旋轉機械故障機理及診斷講稿課件

旋轉機械故障機理及診斷2000.07.04第一節(jié)概述旋轉機械的故障來源及其主要原因旋轉機械故障的特征旋轉機械故障的特征

故障發(fā)生的階段性故障暴露的漸進性故障的并存性征兆的相關性數(shù)據(jù)和信息的不充分性征兆和故障的復雜映射性故障表現(xiàn)的不一致性第二節(jié)轉子系統(tǒng)振動基礎轉子振動的基本特性轉子臨界轉速及其影響因素

p2＝ｋ／ｍ；2n=ｒ／ｍ影響振幅的主要原因e的影響z的影響ζ的影響e的影響轉子受迫振動的振幅B與質心的偏心距e成正比要想減小轉子的振幅應盡量減小質心的偏心距ez的影響當z=0時，即表示轉子靜止時，B/Bs=1，振幅B為零。當z很小時，B/Bs≈1，振幅B與激振力幅值引起的轉子靜變形Bs差不多當z≈1時，即ω≈p；在ζ=0的情況下，B/Bs→∞，在ζ很小的情況下，振幅B將會非常大。實際情況下系統(tǒng)不可能沒有阻尼，但從中可以看出共振的危險性.當z很大時，即ω>>p；B/Bs很小。說明在轉子運行在高速的范圍內時，轉子的振幅很小，運行反而更加平穩(wěn)ζ的影響在ζ=0時的幅頻響應曲線以下，這說明由于阻尼的存在使振幅變小當ω>>p；ω<<p時計算振幅可以不計阻尼的影響當ω與p較接近時，ζ對于振幅的影響較大在給定阻尼比ζ的情況下，求解轉子最大振幅所對應的頻率比z當ζ較?。é?0.05～0.2）時,可以近似的認為共振時的振幅就是最大振幅,此時z=1,即ω=pB=e/2ζ相頻響應曲線當ζ=0時，當z<1，則ψ=0；當z>1，則ψ=π；當z=1，則共振點前后相位角發(fā)生突然變化當ζ很小時，在z<<1，即轉子運行在低頻范圍內，ψ≈0，即表示位移與激振力的相位相同；在z>>1，ψ≈π，在高頻范圍內，即表示位移與激振力的相位相反當ζ很大時，相位角ψ隨z增加而增大。當z=1（即共振）時，相位角ψ=π/2，與阻尼大小無關，這是共振時的一個共同特征轉子臨界轉速及其影響因素當ω<p時，ψ<π/2，在ω<<p，z≈0即轉子運行在低頻范圍內ψ≈0，即表示位移與激振力的相位相同，這時轉子的重點和高點同相位當ω>p時，ψ>π/2，在ω>>p，z→∞，即轉子運行在高速范圍內ψ≈π，即表示位移與激振力的相位相反,這時轉子的振動很小,自動對心.當ω=p時，即z=1B=e/2ζ，ψ=π/2回轉半徑即為轉軸的橫向位移最大值B=e/2ζ此時的轉速為臨界轉速。影響轉子臨界轉速的因素陀螺力矩對轉子臨界轉速的影響彈性支承對轉子臨界轉速的影響組合轉子對臨界轉速的影響轉子不平衡的故障機理及診斷轉子不平衡的分類靜不平衡動不平衡一般不平衡不平衡故障的主要振動特征振動的時域波形為正弦波頻譜圖中,諧波能量集中基頻當﹤p

時,振幅隨的增加而增大;當﹥p

后,增加時振幅趨于一個較小的穩(wěn)定值;=

p時發(fā)生共振,振幅具有最大峰值.當工作轉速一定時,相位穩(wěn)定.轉子的軸心軌跡為橢圓

轉子彎曲的故障機理及診斷轉子彎曲故障機理發(fā)電機轉子熱彎曲原因汽輪機轉子熱彎曲原因發(fā)電機轉子熱彎曲原因轉軸上內應力過大轉軸材質不均轉軸存在徑向不對稱溫差.(1)發(fā)電機轉子受熱不均;(2)轉子冷卻不均勻;(3)轉軸軸向傳熱、直徑方向的熱阻不均勻;(4)轉軸上套裝零件失去緊力;(5)楔條緊力不一.汽輪機轉子熱彎曲轉軸上內應力過大轉軸材質不均汽輪機葉輪的輪轂之間或軸上其他套裝零件與軸凸臺之間軸向間隙不足或不均勻轉軸存在徑向不對稱溫差①在轉軸處存在著軸向不對稱漏汽②轉子外表面熱輻射不均③轉子中心孔內有油或水④轉軸直徑方向熱阻不均勻⑤軸上套裝零件失去緊力軸系裂紋的故障機理與診斷

軸系裂紋的原因軸的受力狀態(tài)①橫向彎曲狀態(tài)是由徑向旋轉和不旋轉的力產(chǎn)生的，這些力包括質量和弱不平衡(彎曲)慣性力、不對中力、熱變形力和重力②正常運轉時，旋轉機械的轉子隨由驅動力矩和載荷力矩產(chǎn)生的穩(wěn)定的扭轉應力③拉伸和壓縮對總應力的影響通常較小軸系裂紋的原因應力集中促使裂紋擴展的最重要的應力集中部位是轉子材料的缺陷處，如夾渣及其他非金屬夾雜物一些轉子設計的特殊要求使其特定部分產(chǎn)生應力集中，在這些部位經(jīng)常出現(xiàn)裂紋如孔(如透平機葉輪的壓力平衡孔)槽切口、縫隙、螺紋、轉子內孔、壓花、刻痕和或健槽(特別是加工粗糙和有尖銳的內角時)將被削弱的部位緊固在轉子上的零件都在“緊固”表面形成一個潛在的應力集中區(qū)域軸系裂紋的原因環(huán)境因素轉子的內孔、鍵槽、溝槽、裝配處的縫隙和銳角不僅產(chǎn)生機械的應力集中，還特別易于腐蝕由于化學活性物質的集中結晶。當水蒸汽的純度較差時，即使時間很短也能形成激發(fā)裂紋的環(huán)境熱狀態(tài)是裂紋形成和擴展的另一個重要因素。例如過高的溫度會使蠕變加速。這將在金屬中形成晶間空位，從而產(chǎn)生微觀和宏觀的開裂軸系裂紋診斷工作轉速下軸的同步(1X)相對橫向振動幅值和或相位的無法解釋的變化，以及啟動和/或停機過程中低速轉動向量的變化。二倍轉速(2X)振動分量的出現(xiàn)從極座標圖中得到軸裂紋擴展的信息應當注意低速轉動向量(幅值和相位)的