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1、第六章 旋转机械故障诊断1 1对转子不平衡(pnghng)故障的处理措施平衡(pnghng)技术刚性转子静平衡(pnghng)动平衡(pnghng)单面平衡(pnghng)双面平衡(pnghng)第一页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2 2转子(zhun z)平衡的方法和设备 刚性性转子子 挠性性转子子 静静平衡平衡 影影响响系系数数法。法。单面平衡面平衡 振型平衡法（模振型平衡法（模态平衡平衡法）。法）。双双面平衡。面平衡。其他其他综合方法。合方法。平衡平衡设备 平衡机：平衡机：专用用(zhunyng)(zhunyng)、通用，硬支承、通用，硬支承、软支承，支承，卧卧式、式、立式，机立式
2、，机电式、式、计算机化，等。算机化，等。现场平衡：平衡平衡：平衡仪 其他其他设备：平行：平行导轨、滚轮架、平衡架、平衡摇架等。架等。第二页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断3 3oCoWC静平衡的布置(bzh)W水平水平(shupng)导轨导轨滚轮滚轮(gnln)架架水平导轨转子转子滚轮架第三页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断4 4刚性(n xn)转子的单面平衡：影响系数法1.选择选择(xunz)加重平面、选择加重平面、选择(xunz)测测点。点。2.测得原始振动测得原始振动A0(幅值和相位幅值和相位)。3.在平衡平面内加试重在平衡平面内加试重Q，测得振动，测得振动A14.计算影响系数计
3、算影响系数5.按下式求得校正按下式求得校正(jiozhng)质量质量P。幅值幅值相位相位转速转速A 第四页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断5 5旋转机械的相位检测旋转机械的相位指基频信号相对于转轴上某一确定标记的相位差标记可以是键槽或是反光(fngung)片，获取键相脉冲信号相位有四种取值方法正峰点相位负峰点相位正斜率过零相位负斜率过零相位第五页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断6 6单面平衡(pnghng)的作图解法 作A0和A1，求其差为A1-A0。量A1-A0 和 A0之间的夹角为。把试重Q 按 的方向转动一 角，此即为校正重的正确(zhngqu)方位。校正重 P 的大小为：KoQ
4、P相角正相角正A0A1A1-A0o相角正相角正第六页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断7 7单面平衡(pnghng)的作图解法第七页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断8 8不平衡向两个平面(pngmin)的分解 刚性转子的刚性转子的任意任意(rny)不不平衡可平衡可以向两个平面以向两个平面内分解。内分解。故刚性转子故刚性转子都可以用两个都可以用两个校正质量来达校正质量来达到平衡。到平衡。第八页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断9 9双面平衡(pnghng)的布置和方法幅值幅值相位相位转速转速A B I II A B 1.测原始振动测原始振动A0，B0。2.平面平面(pngmin)I 内加
5、试重内加试重Q1，测得振动，测得振动A1，B1。3.计算影响系数计算影响系数4.平面平面II 内加试重内加试重Q2，测得振动，测得振动(zhndng)A2，B2。5.计算影响系数计算影响系数6.按下式求得校正质量按下式求得校正质量P1，P2。第九页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1010例题(lt)已知m1=m2=10A0=2+3i;A1=i;A2=4;B0=2;B1=1+i;B2=3+i求第十页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1111现场动平衡针对整个系统的平衡试重的方向选择相位的测量(cling)互谱、互相关评价某种平衡方法的原则平衡精度高平衡时，开车次数少。校正质量数目少，总质量
6、小。测试仪器和设备较少。对操作者的技术水平没有过高的要求。第十一页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1212利用影响系数法进行现场平衡的影响因素振动信号的质量测点上所测取的振动值应该是由转子不平衡所产生的，而实际信号中还有其它因素产生的振动响应(xingyng)。测量时应尽量保证振动信号的质量，包括选择对不平衡振动敏感点及采用滤波排噪等方法。转子的刚性程度实际转子不可能是绝对的刚性的，而柔性的存在会使转子在不同转速下具有不同的不平衡状态，这样会因加试重时转速的不一致等因素，而使所求得影响系数具有误差系统的线性程度若不平衡质量与振动值之间的线性关系较差，则不容易确定试重与测点振动值之间的对应程
7、度，而且振动值的相位关系对非线性反应更为灵敏。第十二页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1313旋转机械典型(dinxng)故障分析转子不平衡(pnghng)的故障机理与诊断不对中故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断旋转失速与喘振故障机理与诊断动静件摩擦的故障机理与诊断转子支承部件松动的故障机理与诊断转轴裂纹的故障机理与诊断第十三页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1414据美国MONSANTO石化公司统计，旋转机械故障的 5060%是由转子不对中引起的。转子不对中的类型轴承不对中：轴颈在轴承中偏斜轴系不对中：各转子不处在同一直线上平行不对中：轴线(zhu xin)平行位移角度不对中：轴
8、线(zhu xin)交叉成一角度综合不对中：轴线(zhu xin)位移且交叉旋转旋转(xunzhun)机械故机械故障诊断障诊断转子不对中转子不对中e(a)平行不对中(b)角度不对中(c)综合不对中第十四页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1515造成不对中的原因安装误差管道应变影响温度变化热变形基础沉降不均危害(wihi)滚动轴承振动噪声过度磨损“卡死”滑动轴承油膜承载失稳半速涡动油膜振荡严重时油膜破裂而烧损轴瓦旋转旋转(xunzhun)机械故机械故障诊断障诊断转子不对中转子不对中不对中的危害(wihi)-热像图30,000 out平行10,000/inch out角1,000/inch o
9、ut角不对中62 F105 F0对中第十五页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1616旋转机械旋转机械(jxi)故障诊故障诊断断转子不对中转子不对中不同的联轴器具有不同的故障(gzhng)机理大型(dxng)高速旋转机械，常用齿式联轴器中、小设备多采用固定式刚性联轴器平行不对中角不对中综合不对中平行不对中角不对中综合不对中第十六页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1717齿式联轴器平行(pngxng)不对中在K点的线速度在K点的角速度ABww第十七页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1818wwwwB齿式联轴器平行(pngxng)不对中ABwwMBOMB OOMBOMMBO从图中可以看出
10、，半联轴器旋转半圈，而中间齿套旋转一圈，即从图中可以看出，半联轴器旋转半圈，而中间齿套旋转一圈，即中间中间(zhngjin)齿套齿套O的运动的运动方程为：方程为：中间中间(zhngjin)齿套的这种运动向转子系统施加的激振力为：齿套的这种运动向转子系统施加的激振力为：第十八页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断1919齿式联轴器平行(pngxng)不对中 激振力与不对中量激振力与不对中量 D 和质量和质量 m 成正比成正比 激振力随转速变化激振力随转速变化(binhu)的因子为的因子为 4w2，这说明不对中对转，这说明不对中对转速的敏感程度比不平衡对转速的敏感程度要大速的敏感程度比不平衡对转速
11、的敏感程度要大4倍。倍。不平衡不平衡(pnghng)时时的幅频响应函的幅频响应函数数第十九页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2020刚性联轴器平行不对中两半联轴节旋转时，在螺栓力作用下有把偏移的两轴中心拉到一起的趋势PO1=PS,PO2e,O1SPO2SO2=PO2-PO1=ecost若两半联轴节尺寸和材料相同(xin tn)，则PO1受压缩、PO2受拉伸，两者变形量近似相等=SO2/2=ecost/2设刚度为K，则F=K=Kecost/2第二十页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2121刚性联轴器平行不对中将F进行分解Fy前一项不随时间而变化，力图把两个联轴节的不对中量缩小Fy后一项与
12、Fx，是随转速而变化的两倍频激振力，即：联轴节每旋转一周，径向力交变两次不对中方向上的一对螺钉，当螺钉拉紧时，一个(y)受拉、一个(y)受压。旋转过程中，每转180，拉压状态交变一次，旋转一周，交变两次，使轴在径向上产生两倍频振动。第二十一页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2222转子不对中的故障特征振动的振幅与转子的负荷有关负荷越大、振幅越大不对中故障对转子的激振力随转速的升高而加大激励力与不对中量成正比轴系具有过大的不对中量时，转子在运动中产生(chnshng)附加径向力和附加轴向力，使转子产生(chnshng)异常振动平行不对中主要引起径向振动角度不对中主要引起轴向振动振动频率径向振
13、动以工频的2倍频为主，也有1倍频的成分轴向振动以工频的1倍频为主，也有2x，3x。第二十二页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2323转子不对中的故障特征振动幅值平行不对中：振动频谱中2x幅值超过1x幅值的50角不不对中：轴向2x或3x幅值约是1x转频幅值的30502x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构联轴节两侧轴承振动的相位差平行不对中，径向振动差180角度(jiod)不对中，轴向振动差180轴心轨迹：香蕉形、8字形、外圈中产生一个内圈第二十三页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2424平行不对中的故障(gzhng)特征角度(jiod)不对中的故障特征第二十四页，共30页。
14、第六章 旋转机械故障诊断2525不对中故障，除了1x，2 x频率(pnl)外，还会出现3x倍频第二十五页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2626诊断实例某透平压缩机组检修后启动时，高压缸振动较大；机组运行一周后压缩机高压缸振动突然加剧(jij)，测点4、5的径向振动增大，其中测点5的振动值增加两倍，测点6轴向振动加大；又运行两周后，测点5的振动值又突然增加一倍，超过设计允许值，振动剧烈旋转旋转(xunzhun)机械故障机械故障诊断诊断转子不对中转子不对中机组(jz)布置示意图第二十六页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2727诊断(zhndun)实例旋转机械旋转机械(jxi)故障诊断故障
15、诊断转子不对中转子不对中异常(ychng)振动特征测点测点5 5的振动波形畸变的振动波形畸变为基频与倍频的叠加为基频与倍频的叠加波形，频谱中波形，频谱中2 2倍频谱倍频谱具有较大幅值具有较大幅值双椭圆复合轨迹双椭圆复合轨迹轴向振动变大轴向振动变大不平衡的频谱不平衡的频谱第二十七页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2828诊断实例诊断意见压缩机高压缸和低压缸之间转子对中不良，联轴器发生故障生产验证高、低压缸之间的联轴器固定法兰与内齿套的连接螺栓已断掉三只对中严重超差，不对中量大于设计要求16倍对螺栓断面进行电镜分析，断面为沿晶断裂、并有局部韧窝组织。联接螺栓的机械加工和热处理工艺不符合要求，螺
16、纹根部产生应力集中(jzhng)，而且热处理后未进行正火处理，金相组织为淬火马氏体，螺栓在拉应力作用下脆性断裂。旋转旋转(xunzhun)机械故机械故障诊断障诊断转子不对中转子不对中第二十八页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断2929小结(xioji)旋转旋转(xunzhun)机械故机械故障诊断障诊断转子不对中转子不对中转子不对中故障原因转子不对中故障原因(yunyn)与治理措施与治理措施序号故障原因分类故障原因处理措施1设计原因1）对工作状态下热膨胀量计算不准2）对介质压力、真空度变化对机壳的影响计算不准3）给出的冷态对中数据不准1）核对设计给出的冷态对中数据2）按技术要求检查调整轴承对中3）检查热态膨胀是否受限4）检查保温是否完好5）检查调整基础沉降2制造原因1）材质不均，造成热膨胀3安装维修1）冷态对中数据不符合要求2）检修失误造成热态膨胀受阻3）机壳保温不良，热胀不均匀4操作运行1）超负荷运行2）介质温度偏离设计值5状态劣化1）机组基础或基座沉降不均匀2）基础滑板锈蚀，热胀受阻3）机壳变形第二十九页，共30页。第六章 旋转机械故障诊断3030谢 谢！第三十页，共30页。