轉(zhuǎn)子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)課件

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機(jī)械設(shè)備中大部分都是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它覆蓋著動(dòng)力、電力、化工、冶金、機(jī)械制造等重要工程領(lǐng)域?旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速一般都較高，對(duì)故障診斷技術(shù)的要求就特別迫切，如汽輪發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、大型軋鋼機(jī)等，其工況狀態(tài)不僅影響該機(jī)器設(shè)備本身的運(yùn)行，而且還會(huì)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)造成損失，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失，甚至導(dǎo)致機(jī)毀人亡事故。為保證機(jī)組安全運(yùn)行，降低機(jī)組維修費(fèi)用和提高機(jī)組利用率，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷的研究就越來(lái)越受到研究者和工業(yè)部門的重視。1、機(jī)械故障的主要原因設(shè)計(jì)原因①設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)特性不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)②結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中③設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速接近或落人臨界轉(zhuǎn)速區(qū)④熱膨脹量計(jì)算不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱態(tài)對(duì)中不良

制造原因①零部件加工制造不良，精度不夠②零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠，制造缺陷③轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求安裝、維修①機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大②軸系對(duì)中不良③機(jī)器幾何參數(shù)（如配合間隙、過(guò)盈量及相對(duì)位置）調(diào)整不當(dāng)④管道應(yīng)力大，機(jī)器在工作狀態(tài)下改變了動(dòng)態(tài)特性和安裝精度⑤轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度⑥未按規(guī)程檢修，破壞了機(jī)器原有的配合性質(zhì)和精度

操作運(yùn)行①過(guò)程/工藝參數(shù)（如介質(zhì)的溫度、壓力、流量、負(fù)荷等）偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)器運(yùn)行工況不正常②機(jī)器在超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷下運(yùn)行，改變了機(jī)器的工作特性③運(yùn)行點(diǎn)接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)④潤(rùn)滑或冷卻不良⑤轉(zhuǎn)子局部損壞或結(jié)垢⑥啟停機(jī)或升降速過(guò)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(shí)間過(guò)久

機(jī)器劣化①長(zhǎng)期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓度增大或動(dòng)平衡劣化②轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋③零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等④配合面受力劣化，產(chǎn)生過(guò)盈不足或松動(dòng)等，破壞了配合性質(zhì)和精度⑤機(jī)器基礎(chǔ)沉降不均勻，機(jī)器殼體變形2周期振動(dòng)的定義：周期函數(shù)可以展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)第1項(xiàng)為均值或直流分量第2項(xiàng)為基本振動(dòng)（基頻振動(dòng)、工頻振動(dòng)）或基波，記為1x第3項(xiàng)以下總稱為高次諧波振動(dòng)，2x，3x，…，nx?

兩個(gè)方向互相垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成3、監(jiān)測(cè)參數(shù)及分析方法振幅：表示振動(dòng)的嚴(yán)重程度，可用位移、速度或加速度表示分頻振動(dòng)：機(jī)器特征頻率下的振幅和相位。旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要有工頻（1X）、半倍頻（0.5X）和二倍頻（2X）等頻率：描述機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)的十分重要的特征量相位：動(dòng)態(tài)特性、故障特性及轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡等具有重要意義軸心位置：穩(wěn)定情況軸承中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸軸頸中心的位置軸向位置（差脹）：轉(zhuǎn)子與靜子之間軸向間隙的變化值對(duì)中度：軸系轉(zhuǎn)子之間的連接對(duì)中程度溫度：軸瓦溫度反映軸承運(yùn)行情況潤(rùn)滑油壓：反映滑動(dòng)軸承油膜的建立情況

渦流傳感器的安裝–相位測(cè)量?相位：基頻信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸上某一確定標(biāo)記的相位差。?相位的測(cè)量軸振動(dòng)對(duì)應(yīng)的高點(diǎn)H相位參考標(biāo)記隨機(jī)振動(dòng)時(shí)歷曲線脈沖寬度對(duì)相位的影響波特圖（Bodeplot)從波特圖中可以得到：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的振幅和相位、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在運(yùn)行范圍內(nèi)的臨界轉(zhuǎn)速值、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)阻尼大小和共振放大系數(shù)、綜合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上幾個(gè)測(cè)點(diǎn)可以確定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各階振型。5X）和二倍頻（2X）等軸心位置圖是指轉(zhuǎn)軸在沒(méi)有徑向振動(dòng)情況下軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。圓柱軸承制造簡(jiǎn)單，但抗振性最差，橢圓軸承、多油楔軸承次之。第2項(xiàng)為基本振動(dòng)（基頻振動(dòng)、工頻振動(dòng)）或基波，記為1x轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，質(zhì)量不平衡將激起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，這是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的故障。重新調(diào)整瓦枕與軸承配合情況，使它們之間有30μm的緊力。自動(dòng)墊片和滑動(dòng)浮塊軸承②結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中由于設(shè)計(jì)、制造、安裝中轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、加工和裝配誤差等原因和由于機(jī)器運(yùn)行時(shí)結(jié)垢、熱彎曲、零部件脫落、電磁干擾力等原因而產(chǎn)生質(zhì)量偏心。機(jī)組年度檢修時(shí)，除正常檢查、調(diào)整工作外，還更換了連接壓縮機(jī)高壓缸和低壓缸之間的聯(lián)軸器的連接螺栓，對(duì)軸系的轉(zhuǎn)子對(duì)中情況進(jìn)行了調(diào)整等①設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)特性不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)軸向位置（差脹）：轉(zhuǎn)子與靜子之間軸向間隙的變化值1、機(jī)械故障的主要原因利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小5、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要故障及其診斷

極坐標(biāo)圖是振動(dòng)矢量端點(diǎn)軌跡，是由實(shí)際響應(yīng)的1x幅值與相位繪制的

軸心位置圖軸心位置圖是指轉(zhuǎn)軸在沒(méi)有徑向振動(dòng)情況下軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。通過(guò)軸心位置圖可判斷軸頸是否處于正常位置、對(duì)中好壞、軸承標(biāo)高是否正常、軸瓦有否變形等情況，從長(zhǎng)時(shí)間軸心位置的趨勢(shì)可觀察出軸承的摩損等軸心軌跡在同一個(gè)截面上兩個(gè)渦流傳感器所拾取的振動(dòng)信號(hào)合成。它表征轉(zhuǎn)子軸心在一個(gè)支承截面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。表征軸頸在軸瓦中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸心渦動(dòng)軌跡

基頻(1X)幅值的測(cè)量：通常由一臺(tái)具有濾波功能的儀器完成濾波前后的波形及軸心軌跡頻譜圖

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的異常振動(dòng)類型及其特征

?兩個(gè)方向互相垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成生產(chǎn)驗(yàn)證：檢修人員做好準(zhǔn)備工作后，操作人員按正常停機(jī)處理。左圖是一臺(tái)水泵的譜圖，圖中2X處有峰值，存在某種程度的不對(duì)中。原因：(1)汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家提供的聯(lián)軸器與聯(lián)接螺釘沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的安裝編號(hào)，聯(lián)接螺釘沒(méi)有與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器一起做動(dòng)平衡。軸向位置（差脹）：轉(zhuǎn)子與靜子之間軸向間隙的變化值3)增加軸承比壓，改變進(jìn)油溫度或粘度。第1項(xiàng)為均值或直流分量軸心位置圖是指轉(zhuǎn)軸在沒(méi)有徑向振動(dòng)情況下軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。分頻振動(dòng)：機(jī)器特征頻率下的振幅和相位。其時(shí)域波形為正弦波，分析其頻譜，以1×頻為主，分析其矢量域圖，相位有一個(gè)緩慢的變化。為逐步排除可能原因，按設(shè)備制造廠的技術(shù)要求對(duì)靠背輪進(jìn)行熱裝；3)接觸摩擦開(kāi)始瞬間會(huì)引起嚴(yán)重相位跳動(dòng)(大于10°相位變化)。⑤轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度②零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠，制造缺陷頻率：描述機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)的十分重要的特征量頻譜比較利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小瀑布圖利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小瀑布圖利用FFT頻譜分析儀，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械的升速過(guò)程做階次分析(OrderTracking)，以便進(jìn)一步了解振動(dòng)的構(gòu)成原因

趨勢(shì)分析特征數(shù)據(jù)值和預(yù)報(bào)值按一定的時(shí)間順序排列起來(lái)進(jìn)行分析?？梢允峭l振動(dòng)、1X振幅、2X振幅、0.5X振幅、軸心位置等，時(shí)間順序可以按前后各次采樣、按小時(shí)、按天等相對(duì)軸位移相對(duì)軸膨脹5、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要故障及其診斷5.1不平衡振動(dòng)：由于設(shè)計(jì)、制造、安裝中轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、加工和裝配誤差等原因和由于機(jī)器運(yùn)行時(shí)結(jié)垢、熱彎曲、零部件脫落、電磁干擾力等原因而產(chǎn)生質(zhì)量偏心。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，質(zhì)量不平衡將激起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，這是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的故障。不平衡振動(dòng)的特征轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡所產(chǎn)生的離心力始終作用在轉(zhuǎn)子上，它相對(duì)于轉(zhuǎn)子是靜止的，其振動(dòng)頻率就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率，也稱為工頻(即工作頻率)，在頻譜分析時(shí)，首先要找的就是工頻成分。其特征有：·(１)在現(xiàn)場(chǎng)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)靠背輪時(shí)，靠背輪采用冷裝方法安裝，緊力不夠，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，緊力消失，在靠背輪處產(chǎn)生不平衡力，兩轉(zhuǎn)子的對(duì)中性也產(chǎn)生變化，隨著轉(zhuǎn)速升高及負(fù)荷增大,該處軸振動(dòng)幅值明顯增大。(2)發(fā)電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器是在安裝現(xiàn)場(chǎng)熱裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，沒(méi)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起做高速動(dòng)平衡，熱套后存在不平衡質(zhì)量。轉(zhuǎn)子固有頻率越高，產(chǎn)生油膜振蕩的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速也越高；診斷意見(jiàn)：經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)其振動(dòng)特征，對(duì)照不平衡故障的甄別方法，判定其故障原因?yàn)闈u變不平衡，是由于轉(zhuǎn)子流道結(jié)垢或局部腐蝕造成的。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，質(zhì)量不平衡將激起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，這是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的故障。(１)在現(xiàn)場(chǎng)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)靠背輪時(shí)，靠背輪采用冷裝方法安裝，緊力不夠，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，緊力消失，在靠背輪處產(chǎn)生不平衡力，兩轉(zhuǎn)子的對(duì)中性也產(chǎn)生變化，隨著轉(zhuǎn)速升高及負(fù)荷增大,該處軸振動(dòng)幅值明顯增大。⑥啟停機(jī)或升降速過(guò)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(shí)間過(guò)久根據(jù)診斷結(jié)論，重點(diǎn)對(duì)機(jī)組聯(lián)軸器局部解體檢查發(fā)現(xiàn)，連接壓縮機(jī)高壓缸與低壓缸之間的聯(lián)軸器（半剛性聯(lián)軸器）固定法蘭與內(nèi)齒套的連接螺栓已斷掉三只。由于制造、安裝及運(yùn)行中支承軸架不均勻膨脹、管道力、機(jī)殼膨脹、地基不均勻下沉等多種原因影響，造成轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障，引起機(jī)組的振動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，質(zhì)量不平衡將激起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，這是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的故障。當(dāng)轉(zhuǎn)速由1600rpm升到2200rpm時(shí)振幅值直線上升，并迅速升到144μm，從升速過(guò)程中振幅值逐漸增大的現(xiàn)象和振動(dòng)頻率基本為工頻，振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速突變的特點(diǎn)可以認(rèn)為這是由不穩(wěn)定干擾力引起的強(qiáng)迫振動(dòng)。2)振動(dòng)隨時(shí)間而變。分頻振動(dòng)：機(jī)器特征頻率下的振幅和相位。由于液體的不可壓縮性，多余的油就推動(dòng)軸頸前進(jìn)，形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相同的渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)，渦動(dòng)速度即為油楔本身的前進(jìn)速度。?勵(lì)磁機(jī)7#瓦振動(dòng)過(guò)大的原因經(jīng)分析主要是軸承座動(dòng)剛度偏低，在激振力不變的條件下，增大軸承支承剛度可降低軸承振幅。不平衡振動(dòng)的某些特征轉(zhuǎn)子不平衡的軸心軌跡轉(zhuǎn)子不平衡故障譜圖轉(zhuǎn)子水平放置情況轉(zhuǎn)子不平衡故障的Bode圖

例：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(dòng)時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。壓縮機(jī)兩端軸承處徑向振幅達(dá)到報(bào)警值，機(jī)器不能正常運(yùn)行。主要振動(dòng)特征如圖所示由圖可見(jiàn)：①振動(dòng)大小隨轉(zhuǎn)速升降變化明顯；②時(shí)域波形為正弦波；③軸心軌跡為橢圓；④振動(dòng)相位穩(wěn)定，為同步正進(jìn)動(dòng)；⑤頻譜中能量集中于1×頻，有突出的峰值，高次諧波分量較小。

原因分析：檢查該轉(zhuǎn)子的庫(kù)存記錄，庫(kù)存時(shí)間較長(zhǎng)，因轉(zhuǎn)子較重，保管員未按規(guī)定周期盤轉(zhuǎn)，初步斷定是轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良造成的。

處理措施：機(jī)組故障原因是轉(zhuǎn)子不平衡，短期內(nèi)不會(huì)迅速惡化?？紤]到化工生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)不能中斷，經(jīng)研究決定，監(jiān)護(hù)運(yùn)行。生產(chǎn)驗(yàn)證：在加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的前提下維持運(yùn)行，其振動(dòng)趨勢(shì)穩(wěn)定，沒(méi)有增大的趨勢(shì)。維持運(yùn)行一個(gè)大修周期（18個(gè)月）后，下次大修時(shí)更換轉(zhuǎn)子并送專業(yè)廠檢查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)平衡嚴(yán)重超標(biāo)。

例：某52萬(wàn)噸／年尿素裝置CO2壓縮機(jī)組低壓缸轉(zhuǎn)子，大修后開(kāi)車振動(dòng)值正常，但在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)值有逐步增大的趨勢(shì)。其時(shí)域波形為正弦波，分析其頻譜，以1×頻為主，分析其矢量域圖，相位有一個(gè)緩慢的變化。如圖所示。診斷意見(jiàn)：經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)其振動(dòng)特征，對(duì)照不平衡故障的甄別方法，判定其故障原因?yàn)闈u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：漸變不平衡短期內(nèi)不會(huì)迅速惡化，同時(shí)正常生產(chǎn)一旦中斷將會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此決定利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)護(hù)其運(yùn)行，待大修時(shí)再做處理。生產(chǎn)驗(yàn)證：6個(gè)月后工廠年度大修，更換轉(zhuǎn)子后在機(jī)修車間檢查，轉(zhuǎn)子并不彎曲；目測(cè)檢查，無(wú)結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。但送專業(yè)廠拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)，一軸套內(nèi)側(cè)（不拆卸轉(zhuǎn)子時(shí)看不到部分）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。例：質(zhì)量不平衡3#軸承負(fù)荷增加，振動(dòng)增加復(fù)查轉(zhuǎn)子對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)對(duì)中嚴(yán)重超差，不對(duì)中量大于設(shè)計(jì)要求16倍。①過(guò)程/工藝參數(shù)（如介質(zhì)的溫度、壓力、流量、負(fù)荷等）偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)器運(yùn)行工況不正常3#軸承負(fù)荷增加，振動(dòng)增加維持運(yùn)行一個(gè)大修周期（18個(gè)月）后，下次大修時(shí)更換轉(zhuǎn)子并送專業(yè)廠檢查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)平衡嚴(yán)重超標(biāo)。但送專業(yè)廠拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)，一軸套內(nèi)側(cè)（不拆卸轉(zhuǎn)子時(shí)看不到部分）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。(2)發(fā)電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器是在安裝現(xiàn)場(chǎng)熱裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，沒(méi)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起做高速動(dòng)平衡，熱套后存在不平衡質(zhì)量。⑤轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度旋轉(zhuǎn)機(jī)械一般是由多根轉(zhuǎn)子所組成的多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子間一般采用剛性或半繞性聯(lián)接軸聯(lián)接。診斷意見(jiàn)：機(jī)組在升速過(guò)程中發(fā)生了嚴(yán)重摩擦故障。左圖是一臺(tái)水泵的譜圖，圖中2X處有峰值，存在某種程度的不對(duì)中。重新調(diào)整瓦枕與軸承配合情況，使它們之間有30μm的緊力。利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小處理措施：漸變不平衡短期內(nèi)不會(huì)迅速惡化，同時(shí)正常生產(chǎn)一旦中斷將會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此決定利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)護(hù)其運(yùn)行，待大修時(shí)再做處理。②結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中按線性理論，油膜對(duì)軸頸的作用可用4個(gè)剛度系數(shù)和4個(gè)阻尼系數(shù)來(lái)表示：初步判斷：(１)在現(xiàn)場(chǎng)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)靠背輪時(shí)，靠背輪采用冷裝方法安裝，緊力不夠，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，緊力消失，在靠背輪處產(chǎn)生不平衡力，兩轉(zhuǎn)子的對(duì)中性也產(chǎn)生變化，隨著轉(zhuǎn)速升高及負(fù)荷增大,該處軸振動(dòng)幅值明顯增大。(２)3#軸瓦瓦枕與軸承間配合為間隙配合，沒(méi)有緊力，對(duì)振動(dòng)起放大作用為逐步排除可能原因，按設(shè)備制造廠的技術(shù)要求對(duì)靠背輪進(jìn)行熱裝；重新調(diào)整瓦枕與軸承配合情況，使它們之間有30μm的緊力。3#軸承振動(dòng)與負(fù)荷無(wú)關(guān)，但隨轉(zhuǎn)速增加而增加3#軸承垂直振動(dòng)能量同頻占主導(dǎo)，是由于發(fā)電機(jī)側(cè)靠背輪處存在質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的離心力造成的。原因：(1)汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家提供的聯(lián)軸器與聯(lián)接螺釘沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的安裝編號(hào)，聯(lián)接螺釘沒(méi)有與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器一起做動(dòng)平衡。(2)發(fā)電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器是在安裝現(xiàn)場(chǎng)熱裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，沒(méi)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起做高速動(dòng)平衡，熱套后存在不平衡質(zhì)量。例：質(zhì)量不平衡125MW汽輪機(jī)軸系圖機(jī)組大修后第一次試運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到1500rpm時(shí)軸系中2＃，3＃，7＃，軸承振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)，被迫打閘停機(jī)在分析軸系振動(dòng)查找故障時(shí)，部分人認(rèn)為這種振動(dòng)可能是軸系中個(gè)別轉(zhuǎn)子處在第一階臨界轉(zhuǎn)速范圍，如果增加升速率快速?zèng)_過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域可能使軸承振幅值降到合格范圍，第二次啟機(jī)試運(yùn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到1700rpm時(shí)，3#瓦振幅值已達(dá)到123μm，因振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)第二次又被迫打閘停機(jī)

?通過(guò)振動(dòng)特征分析認(rèn)為低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)子存在過(guò)大的不平衡量，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生較大的變形，如果機(jī)組動(dòng)靜間隙偏小，將會(huì)引起摩擦，又將導(dǎo)致振動(dòng)值不穩(wěn)定，加劇了振幅值的增大。

?幾次試運(yùn)在轉(zhuǎn)速不變的情況下，3#瓦振動(dòng)幅值由40μm升到62μm。當(dāng)轉(zhuǎn)速由1600rpm升到2200rpm時(shí)振幅值直線上升，并迅速升到144μm，從升速過(guò)程中振幅值逐漸增大的現(xiàn)象和振動(dòng)頻率基本為工頻，振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速突變的特點(diǎn)可以認(rèn)為這是由不穩(wěn)定干擾力引起的強(qiáng)迫振動(dòng)。

?從2#，3#瓦振動(dòng)相位分析，振動(dòng)是同相力為主，因而振動(dòng)是由于低壓轉(zhuǎn)子一階不平衡過(guò)大。

?勵(lì)磁機(jī)7#瓦振動(dòng)過(guò)大的原因經(jīng)分析主要是軸承座動(dòng)剛度偏低，在激振力不變的條件下，增大軸承支承剛度可降低軸承振幅。不平衡類故障：質(zhì)量不平衡軸永久彎曲軸熱彎曲如何區(qū)分？5.2轉(zhuǎn)子不對(duì)中旋轉(zhuǎn)機(jī)械一般是由多根轉(zhuǎn)子所組成的多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子間一般采用剛性或半繞性聯(lián)接軸聯(lián)接。由于制造、安裝及運(yùn)行中支承軸架不均勻膨脹、管道力、機(jī)殼膨脹、地基不均勻下沉等多種原因影響，造成轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障，引起機(jī)組的振動(dòng)a)平行不對(duì)中b)角度不對(duì)中c)組合不對(duì)中（a）自動(dòng)墊片軸承（b）滑動(dòng)浮塊軸承自動(dòng)墊片和滑動(dòng)浮塊軸承轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的主要特征有:改變軸承的支承負(fù)荷，使軸承的油膜壓力也隨之改變，負(fù)荷減小的軸承可能會(huì)產(chǎn)生油膜失穩(wěn)；2)最大振動(dòng)往往在不對(duì)中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，且振動(dòng)值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷的增大而增高；3)平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)，振動(dòng)頻率為兩倍旋轉(zhuǎn)頻率，同時(shí)也存在多倍頻振動(dòng)。不對(duì)中軸振動(dòng)的某些特征不對(duì)中軸心軌跡左圖是一臺(tái)水泵的譜圖，圖中2X處有峰值，存在某種程度的不對(duì)中。檢查發(fā)現(xiàn)不對(duì)中量達(dá)0.254mm。找正后譜圖（右圖）2x處的幅值已明顯變小，機(jī)組運(yùn)行相當(dāng)平穩(wěn)。說(shuō)明：（1）兩次測(cè)量結(jié)果，1X處的幅值無(wú)明顯變化，而2X處幅值變化很大，這正是不對(duì)中故障的典型頻譜特征。（2）在2X附近有兩個(gè)譜峰，一個(gè)在7100r／min處，為水泵的二倍軸頻譜；另一個(gè)在7200r／min處，它是電機(jī)定子繞組中電氣故障引起的。例：某廠一臺(tái)透平壓縮機(jī)組整體布置如圖。機(jī)組年度檢修時(shí)，除正常檢查、調(diào)整工作外，還更換了連接壓縮機(jī)高壓缸和低壓缸之間的聯(lián)軸器的連接螺栓，對(duì)軸系的轉(zhuǎn)子對(duì)中情況進(jìn)行了調(diào)整等檢修后啟動(dòng)機(jī)組透平和壓縮機(jī)低壓缸運(yùn)行正常，而壓縮機(jī)高壓缸振動(dòng)較大（在允許范圍內(nèi)）；機(jī)組運(yùn)行一周后壓縮機(jī)高壓缸振動(dòng)突然加劇，測(cè)點(diǎn)4、5的徑向振動(dòng)增大，其中測(cè)點(diǎn)5振動(dòng)值增加兩倍，測(cè)點(diǎn)6的軸向振動(dòng)加大，透平和壓縮機(jī)低壓缸的振動(dòng)無(wú)明顯變化；機(jī)組運(yùn)行兩周后，高壓缸測(cè)點(diǎn)5的振動(dòng)值又突然增加一倍，超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，振動(dòng)劇烈，危及生產(chǎn)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子橫截面設(shè)計(jì)壓縮機(jī)高壓缸主要振動(dòng)特征如下：

(1)連接壓縮機(jī)高、低壓缸之間的聯(lián)軸器兩端振動(dòng)較大；

(2)測(cè)點(diǎn)5的振動(dòng)波形畸變?yōu)榛l與倍頻的疊加波，頻譜中2×具有較大峰值；

(3)軸心軌跡為雙橢圓復(fù)合軌跡；

(4)軸向振動(dòng)較大。診斷意見(jiàn)：壓縮機(jī)高壓缸與低壓缸之間轉(zhuǎn)子對(duì)中不良，聯(lián)軸器發(fā)生故障，必須緊急停機(jī)檢修。生產(chǎn)驗(yàn)證：檢修人員做好準(zhǔn)備工作后，操作人員按正常停機(jī)處理。根據(jù)診斷結(jié)論，重點(diǎn)對(duì)機(jī)組聯(lián)軸器局部解體檢查發(fā)現(xiàn)，連接壓縮機(jī)高壓缸與低壓缸之間的聯(lián)軸器（半剛性聯(lián)軸器）固定法蘭與內(nèi)齒套的連接螺栓已斷掉三只。復(fù)查轉(zhuǎn)子對(duì)中情況，發(fā)現(xiàn)對(duì)中嚴(yán)重超差，不對(duì)中量大于設(shè)計(jì)要求16倍。同時(shí)發(fā)現(xiàn)連接螺栓的機(jī)械加工和熱處理工藝不符合要求，螺紋根部應(yīng)力集中，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。5.3滑動(dòng)軸承的半速渦動(dòng)和油膜振蕩油膜壓力產(chǎn)生示意圖?圓柱軸承軸頸中心受力后在間隙中的位移?軸頸中心渦動(dòng)的可能形式?油膜對(duì)軸頸的作用按線性理論，油膜對(duì)軸頸的作用可用4個(gè)剛度系數(shù)和4個(gè)阻尼系數(shù)來(lái)表示：利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小診斷意見(jiàn)：機(jī)組在升速過(guò)程中發(fā)生了嚴(yán)重摩擦故障。?兩個(gè)方向互相垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成利用瀑布圖可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動(dòng)原因和阻尼大小軸心位置圖是指轉(zhuǎn)軸在沒(méi)有徑向振動(dòng)情況下軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。消除油膜振蕩的措施有：機(jī)組年度檢修時(shí)，除正常檢查、調(diào)整工作外，還更換了連接壓縮機(jī)高壓缸和低壓缸之間的聯(lián)軸器的連接螺栓，對(duì)軸系的轉(zhuǎn)子對(duì)中情況進(jìn)行了調(diào)整等處理措施：機(jī)組故障原因是轉(zhuǎn)子不平衡，短期內(nèi)不會(huì)迅速惡化。但送專業(yè)廠拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)，一軸套內(nèi)側(cè)（不拆卸轉(zhuǎn)子時(shí)看不到部分）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。檢修后啟動(dòng)機(jī)組透平和壓縮機(jī)低壓缸運(yùn)行正常，而壓縮機(jī)高壓缸振動(dòng)較大（在允許范圍內(nèi)）；軸在軸頸中作偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成一個(gè)軸液流速不馬上下降，則軸頸從油楔中間隙大的地方帶入的油量大于從間隙小的地方帶出的油量。消除油膜振蕩的措施有：生產(chǎn)驗(yàn)證：6個(gè)月后工廠年度大修，更換轉(zhuǎn)子后在機(jī)修車間檢查，轉(zhuǎn)子并不彎曲；不僅密封損壞，而且轉(zhuǎn)子嚴(yán)重偏磨。⑤轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度軸在軸頸中作偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成一個(gè)軸液流速不馬上下降，則軸頸從油楔中間隙大的地方帶入的油量大于從間隙小的地方帶出的油量。由于液體的不可壓縮性，多余的油就推動(dòng)軸頸前進(jìn)，形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相同的渦動(dòng)運(yùn)動(dòng)，渦動(dòng)速度即為油楔本身的前進(jìn)速度。實(shí)際產(chǎn)生渦動(dòng)的頻率約為油膜振蕩軸心軌跡消除油膜振蕩的措施有：增加轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。轉(zhuǎn)子固有頻率越高，產(chǎn)生油膜振蕩的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速也越高；2)選擇合適的軸承形式及其參數(shù)。圓柱軸承制造簡(jiǎn)單，但抗振性最差，橢圓軸承、多油楔軸承次之?？蓛A瓦軸承最好；3)增加軸承比壓，改變進(jìn)油溫度或粘度。如切短軸承長(zhǎng)度，在下瓦中部開(kāi)環(huán)形槽等，國(guó)產(chǎn)300mW汽輪發(fā)電機(jī)組的油膜振蕩是通過(guò)將軸瓦長(zhǎng)度從430mm縮減到320mm以及將原30號(hào)油改用20號(hào)油來(lái)解決的;4)增加外阻尼；5)減小軸承間隙；6)改變進(jìn)油壓力。5.4動(dòng)靜摩擦特征1）振動(dòng)頻帶寬，既有與轉(zhuǎn)速頻率相關(guān)的低頻部分，也有與固有頻率相關(guān)的高次諧波分量，并伴隨有異常噪聲，可根據(jù)振動(dòng)頻譜和聲譜進(jìn)行判別；2)振動(dòng)隨時(shí)間而變。在轉(zhuǎn)速、負(fù)荷工況一定，由于接觸局部發(fā)熱而引起振動(dòng)矢量的變化，其相位變化與旋轉(zhuǎn)方向相反；3)接觸摩擦開(kāi)始瞬間會(huì)引起嚴(yán)重相位跳動(dòng)(大于10°相位變化)。局部摩擦?xí)r，無(wú)論是同步還是異步其軌跡均帶有附加的環(huán)。摩擦?xí)r，軸心軌跡總是反向進(jìn)動(dòng)，即與轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向相反，由于摩擦還可能出現(xiàn)自激振動(dòng)，自激的渦動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)子的一階固有頻率，但渦動(dòng)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。例：某大型透平壓縮機(jī)組，在開(kāi)車啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生異常振動(dòng)，導(dǎo)致無(wú)法升速。其振動(dòng)波形有削波現(xiàn)象；頻譜