不對中，徑向振動差180角

25、度不對中，軸向振動差180軸心軌跡：香蕉形、8字形、外圈中產(chǎn)生一個內(nèi)圈第五十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障平行不對中的故障特征角度不對中的故障特征第五十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障不對中故障，除了1x，2 x頻率外，還會出現(xiàn)3x倍頻第五十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷診斷實例某透平壓縮機(jī)組檢修后啟動時，高壓缸振動較大；機(jī)組運(yùn)行一周后壓縮機(jī)高壓缸振動突然加劇，測點4、5的徑向振動增大，其中測點5的振動值增加兩倍，測點6軸向振動加大；又運(yùn)行兩周后，測點5的振動值又突然增加一倍，超過設(shè)計允許值，振動劇烈旋

26、轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中機(jī)組布置示意圖第五十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷診斷實例旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中異常振動特征測點5的振動波形畸變?yōu)榛l與倍頻的疊加波形，頻譜中2倍頻譜具有較大幅值雙橢圓復(fù)合軌跡軸向振動變大不平衡的頻譜第五十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷診斷實例診斷意見壓縮機(jī)高壓缸和低壓缸之間轉(zhuǎn)子對中不良，聯(lián)軸器發(fā)生故障生產(chǎn)驗證高、低壓缸之間的聯(lián)軸器固定法蘭與內(nèi)齒套的連接螺栓已斷掉三只對中嚴(yán)重超差，不對中量大于設(shè)計要求16倍對螺栓斷面進(jìn)行電鏡分析，斷面為沿晶斷裂、并有局部韌窩組織。聯(lián)接螺栓的機(jī)械加工和熱處理工

27、藝不符合要求，螺紋根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且熱處理后未進(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。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中第五十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月不對中故障機(jī)理與診斷小結(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷轉(zhuǎn)子不對中轉(zhuǎn)子不對中故障原因與治理措施序號故障原因分類故障原因處理措施1設(shè)計原因1）對工作狀態(tài)下熱膨脹量計算不準(zhǔn)2）對介質(zhì)壓力、真空度變化對機(jī)殼的影響計算不準(zhǔn)3）給出的冷態(tài)對中數(shù)據(jù)不準(zhǔn)1） 核對設(shè)計給出的冷態(tài)對中數(shù)據(jù)2）按技術(shù)要求檢查調(diào)整軸承對中3）檢查熱態(tài)膨脹是否受限4） 檢查保溫是否完好5）檢查調(diào)整基礎(chǔ)沉降2制造原因1）材質(zhì)不均，造成熱膨脹3安裝維修1）冷態(tài)對

28、中數(shù)據(jù)不符合要求2）檢修失誤造成熱態(tài)膨脹受阻3）機(jī)殼保溫不良，熱脹不均勻4操作運(yùn)行1） 超負(fù)荷運(yùn)行2）介質(zhì)溫度偏離設(shè)計值5狀態(tài)劣化1）機(jī)組基礎(chǔ)或基座沉降不均勻2）基礎(chǔ)滑板銹蝕，熱脹受阻3）機(jī)殼變形第五十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第五十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜軸承的分類（按工作原理分）靜壓軸承依靠潤滑油在轉(zhuǎn)子軸頸周圍形成的靜壓

29、力差與外載荷相平衡的原理進(jìn)行工作無論軸是否旋轉(zhuǎn)，軸頸始終浮在壓力油中旋轉(zhuǎn)精度高、摩擦阻力小、承載能力強(qiáng)、對轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性和抗振性好制造工藝要求高，供油裝置復(fù)雜主要用于高精度的機(jī)床動壓軸承設(shè)計良好的動壓軸承具有很長的使用壽命應(yīng)用非常廣泛：壓縮機(jī)、泵、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等油膜壓力靠軸本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生供油系統(tǒng)簡單旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第五十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷動壓油膜軸承的工作原理(a) 軸頸靜止時，沉在軸承底部(b) 軸頸開始旋轉(zhuǎn)時，軸頸依靠摩擦力作用，沿軸承內(nèi)表面往上爬行，達(dá) 到一定位置，摩擦力不能支持轉(zhuǎn)子重力，開始打滑，即為半液體摩擦(c) 油楔的入

30、口斷面大于出口斷面，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸頸被油壓擠向另外一側(cè)(d) 如果帶入楔形間隙內(nèi)的潤滑油流量是連續(xù)的，油液中的油壓就會升高，達(dá)到一定程度，間隙內(nèi)積聚的油膜的壓力可以把轉(zhuǎn)子軸頸抬起，當(dāng)油膜壓力與外載荷平衡時，軸頸就在與軸承內(nèi)表面不發(fā)生接觸的情況下穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第六十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷軸頸在軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)時的油膜壓力分布偏位角 e 偏心距 c 平均間隙，c = R-r相對間隙， c / r相對偏心率， = e / rhmin 最小油膜厚度hmin = c e = c(1- )第六十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6

31、月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷軸承的承載能力P 軸承載荷S0軸承承載能力系數(shù)也稱索默費(fèi)爾特(Sommerfeld)數(shù)潤滑油動力黏度系數(shù) l 軸承寬度d 軸承直徑軸頸旋轉(zhuǎn)角速度相對間隙軸承承載能力系數(shù)S0是相對偏心率 （= e / r）和軸承寬徑比（l/d）的函數(shù)S01，稱為低速重載轉(zhuǎn)子； S01，稱為高速輕載轉(zhuǎn)子高速輕載轉(zhuǎn)子易產(chǎn)生油膜失穩(wěn)低速重載轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性雖好，但偏心率過大時，油膜過薄，易產(chǎn)生干摩擦第六十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷軸頸在油膜中的渦動與穩(wěn)定性軸承通過油膜支承載荷（完全流體潤滑狀態(tài)下）時，摩擦功耗最小穩(wěn)態(tài)情況下：油膜動壓合力R與軸載荷P處于

32、平衡狀態(tài)軸受到瞬時擾動情況下：油膜動壓合力R與軸載荷P不再保持平衡狀態(tài)，形成合力F。F沿垂直水平方向分解為Fr和Fu。 Fr與軸的水平位移方向相反，力圖使軸心恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的位置，因此稱Fr為恢復(fù)力。 Fu則力圖使軸心繞軸承轉(zhuǎn)動，因此稱Fu為渦動力。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承軸頸的受力分析 第六十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜渦動與油膜振蕩 當(dāng)恢復(fù)力矩大于渦動力矩時，軸承將回到穩(wěn)定狀態(tài)工作。 相反，若渦動力矩大于恢復(fù)力矩時，則軸心開始渦動，即轉(zhuǎn)軸除自轉(zhuǎn)外，還繞軸承中心公轉(zhuǎn)，這種公轉(zhuǎn)稱為渦動。 半速渦動：油膜渦動速度（角頻率）的理論值為軸的轉(zhuǎn)速（角頻率

33、）之半，實際渦動速度=(0.430.48) 油膜振蕩：轉(zhuǎn)子在渦動共振的狀態(tài)下，將表現(xiàn)為強(qiáng)烈的振蕩稱為油膜振蕩，即轉(zhuǎn)速升至臨界轉(zhuǎn)速的兩倍，渦動頻率與一階自振頻率重合，則發(fā)生油膜振蕩。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第六十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷半速渦動因為油具有黏性，所以軸頸表面的油流速度與軸頸線速度相同，均為r，而軸瓦表面的油流速度為0假設(shè)油流速度呈直線分布軸頸某一直徑掃過的面積，即為油楔入口與出口的流量差當(dāng)軸承兩端泄漏量 時，可得：第六十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷實際的渦動頻率，通常低于轉(zhuǎn)頻的一半受到不斷增

34、大的壓力作用，油楔入口的油速減慢，油楔出口的油速增加。實際速度與假設(shè)速度在分布上的差別使驅(qū)動軸頸渦動的速度下降。軸承中的壓力油不僅被軸頸帶著作圓周運(yùn)動，還向軸承兩側(cè)泄油，用以帶走軸承工作時產(chǎn)生的熱量。油有泄漏時根據(jù)國外資料介紹，半速渦動的實際振動頻率為 (0.430.48)第六十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月半速渦動與油膜振蕩半速渦動的發(fā)展將使轉(zhuǎn)子由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定在半速渦動出現(xiàn)的初期階段，由于油膜具有非線性特性（即軸頸渦動幅度增加時，油膜的剛度和阻尼較線性關(guān)系增加得更快），抑制了轉(zhuǎn)子的渦動幅度，軸心軌跡為一穩(wěn)定的封閉圖形。轉(zhuǎn)速升至臨界轉(zhuǎn)速的兩倍，渦動頻率與一階自振頻率重合，發(fā)

35、生油膜振蕩。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，振動并不減弱，而且振動頻率基本上不再隨轉(zhuǎn)速而升高。油膜軸承的故障機(jī)理與診斷第六十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜渦動故障特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承油膜振蕩故障特征第六十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜渦動與油膜振蕩的特征輕載轉(zhuǎn)子在一階臨界轉(zhuǎn)速之前就可能發(fā)生不穩(wěn)定的半速渦動，但不產(chǎn)生大幅度的振動越過一階臨界轉(zhuǎn)速后振幅減少當(dāng)達(dá)到兩倍一階臨界轉(zhuǎn)速時，振幅增大并且不隨著轉(zhuǎn)速的增加而改變，即發(fā)生了油膜振蕩中載轉(zhuǎn)子過了一階臨界轉(zhuǎn)速后會出現(xiàn)半速渦動油膜振蕩在二倍的一階臨界轉(zhuǎn)速之后出現(xiàn)重載轉(zhuǎn)子低

36、轉(zhuǎn)速時并不存在半速渦動現(xiàn)象，甚至轉(zhuǎn)速達(dá)到兩倍的一階臨界轉(zhuǎn)速時，也不會立即發(fā)生很大的振動轉(zhuǎn)速達(dá)到兩倍的一階臨界轉(zhuǎn)速之后的某一轉(zhuǎn)速時，突然發(fā)生油膜振蕩旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第六十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜渦動與油膜振蕩的特征油膜振蕩的其它特征油膜振蕩在一階臨界轉(zhuǎn)速的二倍以上時發(fā)生一旦發(fā)生振蕩，振幅急劇加大，即使再提高轉(zhuǎn)速，振幅也不會下降油膜振蕩時，軸頸中心的渦動頻率為轉(zhuǎn)子的一階固有頻率油膜振蕩具有慣性效應(yīng)，升速時產(chǎn)生油膜振蕩的轉(zhuǎn)速和降速時油膜振蕩消失時的轉(zhuǎn)速不同油膜振蕩為正進(jìn)動，即軸心渦動的方向和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第七十張

37、，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷故障原因軸承參數(shù)設(shè)計不合理軸承制造不符合技術(shù)要求安裝不當(dāng)油溫或油壓不當(dāng)潤滑不良軸承磨損、疲勞損壞、腐蝕、氣蝕等旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第七十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜振蕩的防治措施設(shè)計上盡量避開油膜共振區(qū)(應(yīng)使避免為2c1)增加軸承比壓軸承比壓是指軸瓦工作面上單位面積所承受的載荷增加軸承比壓，即提高軸承承載能力系數(shù)，增大軸頸偏心率，以提高油膜穩(wěn)定性常用的方法是減小軸瓦的長度減小軸承間隙試驗表明，減小軸承間隙，可提高發(fā)生油膜振蕩的轉(zhuǎn)速減小間隙，相當(dāng)于增大了軸承的偏心率=e/c旋轉(zhuǎn)

38、機(jī)械故障診斷油膜軸承第七十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜振蕩的防治措施控制適當(dāng)?shù)妮S瓦預(yù)負(fù)荷軸承的預(yù)負(fù)荷定義為對于圓柱軸承，c =Rp-Rs，預(yù)負(fù)荷為0預(yù)負(fù)荷為正值，表示軸瓦內(nèi)表面上的曲率半徑大于軸頸半徑，相當(dāng)于起到了增大偏心率的作用橢圓軸承的穩(wěn)定性優(yōu)于圓柱軸承多油楔軸承的穩(wěn)定性較好第七十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷油膜振蕩的防治措施選用抗振性好的軸承對于高速轉(zhuǎn)子，通常采用多油楔可傾瓦軸承調(diào)整油溫適當(dāng)?shù)厣哂蜏?，減小油的黏度，可以增加偏心率對于已經(jīng)不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子，降低油溫，增加油膜對轉(zhuǎn)子渦動的阻尼作用，有時對

39、降低轉(zhuǎn)子的振幅有利。第七十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例1某氣體壓縮機(jī)運(yùn)行期間，蒸汽透平時常有短時強(qiáng)振發(fā)生。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承1#軸承測點頻譜變化趨勢第七十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例1正常時，機(jī)組各測點振動均以工頻成分(143.3Hz)幅值最大，同時存在豐富的低次諧波成分,并有幅值較小但不穩(wěn)定的69.8Hz(相當(dāng)于0.49)成分存在，時域波形存在單邊削頂現(xiàn)象，呈現(xiàn)動靜件碰磨的特征。振動異常時，工頻及其它低次諧波的幅值基本不變，但透平前后兩端測點出現(xiàn)很大的0.49成分，其幅度大大超過了工

40、頻幅值分頻成分隨轉(zhuǎn)速改變而改變，與轉(zhuǎn)速頻率保持0.49左右的比例關(guān)系隨著強(qiáng)振的發(fā)生，機(jī)組聲響明顯異常，有時油溫也明顯升高旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承測點強(qiáng)振時的波形和頻譜測點振動值較小時的波形與頻譜第七十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例1診斷意見：故障原因為油膜渦動，建議降低負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，然后監(jiān)測運(yùn)行生產(chǎn)驗證：機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行到機(jī)組大檢修，檢修中將軸瓦形式由原來的圓筒瓦改為橢圓瓦后，運(yùn)行一直正常旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第七十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例2某壓縮機(jī)組氣壓機(jī)在運(yùn)行過程中軸振動突然報警，軸振動值

41、和軸承座振動值明顯增大。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)零部件無明顯損壞，測量轉(zhuǎn)子對中數(shù)據(jù)、前后軸承的間隙、瓦背緊力和轉(zhuǎn)子彎曲度，各項數(shù)據(jù)均符合要求。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承氣壓機(jī)軸承振動頻譜前后軸承振動頻譜圖均有47Hz低頻峰值存在第七十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例2振動特征分析觀察升速過程中的三維譜圖，發(fā)現(xiàn)升速到4260r/min時出現(xiàn)半速渦動隨著轉(zhuǎn)速的上升，渦動頻率和振幅不斷增加渦動頻率達(dá)到47Hz時不再隨轉(zhuǎn)速而上升，轉(zhuǎn)速提高到7500r/min工作轉(zhuǎn)速時，振動頻率仍為47Hz，但振幅非常大旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承前軸承升速過程振動瀑布圖47Hz頻率成分第

42、七十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月油膜軸承的故障機(jī)理與診斷診斷實例2診斷意見轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速為2820r/min(47Hz)，振動特征與典型的高速輕載轉(zhuǎn)子的油膜振蕩故障現(xiàn)象完全吻合，建議立即停機(jī)檢修生產(chǎn)驗證解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸瓦巴氏合金表面發(fā)黑，上瓦有磨損并伴有大量小氣孔，前軸承巴氏合金有部分脫落更換新軸承后，重啟機(jī)組，47Hz低頻分量不再出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷油膜軸承第八十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故

43、障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第八十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速與喘振的故障機(jī)理與診斷概述離心式、軸流式的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，因設(shè)計工況范圍窄、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等因素，使氣流在機(jī)器內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的運(yùn)動，引起流道內(nèi)和管道內(nèi)的氣流壓力脈動，從而導(dǎo)致機(jī)器和管道的強(qiáng)烈振動。氣流不穩(wěn)定現(xiàn)象主要表現(xiàn)的故障形式為旋轉(zhuǎn)失速喘振旋轉(zhuǎn)失速和喘振是高速離心壓縮機(jī)特有的一類振動故障。喘振會對機(jī)器造成很大危害，嚴(yán)重時會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲，聯(lián)軸器損壞故障是由于氣體流動分離造成，通過調(diào)節(jié)流量即可使振動減到允許值旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振第八十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月氣體流動分離

44、幾個基本概念速度三角形實際流動模式：三元流動簡單分析時：一元流動流體一方面相對于葉面流動，另一方面又隨葉輪轉(zhuǎn)動，流體真正的流動為兩者的矢量和，即速度三角形為防止氣流沖擊，葉片的入口安裝角應(yīng)與入口氣流角相等。出口氣流角則由出口安裝角決定。流量減小時，氣流絕對速度c變小，氣流相對速度角也將隨之減小。 氣流脈動力主要來自氣體流動分離第八十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月氣體流動分離幾個基本概念收斂流動和擴(kuò)壓流動氣流流動方向由高壓流向低壓，稱為收斂流動，即減壓反之，稱為擴(kuò)壓流動主流區(qū)和邊界層區(qū)由于氣體具有粘性，在靠近流道壁面相當(dāng)薄的范圍內(nèi)，氣流受壁面粘滯，流速很快降低到零，在這一薄層中

45、，速度梯度極大，稱為邊界層邊界層外的流動區(qū)域，速度分布比較均勻，稱為主流區(qū)沖角葉片安裝角與進(jìn)口氣流方向角之差稱為沖角沖角是氣流方向與葉片弧線前緣切線間的夾角第八十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月氣體流動分離氣流分離的原因在氣流擴(kuò)壓流動的過程中，由于主流區(qū)速度逐漸減弱，不足以帶動邊界層氣體向前流動，致使邊界層在流動方向的壓差作用下倒流，而主流區(qū)仍維持其流向，從而形成旋渦(分離)。即使是收斂流動，也可能在局部區(qū)域存在擴(kuò)壓區(qū)。由于彎管內(nèi)流動的曲率作用，外壁彎曲處壓力高、速度低，內(nèi)壁彎曲處壓力低、速度高。因此，彎管前半部外壁和后半部內(nèi)壁均為局部擴(kuò)壓區(qū)。第八十五張，PPT共一百四十二頁，

46、創(chuàng)作于2022年6月氣體流動分離由葉輪入口氣流沖擊造成的分離沖角的變化將導(dǎo)致氣流對葉片的沖擊，使葉片入口附近產(chǎn)生局部擴(kuò)壓區(qū)葉片的工作面與非工作面氣流流量減小時，沖角為正，凹面產(chǎn)生氣流分離，流量增大時，沖角變負(fù)，凸面產(chǎn)生氣流分離。第八十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理與特征旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理首先由H.W.Emmons在1995年提出壓縮機(jī)在正常流量下工作時，氣體進(jìn)入葉輪的方向1與葉片進(jìn)口安裝角一致s，氣體可以平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪。當(dāng)進(jìn)入葉輪的氣體流量小于額定流量時， 1與s不一致，在葉片凹面附近形成旋渦由旋渦組成的氣流堵塞團(tuán)(失速團(tuán)或失速區(qū))，將沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向在各個流道

47、中傳播。失速區(qū)在反方向傳播速度小于葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。但從葉輪之外的絕對參考系來看，失速區(qū)還是沿著葉輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振第八十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理與特征旋轉(zhuǎn)失速頻率經(jīng)驗公式Vs：旋轉(zhuǎn)失速區(qū)的傳播速度Q0p：發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時的實際流量Q0：壓縮機(jī)設(shè)計工況流量u：轉(zhuǎn)子的周向速度據(jù)此公式計算出的旋轉(zhuǎn)失速區(qū)傳播速度約為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的0.30.45旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振第八十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的機(jī)理與特征旋轉(zhuǎn)失速的振動特征分頻同時存在和(-)兩個頻率成份全息譜工頻橢圓與脫離團(tuán)橢圓形狀相似，旋轉(zhuǎn)方向

48、相反振動隨負(fù)荷變化、流量變化關(guān)系明顯振動隨轉(zhuǎn)速、壓力變化而變化故障原因工作流量比設(shè)計流量小入口過濾器堵塞、氣體流道有異物阻塞第八十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的診斷診斷實例某煉鐵廠廢氣風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速風(fēng)機(jī)2一直工作正常。風(fēng)機(jī)1開啟后起初運(yùn)行平穩(wěn)，一段時間(約半小時)會因振動超過停機(jī)限而跳閘。每次啟動風(fēng)機(jī)1都有相同的現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振第九十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的診斷診斷實例風(fēng)機(jī)1每次啟動后初期運(yùn)行穩(wěn)定，但經(jīng)歷一段時間以后就會因振動過大而造成跳閘，可以基本排除因機(jī)械故障造成的跳閘。風(fēng)機(jī)流體類故障大部分是由于進(jìn)風(fēng)口氣流不暢或

49、氣量不足等原因所致，出風(fēng)口的改造效果并不明顯。 第九十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的診斷診斷實例f1=7.42Hzf2=8.72Hzf1+f2=16.14Hz第九十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的診斷診斷案例生產(chǎn)驗證管道直徑1m左右，在距離風(fēng)機(jī)1氣體入口約等于1m處有一較大的彎道。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，為保證氣流順暢，氣流入口距離彎道的距離應(yīng)大于1.5倍管道直徑。第九十三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速的診斷旋轉(zhuǎn)失速與油膜振蕩的故障甄別區(qū)別內(nèi)容旋轉(zhuǎn)失速油膜振蕩振動特征頻率與工作轉(zhuǎn)速的關(guān)系振動特征頻率隨轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速變化油膜振蕩發(fā)

50、生后，特征頻率不隨轉(zhuǎn)速變化振動值與機(jī)器進(jìn)口流量的關(guān)系振動強(qiáng)烈程度隨流量改變而變化振動強(qiáng)烈程度不隨流量變化壓力脈動頻率的特點壓力脈動頻率與管網(wǎng)容積有關(guān)，非常低壓力脈動幅值很小或不存在，頻率與轉(zhuǎn)子固有頻率相近軸振動與機(jī)殼振動情況軸振動不太高時，機(jī)殼振動已十分明顯軸振動十分劇烈，但機(jī)殼振動有時卻并不十分大第九十四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月喘振的機(jī)理與故障特征喘振是旋轉(zhuǎn)失速的進(jìn)一步發(fā)展喘振的故障特征壓縮機(jī)接近或進(jìn)入喘振工況時，缸體和軸承都會發(fā)生強(qiáng)烈的振動，其振幅要比正常運(yùn)行時大大增加喘振頻率一般較低，通常為130Hz壓縮機(jī)在穩(wěn)定工況下運(yùn)行時，其出口壓力和進(jìn)口流量變化不大，所測得的數(shù)

51、據(jù)在平均值附近波動，幅度很??；當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時，出口壓力和進(jìn)口流量的變化都很大，會發(fā)生周期性大幅度的脈動，有時甚至?xí)霈F(xiàn)氣體從壓縮機(jī)進(jìn)口倒流的現(xiàn)象壓縮機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，其噪聲較小且是連續(xù)性的；當(dāng)接近喘振工況時，在氣流管道中，氣流發(fā)出的噪聲時高時低，產(chǎn)生周期性變化；當(dāng)進(jìn)入喘振工況時，噪聲劇增，甚至有爆聲出現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振第九十五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)失速與喘振旋轉(zhuǎn)失速與喘振的治理措施開大回流閥，保證入口流量和壓力調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格遵循“降速先降壓、升壓先升速”的操作原則檢查入口冷卻器，保證入口溫度不超過允許值檢查入口濾網(wǎng)、流道、清理堵塞的異物保證

52、出口暢通，出口壓力不高于設(shè)計值第九十六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第九十七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子與靜止件摩擦的分類徑向摩擦：轉(zhuǎn)子在渦動過程中軸頸或轉(zhuǎn)子外緣與靜止件接觸偶然性或周期性的局部碰磨轉(zhuǎn)子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至發(fā)生360的全周向接觸摩擦軸向摩擦：轉(zhuǎn)子在軸向與靜止件接觸故障原因設(shè)計原因制造原因安裝維修操作運(yùn)行狀態(tài)劣

53、化旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦第九十八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月徑向摩擦局部動靜件碰磨的故障特征轉(zhuǎn)子剛度在接觸與非接觸兩者之間變化，變化的頻率就是轉(zhuǎn)子渦動頻率。轉(zhuǎn)子橫向自由振動與強(qiáng)迫的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、渦動運(yùn)動疊加在一起，會產(chǎn)生一些特有的、復(fù)雜的振動響應(yīng)頻率。 不平衡引起的轉(zhuǎn)速頻率摩擦振動的非線性性，引起高次諧波(2、3)非線性性還引起低次諧波/i(i=2,3,4) 重摩擦?xí)r，i=2；輕摩擦?xí)r，i=2,3,4旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦第九十九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月徑向摩擦動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征動靜件間具有很大的摩擦力，可使轉(zhuǎn)子由正向渦動變?yōu)榉聪驕u動時

54、域波形出現(xiàn)單邊“削波”頻譜上出現(xiàn)渦動頻率與旋轉(zhuǎn)頻率的和頻與差頻，即會產(chǎn)生(n n )的頻率成分旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦局部摩擦削波效應(yīng)摩擦產(chǎn)生的組合頻率第一百張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月徑向摩擦動靜件摩擦接觸弧增大時的故障特征剛開始碰摩階段，旋轉(zhuǎn)頻率成分幅值較高(不平衡)，二次諧波必大于三次諧波隨摩擦接觸弧的增加，由于摩擦接觸的附加支撐作用，旋轉(zhuǎn)頻率幅值下降，二、三次諧波幅值由于附加的非線性作用而有所增加轉(zhuǎn)子在超過臨界轉(zhuǎn)速時，若發(fā)生全摩擦，可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子的完全失穩(wěn)，振動響應(yīng)中具有很高的亞異步成分，一般為轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦?xí)r的一階自振頻率；此外，會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頻率和振動頻率之間的和差頻率

55、，高次諧波消失。利用示波器監(jiān)測轉(zhuǎn)子的進(jìn)動方向，若進(jìn)動方向由正向變成反向，則發(fā)生了全摩擦接觸。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦第一百零一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月軸向摩擦振動特征轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生軸向摩擦?xí)r，轉(zhuǎn)子的振動特征幾乎與正常狀況一致，沒有明顯的異常特征系統(tǒng)阻尼的變化可作為診斷軸向摩擦的識別特征摩擦?xí)斐晒纳仙托氏陆担瑫r局部會有溫升，因此工藝參數(shù)對轉(zhuǎn)子與靜止件軸向摩擦的故障診斷非常重要 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦第一百零二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷診斷實例某大型透平壓縮機(jī)組，在開車啟動過程中發(fā)生異常振動，導(dǎo)致無法升速旋轉(zhuǎn)機(jī)械

56、故障診斷動靜件摩擦壓縮機(jī)振動頻譜圖與軸心軌跡振動特征分析振動波形有削波現(xiàn)象頻譜圖中有豐富的次諧波及高頻諧波軸心軌跡的渦動方向為反向渦動第一百零三張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷診斷實例診斷意見機(jī)組在升速過程中發(fā)生了嚴(yán)重摩擦故障處理措施由于機(jī)組振動值非常高，表明內(nèi)部動靜件摩擦比較嚴(yán)重，為安全起見，決定停機(jī)拆檢生產(chǎn)驗證解體檢修發(fā)現(xiàn)，機(jī)組轉(zhuǎn)子彎曲，動平衡精度嚴(yán)重超差，在升速過程中因振動大造成轉(zhuǎn)子與密封之間摩擦。不僅密封損壞，且轉(zhuǎn)子嚴(yán)重偏磨旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷動靜件摩擦第一百零四張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷小結(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障

57、診斷動靜件摩擦動靜件摩擦故障原因及對策第一百零五張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第一百零六張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支承松動的故障機(jī)理與診斷支承部件連接松動指系統(tǒng)結(jié)合面存在間隙或連接剛度不足造成機(jī)械阻尼偏低，機(jī)組振動加大主要原因支承系統(tǒng)結(jié)合面的緊力不足在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙固定螺栓強(qiáng)度不足缺乏防松措施第一百零七張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支承

58、松動的故障機(jī)理與診斷故障機(jī)理支承部件一旦松動，會使連接剛度下降，機(jī)械阻尼降低典型轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)，設(shè)其右端軸承配合松動，間隙量為旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷支承部件松動轉(zhuǎn)子的運(yùn)動方程為彈性恢復(fù)力第一百零八張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支承松動的故障機(jī)理與診斷故障機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷支承部件松動設(shè)轉(zhuǎn)子靜變形轉(zhuǎn)子固有頻率轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)子偏心率間隙比第一百零九張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支承松動的故障機(jī)理與診斷故障機(jī)理求解后得出如下結(jié)論轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是否進(jìn)入非線性狀態(tài)與轉(zhuǎn)子的偏心率和轉(zhuǎn)速比有關(guān)，當(dāng)二者較小時，轉(zhuǎn)子的振動響應(yīng)小于靜變形。此時松動對轉(zhuǎn)子運(yùn)行影響較小當(dāng)落在非線性區(qū)域內(nèi)，振動響應(yīng)除基頻

59、外還有2倍頻、3倍頻等高頻諧波當(dāng)=0.752時，若=0.7，=0.5，則轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，基頻振幅隨轉(zhuǎn)速比而變化。當(dāng)1時，松動的振幅反而較小旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷支承部件松動振動特征頻譜特征第一百一十張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月支承松動的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷支承部件松動轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障原因及治理措施第一百一十一張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障分析轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理與診斷不對中故障機(jī)理與診斷油膜軸承的故障機(jī)理與診斷旋轉(zhuǎn)失速與喘振故障機(jī)理與診斷動靜件摩擦的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷第一百

60、一十二張，PPT共一百四十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)軸裂紋的故障機(jī)理與診斷轉(zhuǎn)軸裂紋概率雖小，但危害極大，易發(fā)展為斷軸事故故障機(jī)理裂紋形態(tài)閉裂紋：轉(zhuǎn)軸在壓應(yīng)力下旋轉(zhuǎn)開裂紋：轉(zhuǎn)軸在拉應(yīng)力下旋轉(zhuǎn)開閉裂紋：應(yīng)力由自重或其他徑向載荷產(chǎn)生故障特征出現(xiàn)開裂紋，則振動帶有非線性性質(zhì)，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頻率的2、3、等高頻分量；裂紋擴(kuò)展時，剛度進(jìn)一步降低，1、2、等頻率的幅值也隨之增加開、停機(jī)過程中，會出現(xiàn)分頻共振，即轉(zhuǎn)子在經(jīng)過1/2、1/3、臨界轉(zhuǎn)速時，由于相應(yīng)的高倍頻正好與臨界轉(zhuǎn)速重合，振動響應(yīng)會出現(xiàn)峰值裂紋初期擴(kuò)展速度很慢，徑向振動值的增長也很慢，但裂紋的擴(kuò)展速度會隨著裂紋深度的增大而加劇， 1及2振幅也迅速增加