旋转机械故障诊断课件

旋转机械故障诊断技术旋转机械故障诊断技术l旋旋转机械振机械振动及故障概述及故障概述l旋旋转机械典型故障分析机械典型故障分析l小小结旋旋转转机械故障机械故障诊诊断技断技术术旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l何何谓旋旋转机械机械n主要运动由旋转运动来完成的机械汽轮机、离心式压缩机、水泵、风机、电动机n核心：转轴组件转子、轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器滑动轴承、滚动轴承支座、定子、机座密封、密封装置旋旋转转机械振机械振动动及故障概述何及故障概述何谓谓旋旋转转机械机械旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l振振动的分的分类n横向振横向振动：振动发生在包括转轴的横向xoy平面内，大多数故障所激发的振动为此类振动n轴向振向振动：振动发生在转轴轴线z方向上，某些故障如不对中将会激发轴向振动n扭扭转振振动：沿转轴轴线发生的扭振，多盘转子的柔性轴将会产生扭振产生扭转振动的根本原因是旋转机械的主主动力矩与力矩与负荷反荷反力矩之力矩之间失去平衡失去平衡，致使合成扭矩的方向来回变化。扭振具有极大的破坏性：扭应力发生变化、轴的疲劳损伤增大旋旋转转机械振机械振动动及故障概述振及故障概述振动动的分的分类类旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l旋旋转机械故障原因分机械故障原因分类n设计原因设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动/自激振动结构不合理，应力集中设计工作转速接近或落入临界转速区热膨胀量计算不准，导致热态不对中n制造原因零部件加工制造不良，精度不够零件材质不良，强度不够，制造缺陷转子动平衡不符合技术要求旋旋转转机械振机械振动动及故障概述旋及故障概述旋转转机械故障原因分机械故障原因分类类旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l旋旋转机械故障原因分机械故障原因分类n安装/维修的原因机械安装不当，零部件错位，预负荷大轴系对中不良机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当转子长期放置不当，改变了动平衡精度n操作运行的原因工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值转速接近或落入临界转速区润滑或冷却不良启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过长旋旋转转机械振机械振动动及故障概述旋及故障概述旋转转机械故障原因分机械故障原因分类类旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l旋旋转机械故障原因分机械故障原因分类n机器劣化的原因长期运行，转子的挠度增大或动平衡劣化转子局部损坏、脱落或产生裂纹零部件磨损、点蚀或腐蚀配合面受力劣化、产生过盈不足或松动等，破坏了配合的性质和精度机器基础沉降不均匀，机器壳体变形旋旋转转机械振机械振动动及故障概述旋及故障概述旋转转机械故障原因分机械故障原因分类类旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l临界界转速速n当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，即所谓临界转速nJeffcott单转子模型说明，只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子的振幅会降下来。n转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。n效率高、重量轻的高速转子日益普遍。yxz0最简单的转子系统旋旋转转机械振机械振动动及故障概述及故障概述临临界界转转速速yxz0最最简单简单的的转转子系子系统统转子的临界转速转子的临界转速l临界界转速速n转子在临界转速下会发生剧烈振动n临界转速数值上一般等于转子横向振动的固有频率。n临界转速的大小决定于转子的结构（质量和刚度的分布）和轴承的结构(边界条件)。n一个实际的转子往往有很多阶临界转速，从低到高依次称为第一阶、第二阶、第三阶等n每一阶临界转速下，转子有一个相对应的振型。n临界转速的数值可以用计算法求得，或用实验法测得。转转子的子的临临界界转转速速临临界界转转速速单圆盘转子的临界转速单圆盘转子的临界转速re A O 01r/ecC A m O O k y x 由上式中解出x和y,并求得振幅r。圆盘惯性力圆盘惯性力 轴弹性力轴弹性力 偏心的离心力偏心的离心力转子几何中心的运动称为“涡动涡动”或“进动进动”，与同向，正进动正进动单圆盘转单圆盘转子的子的临临界界转转速速re A O 01r/ecC A 单转子的临界转速和振型单转子的临界转速和振型l单转子的子的临界界转速和振型速和振型650MW发电机转子 n1=604 r/minn2=1840 r/minn3=4651 r/min多自由度转子有多个临界转速和相应的振型多自由度转子有多个临界转速和相应的振型单转单转子的子的临临界界转转速和振型速和振型单转单转子的子的临临界界转转速和振型速和振型650MWn1=转子的振型转子的振型l了解振型了解振型对设备故障故障诊断具有断具有实际意意义n由振型可见，即使所选择的测点彼此相距很近，各点之间所测得的实际振动可能有很大的差别n轴承部位不一定是振动最大的部位n在选择测点时，要避免将测点设置在节点上n利用振型找出振动最大的位置，对实测数据进行正确的分析转转子的振型了解振型子的振型了解振型对设备对设备故障故障诊诊断具有断具有实际实际意意义义转子的临界转速转子的临界转速l影响影响临界界转速的因素速的因素n支承刚度只有在支承完全不变形的条件下，支点才会在转子运动过程中保持不动。考虑支承的弹性变形时，就相当于弹簧与弹性转轴相串联。支承与弹性转轴串联后，总的弹性刚度要低于转轴本身的弹性刚度，使转子的临界界转速降低速降低。n回转力矩转子的轴线与支点的连线有夹角，会产生回转力矩，也称陀螺力矩。正正进动时，回转力矩可以提高转子的刚度，临界界转速增大；速增大；反进动时，降低转子的刚度，临界界转速减小速减小n组合转子组合系统中各转子的各阶临界转速高于高于单个转子转转子的子的临临界界转转速影响速影响临临界界转转速的因素速的因素支承刚度对临界转速的影响支承刚度对临界转速的影响 软 支承刚度 硬临界转速 0K支承刚度降低，临界转速随之下降；反之亦然。振型也随之变化。支承刚度对临界转速的影响，在不同支承刚度范围内是很不同的。支承支承刚刚度度对临对临界界转转速的影响速的影响 软软 回转效应对临界转速的影响回转效应对临界转速的影响 回转效应是旋转物体的惯性的表现，它增加轴的刚性，回转效应是旋转物体的惯性的表现，它增加轴的刚性，故提高转子的临界转速。故提高转子的临界转速。有悬臂的转子上，回转效应表现得较明显。有悬臂的转子上，回转效应表现得较明显。此园盘轴线方向不此园盘轴线方向不变，没有回转效应变，没有回转效应此园盘轴线方向变化，此园盘轴线方向变化，回转效应增加轴的刚性回转效应增加轴的刚性回回转转效效应对临应对临界界转转速的影响速的影响 回回转转效效应应是旋是旋转转物体的物体的惯惯性的表性的表现现，它，它多转子轴系的临界转速和振型多转子轴系的临界转速和振型200MW汽轮发电机组汽轮发电机组高压转子 中压转子 低压转子 发电机转子 多跨转子轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。全长30余米，共有7个轴承。多多转转子子轴轴系的系的临临界界转转速和振型速和振型200MW汽汽轮发电轮发电机机组组高高压转压转子子 中中多转子轴系的临界转速和振型多转子轴系的临界转速和振型200MW汽轮发电机组轴系汽轮发电机组轴系 发电机转子型n1=1002 r/min中压转子型n2=1470 r/min高压转子型n3=1936 r/min低压转子型n4=2014 r/min发电机转子型n5=2678 r/min高压转子 中压转子 低压转子 发电机转子 轴系各阶振型中，一般有一个转子起主导作用轴系各阶振型中，一般有一个转子起主导作用。多多转转子子轴轴系的系的临临界界转转速和振型速和振型200MW高高压转压转子子 中中压转压转子子 多转子轴系的临界转速和振型多转子轴系的临界转速和振型200MW汽轮发电机组轴系汽轮发电机组轴系轴系的各阶临界转速高高于相应的单转子的临界转速。弹性支承转子的临界转速低低于刚性支承转子的临界转速。多多转转子子轴轴系的系的临临界界转转速和振型速和振型200MW汽汽轮发电轮发电机机组轴组轴系系轴轴系的各系的各旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l转子系子系统分分类n刚性转子系统：工作转速在一阶临界转速以下一阶临界转速：转子系统有多个自振频率，当转速逐渐增大到横向振动的一阶自振频率时，将发生一阶共振，所对应的转速称为一阶临界转速判别依据：一般工作频率100Hz的机械系统属于柔性转子系统振动特点：振振动频率（自激振率（自激振动）工作工作频率率，并与一阶横向自振频率有关自激振动：振动过程中，由于系统内部不断有能量输入而产生的共振现象，在设备诊断中又称为亚同步振动旋旋转转机械振机械振动动及故障概述及故障概述转转子系子系统统分分类类旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l两种两种转子系子系统振振动特点比特点比较强迫振动（刚性系统）自激振动（柔性系统）激振原因由于外部激振力或激振位移引起的在振动过程中，由于系统内部有能量输入而引起的。频率与工作频率的关系振动频率与工作频率同步振动频率一般低于共振频率频率与转速变化的关系振动频率随转速之变化而变化，呈比例关系。振动频率在一定范围内可能存在某种比例关系，但超过一定范围后则主要与转子的一阶自振频率有关振幅与转速变化的关系振幅随转速之增加而增加，达到临界转速时振幅出现峰值，然后则随转速之增加而减小，趋于某定值。随转速的变化振幅有突发变化的可能（增大或减小）阻尼的影响阻尼对临界转速无影响，但对共振峰的高低有较大影响。对频率及振幅影响不大旋旋转转机械振机械振动动及故障概述两种及故障概述两种转转子系子系统统振振动动特点比特点比较较强强迫振迫振动动（刚刚性性旋转机械振动及故障概述旋转机械振动及故障概述l旋旋转机械故障分机械故障分类旋旋转转机械振机械振动动及故障概述旋及故障概述旋转转机械故障分机械故障分类类旋转机械故障诊断技术旋转机械故障诊断技术l旋旋转机械振机械振动及故障概述及故障概述l旋旋转机械典型故障分析机械典型故障分析l小小结旋旋转转机械故障机械故障诊诊断技断技术术旋转机械典型故障分析旋转机械典型故障分析l转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊断断l不不对中故障机理与中故障机理与诊断断l油膜油膜轴承的故障机理与承的故障机理与诊断断l旋旋转失速与喘振故障机理与失速与喘振故障机理与诊断断l动静件摩擦的故障机理与静件摩擦的故障机理与诊断断l转子支承部件松子支承部件松动的故障机理与的故障机理与诊断断l转轴裂裂纹的故障机理与的故障机理与诊断断旋旋转转机械典型故障分析机械典型故障分析转转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊诊断断转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障原因分析故障原因分析n制造时几何尺寸不同心、材质不均n安装方式不好，如用斜键等n轴水平放置太久，或受热不均，造成永久或暂时变形n工作中的液、固杂质或腐蚀，使转子不对称磨损或不对称沉积n零件配合过松，旋转时间隙变大，造成偏心旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障原因分析旋断故障原因分析旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不转子不平衡故障转子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因转子转子机械损伤机械损伤污染物堆积污染物堆积轴弯曲轴弯曲轴孔偏离中心轴孔偏离中心风扇风扇机械损伤机械损伤污染物堆积污染物堆积轴孔偏离中心轴孔偏离中心齿轮齿轮机械损伤机械损伤轴孔偏离中心轴孔偏离中心转转子不平衡故障不平衡的原因子不平衡故障不平衡的原因转转子子风风扇扇齿轮齿轮转子不平衡故障转子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因滑轮滑轮/槽轮槽轮机械损伤机械损伤琐丝太大琐丝太大轴孔偏离中心轴孔偏离中心飞轮机械损伤偏心偏心孔轴孔偏离中心轴轴弯曲不规则不规则加工转转子不平衡故障不平衡的原因滑子不平衡故障不平衡的原因滑轮轮/槽槽轮飞轮轴轮飞轮轴转子不平衡故障转子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因叶轮叶轮机械损伤机械损伤腐蚀腐蚀联轴器联轴器机械损伤机械损伤轴孔偏离中心轴孔偏离中心电气绕组电气绕组铜线分布不均铜线分布不均转转子不平衡故障不平衡的原因叶子不平衡故障不平衡的原因叶轮联轴轮联轴器器电电气气绕组绕组转子不平衡故障转子不平衡故障不平衡的原因不平衡的原因铸造缺陷铸造缺陷热膨胀热膨胀由于每个部件的由于每个部件的热膨胀率不同影热膨胀率不同影响转子平衡响转子平衡轴孔太大轴孔太大转转子不平衡故障不平衡的原因子不平衡故障不平衡的原因铸铸造缺陷造缺陷热热膨膨胀轴胀轴孔太大孔太大转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l不平衡的种不平衡的种类n按发生不平衡的过程分原始不平衡渐发性不平衡突发性不平衡n按机理可分为：静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断不平衡的种断不平衡的种类类旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断刚性转子不平衡的形式刚性转子不平衡的形式静不平衡 离心惯性力系有离心惯性力系有合力动不平衡动不平衡 =静不平衡 +偶不平衡离心惯性力系合成为一合力合力和一合力偶合力偶 偶不平衡偶不平衡 离心惯性力系有合力偶合力偶旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断刚刚性性转转子不平衡的形式静不平衡子不平衡的形式静不平衡动动不平衡不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障机理故障机理n如下图所示单盘转子系统，由于质心与旋转中心不重合而产生不平衡n交变的力(方向、大小周期性变化)会引起振动n转子转动一周，离心力方向改变一次，因此不平衡振动的频率与转速相一致。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡F（t）te c(a)转子系统MFsint y(t)ck(b)振动模型转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障机理旋断故障机理旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l无阻尼无阻尼时，O、O、G三点成一直三点成一直线l实际转子子总存在阻尼存在阻尼n工作介质、轴承油膜的黏性阻尼黏性阻尼，滑动面之间的摩擦阻尼摩擦阻尼，轴材料不完全弹性的内摩擦阻尼内摩擦阻尼，转子轴承系统因变形能耗产生的结构阻尼构阻尼n阻尼力与速度成正比，力的方向与速度方向相反旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断旋断旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l不平衡故障的振不平衡故障的振动机理机理旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡设：偏心距e，转子质量M，轴刚度k，阻尼系数c，转速n（r/min），角速度=2n/60，离心力F=Me2，分解为两方向的力为：两力相差90，振动方程式为：归一化后：其中：阻尼系数自振频率 ；激振频率 。转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断不平衡故障的振断不平衡故障的振动动机理旋机理旋转转机械故障机械故障诊诊断断转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障机理故障机理旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡上式的通解为：公式第一部分为瞬态解，是衰减的自由振动，很快消失；公式第二部分为稳态解，是强迫振动：其中：转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障机理旋断故障机理旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障机理故障机理旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡H()-幅频响应函数，表示振幅Y随频率比/n的变化而变化的放大系数，当/n 1时出现共振峰；()-相频响应函数，当/n 1时出现节点。转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障机理旋断故障机理旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l阻尼阻尼对转子子临界界转速的影响速的影响n阻尼对临界转速无影响，但对共振峰的高低有较大影响。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡不敏感转子不敏感转子阻尼小阻尼小阻尼大阻尼大转速转速振振幅幅转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断阻尼断阻尼对转对转子子临临界界转转速的影响旋速的影响旋转转机械故障机械故障转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l转子不平衡故障的子不平衡故障的频谱特征特征n振动幅值与转速平方成正比n工频的1倍频能量较大n同一平面x,y振动相位差90l转子不平衡故障的子不平衡故障的时域特征域特征n呈现为类似简谐振动的波形n由于其他振动信号源（松动、不动中、轴承磨损、噪声）的影响，实际的信号不会是标准的正弦波旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断转转子不平衡故障的子不平衡故障的频谱频谱特征旋特征旋转转机械故障机械故障转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l轴心心轨迹迹n转子轴心点相对于轴承座运动而形成的轨迹n正向进动：轴转向与轴心轨迹转向一致不平衡、不对中、油膜失稳产生的亚同步涡动、内摩擦激发的涡动等n逆向进动：轴转向与轴心轨迹转向相反干摩擦等少数情况下发生l转子不平衡的子不平衡的轴心心轨迹迹n轴在各个方向上刚度有差别，所以转子轴心轨迹通常为椭圆n从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断轴轴心心轨轨迹旋迹旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l转子不平衡与子不平衡与转速的关系速的关系n当n后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当接近n时，发生共振，振幅具有最大峰值n当工作转速一定时，相位稳定旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转子不平衡的主要特征转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断转转子不平衡与子不平衡与转转速的关系旋速的关系旋转转机械故障机械故障诊诊转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障特征故障特征n原始不平衡、渐变不平衡、突发不平衡旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障特征旋断故障特征旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l故障特征故障特征n静不平衡、力偶不平衡的幅值谱相似n静不平衡转子两侧轴承的振动相位相同n力偶不平衡转子两侧轴承的振动相位相反旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断故障特征旋断故障特征旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平衡子不平衡转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l诊断断实例例1n某大型离心式压缩机组蒸汽透平经检修更换转子后，机组启动时发生强烈振动。压缩机两端轴承处径向振幅达到报警值，机器不能正常运行。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡压缩机振动特征转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例1旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平子不平转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l诊断断实例例1n振动特征分析振动大小随转速升降变化明显时域波形为正弦波轴心轨迹为椭圆振动相位稳定，为同步正进动频谱中能量集中于1频，有突出的峰值，高次谐波分量较小n诊断意见：强烈振动的原因是振动不平衡n处理措施：监护运行n生产验证在加强监测的前提下维持运行，其振动趋势稳定，没有增大的趋势维持运行一个大修周期后，下次大修发现动平衡严重超标原因：原因：转子子库存存时间较长，转子子较重，未按重，未按规定周期定周期盘转旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例1旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平子不平转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l诊断断实例例2n某52万吨/年尿素装置CO2压缩机组低压缸转子，大修后开车振动值正常，但在线监测系统发现其振动值有逐步增大的趋势。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡CO2压缩机渐变不平衡振动特征转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例2旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平子不平转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l诊断断实例例2n振动特征分析时域波形为正弦波频谱图中，以1频为主分析其矢量域图，相位有一缓慢变化n诊断意见：故障原因为渐变不平衡，是由于转子流道结垢或局部腐蚀造成的n处理措施：监护运行n生产验证6个月后大修时检查到转子并不弯曲目测无结垢和腐蚀现象拆卸检查后发现一轴套内侧发生局部严重腐蚀，导致转子不平衡质量逐渐增大旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例2旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不平子不平转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l转子不平衡故障的特征小子不平衡故障的特征小结n主要表现为径向振动n振动能量主要集中在工频的1倍频n振动幅值随转速升高而迅速增大n振动幅值不随负荷的增大而增大n同一平面X、Y方向振动相位差90n会引起地基的不均匀沉降旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断转转子不平衡故障的特征小子不平衡故障的特征小结结旋旋转转机械故障机械故障转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l转子不平衡故障的子不平衡故障的诊断断n改变转速，做瀑布图旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断转转子不平衡故障的子不平衡故障的诊诊断旋断旋转转机械故障机械故障诊诊断断转子不平衡故障机理与诊断转子不平衡故障机理与诊断l转子不平衡故障的子不平衡故障的诊断断n机器出现不平衡故障的同时，常常还伴有其他的问题，如：不对中、松动等。n其他类的故障也会引起工频1倍频的振动能量n在给出结论前，需要进行综合分析旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不平衡转子不平衡转转子不平衡故障机理与子不平衡故障机理与诊诊断断转转子不平衡故障的子不平衡故障的诊诊断旋断旋转转机械故障机械故障诊诊断断转子不平衡故障转子不平衡故障l对转子不平衡故障的子不平衡故障的处理措施理措施n平衡技术l刚性性转子子n静平衡n动平衡单面平衡双面平衡转转子不平衡故障子不平衡故障对转对转子不平衡故障的子不平衡故障的处处理措施理措施转子平衡方法转子平衡方法oCoWC静平衡的布置静平衡的布置W水平导轨水平导轨滚轮架滚轮架水平导轨转子转子滚轮架转转子平衡方法子平衡方法oCoWC静平衡的布置静平衡的布置W水平水平导轨滚轮导轨滚轮架水平架水平导轨转导轨转现场动平衡技术现场动平衡技术l刚性性转子的子的单面平衡：影响系数法面平衡：影响系数法1.选择加重平面、选择测点。选择加重平面、选择测点。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.计算影响系数计算影响系数5.按下式求得校正质量按下式求得校正质量P。幅值幅值相位相位转速转速A 现场动现场动平衡技平衡技术刚术刚性性转转子的子的单单面平衡：影响系数法面平衡：影响系数法1.选择选择加重平面加重平面现场动平衡技术现场动平衡技术l旋旋转机械的相位机械的相位检测n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n标记可以是键槽或是反光片，获取键相脉冲信号n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现场动现场动平衡技平衡技术术旋旋转转机械的相位机械的相位检测检测现场动平衡技术现场动平衡技术单面平衡的作图解法单面平衡的作图解法 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方位。校正重 P 的大小为：KoQP相角正相角正A0A1A1-A0o相角正相角正现场动现场动平衡技平衡技术单术单面平衡的作面平衡的作图图解法解法 作作A0和和A1，求其差，求其差单面平衡的作图解法单面平衡的作图解法单单面平衡的作面平衡的作图图解法解法现场动平衡技术现场动平衡技术不平衡向两个平面的分解不平衡向两个平面的分解 刚性转子的刚性转子的任意不平衡可任意不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。现场动现场动平衡技平衡技术术不平衡向两个平面的分解不平衡向两个平面的分解 刚刚性性转转子的子的现场动平衡技术现场动平衡技术双面平衡的布置和方法双面平衡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I 内加试重内加试重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。现场动现场动平衡技平衡技术术双面平衡的布置和方法幅双面平衡的布置和方法幅值值相位相位转转速速A B I I现场动平衡技术现场动平衡技术l现场动平衡平衡n针对整个系统的平衡n试重的方向选择n相位的测量互谱、互相关l评价某种平衡方法的原价某种平衡方法的原则n平衡精度高n平衡时，开车次数少。n校正质量数目少，总质量小。n测试仪器和设备较少。n对操作者的技术水平没有过高的要求。现场动现场动平衡技平衡技术现场动术现场动平衡平衡现场动平衡技术现场动平衡技术l利用影响系数法利用影响系数法进行行现场平衡的影响因素平衡的影响因素n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，而实际信号中信号中还有其它因素有其它因素产生的振生的振动响响应。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。n转子的刚性程度实际转子不可能是绝对的刚性的，而柔性的存在会使柔性的存在会使转子子在不同在不同转速下具有不同的不平衡状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n系统的线性程度若不平衡质量与振动值之间的线性关系性关系较差差，则不容易确定试重与测点振动值之间的对应程度，而且振动值的相位关系对非线性反应更为灵敏。现场动现场动平衡技平衡技术术利用影响系数法利用影响系数法进进行行现场现场平衡的影响因素平衡的影响因素旋转机械典型故障分析旋转机械典型故障分析l转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊断断l不不对中故障机理与中故障机理与诊断断l油膜油膜轴承的故障机理与承的故障机理与诊断断l旋旋转失速与喘振故障机理与失速与喘振故障机理与诊断断l动静件摩擦的故障机理与静件摩擦的故障机理与诊断断l转子支承部件松子支承部件松动的故障机理与的故障机理与诊断断l转轴裂裂纹的故障机理与的故障机理与诊断断旋旋转转机械典型故障分析机械典型故障分析转转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊诊断断不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l据美国据美国MONSANTO石化公司石化公司统计，旋，旋转机械故障的机械故障的 5060%是由是由转子不子不对中引起的。中引起的。l转子不子不对中的中的类型型n轴承不对中：轴颈在轴承中偏斜n轴系不对中：各转子不处在同一直线上平行不对中：轴线平行位移角度不对中：轴线交叉成一角度综合不对中：轴线位移且交叉旋转机械故障诊断旋转机械故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)综合不对中不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断据美国断据美国MONSANTO石化公司石化公司统计统计，旋，旋转转不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l造成不造成不对中的原因中的原因n安装误差n管道应变影响n温度变化热变形n基础沉降不均l危害危害n滚动轴承振动噪声过度磨损“卡死”n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机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中不对中的危害不对中的危害-热像图热像图30,000 out平行10,000/inch out角1,000/inch out角不对中62 F105 F0对中不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断造成不断造成不对对中的原因旋中的原因旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不不对中故障机理不对中故障机理l齿式式联轴器平行不器平行不对中中不不对对中故障机理中故障机理齿齿式式联轴联轴器平行不器平行不对对中中不对中故障机理不对中故障机理l刚性性联轴器平行不器平行不对中中n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nPO1=PS,PO2e,O1SPO2nSO2=PO2-PO1=ecostn若两半联轴节尺寸和材料相同，则PO1受压缩、PO2受拉伸，两者变形量近似相等=SO2/2=ecost/2n设刚度为K，则F=K=Kecost/2不不对对中故障机理中故障机理刚刚性性联轴联轴器平行不器平行不对对中中不对中故障机理不对中故障机理l刚性性联轴器平行不器平行不对中中n将F进行分解nFy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nFy后一项与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n不对中方向上的一对螺钉，当螺钉拉紧时，一个受拉、一个受压。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。不不对对中故障机理中故障机理刚刚性性联轴联轴器平行不器平行不对对中中不对中故障机理不对中故障机理l角度不角度不对中中n螺栓拉力作用下，两半联轴节中存在一个弯矩，力图减小两轴中心线的交角n轴旋旋转一周，弯矩作用方一周，弯矩作用方向交向交变一次一次，弯矩施加于轴的弯曲变形也每周变化一次，由此引起工工频振振动n上侧螺孔旋转到下侧时，螺孔距离增大，拉伸力变化一次。联轴节带着轴发生轴向蹿动，振动频率为转速频率n下侧螺孔转到上侧时，螺孔距离变小，拉紧力减弱，不存在迫使轴产生轴向蹿动的力不不对对中故障机理角度不中故障机理角度不对对中中不对中故障不对中故障l转子不子不对中的故障特征中的故障特征n振动的振幅与转子的负荷有关负荷越大、振幅越大n不对中故障对转子的激励力随转速的升高而加大激励力与不对中量成正比n轴系具有过大的不对中量时，转子在运动中产生附加径向力和附加轴向力，使转子产生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n振动频率径向振动以工频的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。不不对对中故障中故障转转子不子不对对中的故障特征中的故障特征不对中故障不对中故障l转子不子不对中的故障特征中的故障特征n振动幅值振动频谱中2x幅值超过1x幅值约50时，常常说明是径向不对中。2x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构。2X幅值接近1X幅值是常见的，尤其是平行不对中严重时。轴向2x或3x幅值约是1x转数频率幅值的30到50时，说明是角向不对中。n联轴节两侧轴承振动的相位差平行不对中，径向振动差180角度不对中，轴向振动差180n轴心轨迹：香蕉形、8字形、外圈中产生一个内圈不不对对中故障中故障转转子不子不对对中的故障特征中的故障特征不对中故障不对中故障l平行不平行不对中的故障特征中的故障特征不不对对中故障平行不中故障平行不对对中的故障特征中的故障特征不对中故障不对中故障l角度不角度不对中的故障特征中的故障特征不不对对中故障角度不中故障角度不对对中的故障特征中的故障特征不对中故障不对中故障l不不对中故障，除了中故障，除了1x，2 x频率外，率外，还会出会出现3x倍倍频不不对对中故障不中故障不对对中故障，除了中故障，除了1x，2 x频频率外，率外，还还会出会出现现3x倍倍不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l诊断方法断方法n简易诊断轴向振动n精密诊断轴心轨迹：香蕉形、8字形、外圈中产生一个内圈用功率谱的2倍频2fr、3倍频3fr成分判断不对中故障相位信息全息谱技术l说明明n2倍频、轴向振动都是不对中的重要特征，但也可能是由其他的故障引起的轴弯曲、推力轴承的磨损、斜齿轮磨损n相位是区别不对中与其他不同故障源的关键指示。受综合不对中的影响，相位差不一定是严格的180旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断断诊诊断方法旋断方法旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不对对中中不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l诊断断实例例n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，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，振动剧烈旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中机组布置示意图不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例旋例旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不对对中机中机组组不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l诊断断实例例旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中异常振动特征不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例旋例旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不对对中异常中异常不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l诊断断实例例n高压缸主要振动特征连接压缩机高、低压缸之间的联轴器两端振动较大测点5的振动波形畸变为基频与倍频的叠加波，频谱中2频谐波具有较大峰值轴心轨迹为双椭圆复合轨迹轴向振动较大n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n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中严重超差重超差，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机械加工和热处理工理工艺不符合要求不符合要求，螺纹根部产生应力集中，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。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例旋例旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不对对中中不对中故障机理与诊断不对中故障机理与诊断l小小结旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断转子不对中转子不对中转子不对中故障原因与治理措施不不对对中故障机理与中故障机理与诊诊断小断小结结旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断转转子不子不对对中中转转子不子不对对旋转机械典型故障分析旋转机械典型故障分析l转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊断断l不不对中故障机理与中故障机理与诊断断l油膜油膜轴承的故障机理与承的故障机理与诊断断l旋旋转失速与喘振故障机理与失速与喘振故障机理与诊断断l动静件摩擦的故障机理与静件摩擦的故障机理与诊断断l转子支承部件松子支承部件松动的故障机理与的故障机理与诊断断l转轴裂裂纹的故障机理与的故障机理与诊断断旋旋转转机械典型故障分析机械典型故障分析转转子不平衡的故障机理与子不平衡的故障机理与诊诊断断油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜轴承的分承的分类（按工作原理分）（按工作原理分）n静压轴承依靠润滑油在转子轴颈周围形成的静压力差域外载荷相平衡的原理进行工作无论轴是否旋转，轴颈始终浮在压力油中旋转精度高、摩擦阻力小、承载能力强、对转速的适应性和抗振性好制造工艺要求高，供油装置复杂主要用于高精度的机床n动压轴承油膜压力靠轴本身旋转产生供油系统简单设计良好的动压轴承具有很长的使用寿命应用非常广泛：压缩机、泵、电动机、发电机等旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜轴轴承的分承的分类类（按工作原理分）旋（按工作原理分）旋转转机机油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l动压油膜油膜轴承的工作原理承的工作原理轴颈静止静止时，沉在轴承底部轴颈开始旋转时，轴颈依靠摩擦力作用，沿轴承内表面往上爬行，达到一定位置，摩擦力不能支持转子重力，开始打滑，即为半液体摩擦半液体摩擦油楔的入口断面大于出口断面，随着转速的升高，轴颈被油被油压挤向另向另外一外一侧如果带入楔形间隙内的润滑油流量是连续的，油液中的油压就会升高，达到一定程度，间隙内积聚的油膜的油膜的压力可以把力可以把转子子轴颈抬起抬起当油膜压力与外载荷平衡时，轴颈就在与轴承内表面不发生接触的情况下稳定地运转旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断动压动压油膜油膜轴轴承的工作原理旋承的工作原理旋转转机械故障机械故障诊诊油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l轴颈在轴承内旋转时的油膜压力分布轴颈在轴承内旋转时的油膜压力分布n偏位角n e 偏心距n c 平均间隙，c=R-rn相对间隙，c/rn相对偏心率，=e/rnhmin 最小油膜厚度nhmin=c e=c(1-)油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断轴颈轴颈在在轴轴承内旋承内旋转时转时的油膜的油膜压压力分布力分布油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l轴承的承承的承载能力能力nP 轴承载荷nS0轴承承载能力系数也称索默费尔特(Sommerfeld)数n润滑油动力黏度系数n l 轴承宽度nd 轴承直径n轴颈旋转角速度n相对间隙l轴承承承承载能力系数能力系数nS0是相对偏心率（=e/r）和轴承宽径比（l/d）的函数nS01，称为低速重载转子；S01，称为高速轻载转子n高速轻载转子易产生油膜失稳n低速重载转子稳定性虽好，但偏心率过大时，油膜过薄，易产生干摩擦油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断轴轴承的承承的承载载能力能力油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l高速滑高速滑动轴承的油膜失承的油膜失稳机理机理n轴承通过油膜支承载荷（完全流体润滑状态下）时，摩擦功耗最小n稳态情况下：油膜动压合力R与轴载荷P处于平衡状态n轴受到瞬时扰动情况下：油膜动压合力R与轴载荷P不再保持平衡状态，形成合力F。nF可沿垂直和水平方向分解为Fr和Fu。其中Fr与轴的水平位移方向相反，力图使轴心恢复到稳定状态的位置，因此称Fr为恢复力。Fu则力图使轴心绕轴承转动，因此称Fu为涡动力。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承轴颈的受力分析油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断高速滑断高速滑动轴动轴承的油膜失承的油膜失稳稳机理旋机理旋转转机械故机械故油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l半速半速涡动n因为油具有黏性，所以轴颈表面的油流速度与轴颈线速度相同，均为r，而轴瓦表面的油流速度为0n假设油流速度呈直线分布n轴颈某一直径扫过的面积，即为油楔入口与出口的流量差油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断半速断半速涡动涡动油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l实际的的涡动频率，通常低于率，通常低于转频的一半的一半n油楔入口的油流速度由于受到不断增大的压力作用将会逐渐减慢，油楔出口的油流速度则会加速。实际速度与假设速度在分布上的差别使驱动轴颈涡动的速度下降。n轴承中的压力油不仅被轴颈带着作圆周运动，还向轴承两侧泄油，用以带走轴承工作时产生的热量。油有泄漏时，dQ不等于0n根据国外资料介绍，半速涡动的实际振动频率为n (0.430.48)油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断实际实际的的涡动频涡动频率，通常低于率，通常低于转频转频的一半的一半油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜轴承不承不稳定的工作机理定的工作机理n半速涡动与油膜振荡 当恢复力矩大于涡动力矩时，轴承将回到稳定状态工作。相反，若涡动力矩大于恢复力矩时，则轴心开始涡动，即转轴除自转外，还绕轴承中心公转，这种公转称为涡动。流体动压激振涡动的方向与自转方向相同，摩擦激振涡动的方向与自转方向相反。半速涡动：油膜涡动速度（角频率）的理论值为轴的转速（角频率）之半，称为半速涡动。油膜振荡：转子在涡动共振的状态下，将表现为强烈的振荡称为油膜振荡。涡动速度=(0.430.48)，轴心轨迹为内8字旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜轴轴承不承不稳稳定的工作机理旋定的工作机理旋转转机械故障机械故障油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜轴承不承不稳定的工作机理定的工作机理旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜涡动与油膜振荡的频谱及轴心轨迹油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜轴轴承不承不稳稳定的工作机理旋定的工作机理旋转转机械故障机械故障油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l半速半速涡动与油膜振与油膜振荡n半速涡动的发展将使转子由稳定变为不稳定n在半速涡动出现的初期初期阶段段，由于油膜具有非线性特性（即轴颈涡动幅度增加时，油膜的刚度和阻尼较线性关系增加得更快），抑制了转子的涡动幅度，轴心心轨迹迹为一一稳定的封定的封闭图形形。n转速升至速升至临界界转速的两倍速的两倍，涡动频率与一阶自振频率重合，发生油膜振荡。n转速继续升高，振动并不减弱，而且振动频率基本上不再随转速而升高。油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断半速断半速涡动涡动与油膜振与油膜振荡荡油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜涡动与油膜振与油膜振荡的特征的特征n轻载转子在第一临界转速之前就可能发生不稳定的半速涡动，但不产生大幅度的振动当转速达到两倍第一临界转速时，转子由于共振有较大的振幅越过第一临界转速后振幅再次减少，当转速达到两倍第一临界转速时，振幅增大并且不随着转速的增加而改变，即发生了油膜振荡n中载转子过了一阶临界转速后会出现半速涡动油膜振荡在二倍的第一临界转速之后出现n重载转子低转速时并不存在半速涡动现象，甚至转速达到两倍的第一临界转速时，也不会立即发生很大的振动转速达到两倍的第一临界转速之后的某一转速时，突然发生油膜振荡旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜涡动涡动与油膜振与油膜振荡荡的特征旋的特征旋转转机械故障机械故障油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜涡动与油膜振与油膜振荡的特征的特征旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承不同载荷下的油膜振荡特点油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜涡动涡动与油膜振与油膜振荡荡的特征旋的特征旋转转机械故障机械故障油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜油膜涡动与油膜振与油膜振荡的特征的特征n油膜振荡的其它特征油膜振荡在一阶临界转速的二倍以上时发生一旦发生振荡，振幅急剧加大，即使再提高转速，振幅也不会下降油膜振荡时，轴颈中心的涡动频率为转子的一阶固有频率油膜振荡具有惯性效性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失时的转速不同油膜振荡为正进动，即轴心涡动的方向和转子旋转方向相同。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜断油膜涡动涡动与油膜振与油膜振荡荡的特征旋的特征旋转转机械故障机械故障油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l故障原因故障原因n轴承参数设计不合理n轴承制造不符合技术要求n安装不当n油温或油压不当n润滑不良n轴承磨损、疲劳损坏、腐蚀、气蚀等旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断故障原因旋断故障原因旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜油膜轴轴承承油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜振油膜振荡的防治措施的防治措施n设计上尽量避开油膜共振区(应使避免为2c1)n增加轴承比压轴承比压是指轴瓦工作面上单位面积所承受的载荷增加轴承比压，即提高轴承承载能力系数，增大轴颈偏心率，以提高油膜稳定性常用的方法是减小轴瓦的长度n减小轴承间隙试验表明，减小轴承间隙，可提高发生油膜振荡的转速减小间隙，相当于增大了轴承的偏心率=e/c旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜振断油膜振荡荡的防治措施旋的防治措施旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜振油膜振荡的防治措施的防治措施n控制适当的轴瓦预负荷轴承的预负荷定义为对于圆柱轴承，c=Rp-Rs，预负荷为0预负荷为正值，表示轴瓦内表面上的曲率半径大于轴颈半径，相当于起到了增大偏心率的作用椭圆轴承的稳定性优于圆柱轴承多油楔轴承的稳定性较好油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜振断油膜振荡荡的防治措施的防治措施油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l油膜振油膜振荡的防治措施的防治措施n选用抗振性好的轴承对于高速转子，通常采用多油楔可倾瓦轴承n调整油温适当地升高油温，减小油的黏度，可以增加偏心率对于已经不稳定的转子，降低油温，增加油膜对转子涡动的阻尼作用，有时对降低转子的振幅有利。油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断油膜振断油膜振荡荡的防治措施的防治措施油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l诊断断实例例1n某气体压缩机运行期间，蒸汽透平时常有短时强振发生。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承1#轴承测点频谱变化趋势油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例1旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜油膜轴轴承承油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l诊断断实例例1旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承测点强振时的波形和频谱测点振动值较小时的波形与频谱油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例1旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜油膜轴轴承承油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l诊断断实例例1n振动特征分析正常时，机组各测点振动均以工频成分(143.3Hz)幅值最大，同时存在丰富的低次谐波成分,并有幅值较小但不稳定的69.8Hz(相当于0.49)成分存在，时域波形存在单边削顶现象，呈现动静件碰磨的特征。振振动异常异常时，工频及其它低次谐波的幅值基本不变，但透平前后两端透平前后两端测点出点出现很大的很大的0.49成分，其幅度大大超成分，其幅度大大超过了工了工频幅幅值分分频成分随成分随转速改速改变而改而改变，与，与转速速频率保持率保持0.49左右的比例关系左右的比例关系强振时，提纯轴心轨迹的重复性明显变差随着强振的发生，机组声响明显异常，有时油温也明显升高n诊断意见：故障原因为油膜涡动，建议降低负荷和转速，然后监测运行n生产验证：机组平稳运行到机组大检修，检修中将轴瓦形式由原来的圆筒瓦改筒瓦改为椭圆瓦瓦后，运行一直正常旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例1旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜油膜轴轴承承油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l诊断断实例例2n某压缩机组气压机在运行过程中轴振动突然报警，轴振动值和轴承座振动值明显增大。停机检查发现零部件无明显损坏，测量转子对中数据、前后轴承的间隙、瓦背紧力和转子弯曲度，各项数据均符合要求。旋转机械故障诊断旋转机械故障诊断油膜轴承油膜轴承气压机轴承振动频谱油膜油膜轴轴承的故障机理与承的故障机理与诊诊断断诊诊断断实实例例2旋旋转转机械故障机械故障诊诊断断油膜油膜轴轴承承油膜轴承的故障机理与诊断油膜轴承的故障机理与诊断l诊断断实例例2旋转机械故障