轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析

轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析一、不平衡轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見的故障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造和安裝誤差，材質(zhì)不均勻造成的質(zhì)量偏心，以及轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中由于腐蝕、結(jié)垢、交變應(yīng)力作用等造成的零部件局部損壞、脫落等，都會使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，發(fā)生異常振動。轉(zhuǎn)子不平衡的主要振動特征:1、振動方向以徑向?yàn)橹?懸臂式轉(zhuǎn)子不平衡可能會表現(xiàn)出軸向振動；2、波形為典型的正弦波;3、振動頻率為工頻,水平與垂直方向振動的相位差接近90度。案例：某裝置泵軸承箱靠聯(lián)軸器側(cè)振動烈度水平13.2mm/s，垂直11.8mm/s,軸向12。0mm/s。各方向振動都為工頻成分，水平、垂直波形為正弦波，水平振動頻譜如圖1所示，水平振動波形如圖2所示.再對水平和垂直振動進(jìn)行雙通道相位差測量，顯示相位差接近90度.診斷為不平衡故障，并且不平衡很可能出現(xiàn)在聯(lián)軸器部位。44九￡daK?6-J-It—￡Eyulu一圖1釀苯裝置眾?113甩氷平罰頻為圖2酮苯裝置泵?們3倫水平振期波也解體檢查未見零部件的明顯磨損，但聯(lián)軸器經(jīng)檢測存在質(zhì)量偏心，動平衡操作時(shí)對聯(lián)軸器相應(yīng)部位進(jìn)行打磨校正后振動降至2.4mm/s。二、不對中轉(zhuǎn)子不對中包括軸系不對中和軸承不對中兩種情況。軸系不對中是指轉(zhuǎn)子聯(lián)接后各轉(zhuǎn)子的軸線不在同一條直線上。軸承不對中是指軸頸在軸承中偏斜，軸頸與軸承孔軸線相互不平行.通常所講不對中多指軸系不對中。不對中的振動特征:1、最大振動往往在不對中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，振動值隨負(fù)荷的增大而增高;轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析2、平行不對中主要引起徑向振動，振動頻率為2倍工頻，同時(shí)也存在工頻和多倍頻，但以工頻和2倍工頻為主；3、 平行不對中在聯(lián)軸節(jié)兩端徑向振動的相位差接近180度；4、 角度不對中時(shí)，軸向振動較大，振動頻率為工頻，聯(lián)軸器兩端軸向振動相位差接近180度。案例：某臥式高速泵振動達(dá)16。0mm/s，由振動頻譜圖（圖3）可以看出，50Hz（電機(jī)工頻）及其2倍頻幅值顯著，且2倍頻振幅明顯高于工頻，初步判定為不對中故障。再測量泵軸承箱與電機(jī)軸承座對應(yīng)部位的相位差，發(fā)現(xiàn)接近180度.1412'■ZJLIJs■ZJLIJsI.匚02004TOMWSIX）lp0（W I.MX）直（W2JOOO圖3潤加氫裝置泵-101/2振切刼譴解體檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有2根聯(lián)接螺栓斷裂，高速軸上部徑向軸瓦有金屬脫落現(xiàn)象，軸瓦間隙偏大；高速軸止推面磨損，推力瓦及惰性軸軸瓦的間隙偏大。檢修更換高速軸軸瓦、惰性軸軸瓦及聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓后，振動降到A區(qū).三、松動機(jī)械存在松動時(shí)，極小的不平衡或不對中都會導(dǎo)致很大的振動.通常有三種類型的機(jī)械松動，第一種類型的松動是指機(jī)器的底座、臺板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動，或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形，此類松動表現(xiàn)出的振動頻譜主要為1x。第二種類型的松動主要是由于機(jī)器底座固定螺栓的松動或軸承座出現(xiàn)裂紋引起，其振動頻譜除1X外，還存在相當(dāng)大的2X分量，有時(shí)還激發(fā)出1/2X和3X振動分量。第三種類型的松動是由于部件間不合適的配合引起的，產(chǎn)生許多振轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析動諧波分量，如IX、2X、……,nX，有時(shí)也會產(chǎn)生1/2X、1/3X、……等分?jǐn)?shù)諧波分量。這時(shí)的松動通常是軸承蓋里軸瓦的松動、過大的軸承間隙、或者轉(zhuǎn)軸上零部件存在松動。案例：某引風(fēng)機(jī)振動增大，軸承箱最大振動16。9mm/s。該機(jī)為懸臂式離心式風(fēng)機(jī)，最大振動在軸承箱靠葉輪側(cè)，倍頻豐富，初步判斷存在松動.監(jiān)測4個(gè)地腳，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)地腳03（靠葉輪側(cè)）振動較大，約9mm/s，其余三個(gè)地腳振動分別為0.5mm/s、1.8mm/s和2。0mm/s，很明顯03地腳有松動。由引風(fēng)機(jī)地腳03垂直振動頻譜（圖4）可以看出，1X、2X較大，還有較多的諧波成分。緊固地腳螺栓后軸承箱最大振動降至4。2mm/s,仍偏大，分析應(yīng)該還存在軸承或軸上零件配合松動。2012年8月解體檢查引風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)軸承與壓蓋緊力不足，加銅墊片調(diào)整壓蓋緊力后振動降到2.7mm/s。542542“HuM--UJUI塑就加辭沁謝出融bd出.址冊譏啟凹顯出0LOQ2003淵400 S00 600 7Q0期900\Wllz圖4 分于篩裝置引風(fēng)機(jī)地腳03垂立徐幼獲潛案例：某雙支撐離心式風(fēng)機(jī)非聯(lián)軸器端軸承箱振動大幅上升，最大振動軸向方向?yàn)?4.8mm/s?，F(xiàn)場監(jiān)測記錄列于表1.水平、垂直、軸向振動均表現(xiàn)出2倍工頻顯著，且垂直、軸向2倍工頻幅值大于工頻成分。風(fēng)機(jī)軸向振動頻譜如圖5所示。表1琉酸裝賈鳳軌厲3菇承箱表面擂動期図T晞1e1SurfacevibraEianintcnsiiyoffirnK-iHin^mHiirirAridInilII：時(shí)傭罰水喲<Eninra,>水刊InnrJ'271.5U 9.2E.】U.K圖5硫醛裝置岡機(jī)~303軸向振訪詼因軸支承為滑動軸承，據(jù)相關(guān)振動分析理論，軸瓦松動將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的振動，振動頻率一般為1/2或2倍轉(zhuǎn)速頻率，初步分析可能存在軸承壓蓋緊力不足，建議先檢查軸承壓蓋緊力.檢查驗(yàn)證確實(shí)存在壓蓋緊力不足，調(diào)整后振動降至B區(qū).四、流體擾動高速離心泵中的流體，從葉輪的流道中流出，進(jìn)入擴(kuò)壓器或蝸殼時(shí)，如果流體的流動方向與葉片角度不一致，流道中就產(chǎn)生很大的邊界層分離、混流和逆向流動，流體對擴(kuò)壓器葉片和蝸殼隔舌的沖擊，將使流體在管道中引起很大的壓力脈動和不穩(wěn)定流動，這種壓力波又可能反射到葉輪上，激發(fā)轉(zhuǎn)子振動，振動頻率為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速（稱葉片過流頻率）或其倍數(shù)。在工藝流量與泵額定流量偏差較大或葉輪出口與蝸殼對正不良時(shí)，過流頻率振動明顯，稱流體擾動。一般把葉輪外緣和開始卷曲處的距離拉大，能夠緩和壓力脈動并減小振幅。案例：某泵振動超標(biāo)，管線振動也大。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)前軸承最大振動19。4mm/s，4倍工頻振幅最大，此成分系泵過流頻率，泵振動頻譜如圖6所示.經(jīng)過核算，該泵選型過大，解體切削葉輪后，振動降到標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。JRXDJ-GsftJRXDJ-Gsft注匚匚芒1UE4-J-.4.. ...J0 200 MMJtfvQi,UU>1衛(wèi)山Lh44H) 人兇0乙城出團(tuán)$A氣分裝置S-21O6A&^&五、動靜碰摩在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，由于軸彎曲、轉(zhuǎn)子不對中等引起軸心嚴(yán)重變形，或非旋轉(zhuǎn)件彎曲變形，都可能引起轉(zhuǎn)子與固定件的碰摩而引起異常振動?動靜碰摩的振動特征：頻譜圖上以工頻分量為主，存在少量低頻或倍頻，碰摩嚴(yán)重時(shí)，低頻和倍頻分量都有較明顯的反映。波形圖上可出現(xiàn)單邊削頂現(xiàn)象或在接近最大振幅處出現(xiàn)鋸齒形。案例：監(jiān)測發(fā)現(xiàn)進(jìn)料泵振動偏大，監(jiān)測數(shù)據(jù)列于表2.前軸承水平振動波形如圖7所示，垂直方向振動波形如圖8所示。1ablfc2Surfaceuhralkm.mtcnsilyPuhip-2/littfcdjgUflit2H/llBfDrh1〉 3V』fittfirid} 3FL'1（nni"B1） 3V?（nx \ . _=— — —11i.j——―5A 3.6 5-5 33' 31圖7前軸承水甲2H液3圖8前軸承垂直方向2越謹(jǐn)該泵各測點(diǎn)振動值與該泵歷史良好狀況（2mm/S以內(nèi)）相比增加較大，倍頻成分豐富，且波形圖較多波折，尤其是垂直方向存在單邊鋸齒狀，分析存在松動和輕微碰摩.對該泵跟蹤監(jiān)測，振動值較穩(wěn)定，運(yùn)行到2012年4月焦化裝置停工檢修時(shí)，對該泵解體大修，發(fā)現(xiàn)后軸瓦巴氏合金層磨損嚴(yán)重，泵軸在喉部襯套部位有磨損痕跡，檢修后振動降到1.7mm/S。六、滾動軸承故障有關(guān)振動分析理論，出現(xiàn)滾動軸承損傷或磨損時(shí)，高頻解調(diào)值一般會增大，并且往往可見軸承外圈、內(nèi)圈等部件的故障特征頻率。當(dāng)軸承磨損到后期時(shí)，軸承故障特征頻率可能消失，但振動值通常會加大，振動頻譜圖變成一系列譜線。案例：氣分裝置泵振動達(dá)18.2mm/s，由前軸承水平振動頻譜圖圖9可以看出，除工頻外，

存在密集的高頻成分.由前軸承水平解調(diào)譜圖（圖10）可以看出，突出的頻譜成分只有工頻，但譜線底線較高。

iA0.1■iA0.1■n] 4oaioiiu 20圈W3”氣分裝?^-115前軸承腫i謂毒A分析該泵軸承磨損嚴(yán)重，已發(fā)展到軸承故障特征頻率消失?解體檢修發(fā)現(xiàn)靠聯(lián)軸器側(cè)的軸承保持架已斷裂，更換軸承后振動降到B區(qū)。案例：引風(fēng)機(jī)振動增大，最大振動8.1mm/s。由引風(fēng)機(jī)前軸承振動頻譜圖（圖11）可以看出，高頻成分振幅顯著。由引風(fēng)機(jī)前軸承解調(diào)譜圖（圖12）可以看出，約5。8倍