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1.轉(zhuǎn)子不平衡的診斷
(1)材質(zhì)不均勻及加工誤差的影響因素;(2)聯(lián)接部件結(jié)構(gòu)的影響因素。
轉(zhuǎn)子不平衡故障分為轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心及部件缺損兩種狀態(tài)。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心是由于轉(zhuǎn)子的制造誤差,裝配誤差,材質(zhì)不均勻等原因造成,稱此為初始化初始不平衡。轉(zhuǎn)子部件缺損是指轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中由于腐蝕,磨損,介質(zhì)結(jié)垢以及轉(zhuǎn)子受疲勞應(yīng)力的作用,使其零部件局部損壞,脫落等,造成新的轉(zhuǎn)子不平衡,發(fā)生異常振動(dòng)。兩者是不同的故障,但是其故障機(jī)理確有共同之處。
主要特征如下:基頻,具有突出的峰值;軸心軌跡為橢圓;轉(zhuǎn)子相位穩(wěn)定,為同步正進(jìn)動(dòng);改變轉(zhuǎn)速時(shí),振幅有明顯的變化。而局部脫落發(fā)生時(shí),振動(dòng)瞬間突發(fā)性升高,同時(shí),相位也發(fā)生了明顯的變化。用便攜式分析儀測量水平方向振動(dòng)*大。
2.轉(zhuǎn)子長久性彎曲和臨時(shí)性彎曲的診斷
轉(zhuǎn)子長久性彎曲是指轉(zhuǎn)軸呈長久弓形,它是由于轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)不合理,制造誤差大,材質(zhì)不均勻,轉(zhuǎn)子長期存放不當(dāng),或是熱態(tài)停車時(shí)未及時(shí)盤車,熱穩(wěn)定性差,長期運(yùn)行后軸自然彎曲加大等原因造成。轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸有較大與負(fù)荷,起機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不足,升速過快,加載太大,轉(zhuǎn)軸熱變形不均勻等原因造成。兩者是不同的故障,但機(jī)理相同。
3.轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)的診斷
轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)是配合間隙誤差過大或是螺栓緊固不牢發(fā)生的異常振動(dòng)。機(jī)器的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng),當(dāng)軸套與殼體配合具有較大間隙時(shí),軸套受轉(zhuǎn)子離心力的作用而沿圓周方向發(fā)生周期性變形,從而改變了軸承的幾何參數(shù),影響油膜的穩(wěn)定性;當(dāng)軸承座螺栓緊固不牢時(shí),由于接合面上有間隙,系統(tǒng)發(fā)生不連續(xù)的位移。
4.轉(zhuǎn)子與定子部件碰磨的診斷
在高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械中為了提高效率,往往把密封間隙和軸承間隙做的較小,以減少氣體和潤滑油的泄漏。但是,小間隙除了會(huì)引起流體動(dòng)力激振之外,還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子部件的磨擦。如,軸的撓曲,轉(zhuǎn)子不平衡,轉(zhuǎn)子與定子熱膨脹不一致,氣體動(dòng)力作用,密封力作用以及機(jī)組對中不佳等原因引起的振動(dòng),輕者發(fā)生密封件的摩擦損傷,重者發(fā)生轉(zhuǎn)子定子之間的摩擦碰撞,引發(fā)重大事故。軸承中也會(huì)發(fā)生干磨擦或半干磨擦,這種摩擦有時(shí)是不明顯的,因此故障特征不明顯。在沒有拆解機(jī)器前找不出異常振動(dòng)的原因。因此,必須了解機(jī)器轉(zhuǎn)子與定子摩擦激振的故障特性,以便及時(shí)做出診斷,防止重大事故發(fā)生。
故障特性:
(1)時(shí)域波形出現(xiàn)較明顯的削波效應(yīng);
(2)轉(zhuǎn)子的進(jìn)動(dòng)方向改變;
(3)在發(fā)生摩擦剛接觸時(shí)旋轉(zhuǎn)頻率成分幅值較高,高頻諧波中第2,3次諧波一般不太高(2次諧波幅值大于3次諧波幅值)也會(huì)出現(xiàn)1/2,1/3?.等次諧波,但隨著摩擦面積增大,摩擦起到附加支撐作用,旋轉(zhuǎn)頻率幅值有所下降,而2,3次諧波幅值由于附加的線性作用而有所增大;
(4)轉(zhuǎn)子在超過臨界轉(zhuǎn)速時(shí),如果發(fā)生了全圓周的摩擦,將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的摩擦切向力,該力可以使轉(zhuǎn)子完全失穩(wěn)。這時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)響應(yīng)中具有很高的次諧波成分,一般為轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦的一階自振頻率(相當(dāng)于增加一個(gè)支撐,將會(huì)使自振頻率升高)。轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波在全摩擦?xí)r消失了。軸心軌跡從較少的內(nèi)環(huán)變成較多的內(nèi)環(huán)。
5.轉(zhuǎn)子過盈配合件過盈不足的診斷
高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的做功部件葉輪和工作部件軸套等旋轉(zhuǎn)體,通常是由過盈配合裝固定在軸上。當(dāng)過盈量不足時(shí)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)行中由于動(dòng)撓度及交變激振力的作用,轉(zhuǎn)軸面與裝配件發(fā)生摩擦而影響了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。一般特征:相位不穩(wěn)定,軸心軌跡波動(dòng)較大,降低轉(zhuǎn)速,異常振動(dòng)有明顯的降低。頻譜顯示有低頻諧波響應(yīng)。
6.轉(zhuǎn)子不對中的診斷
一般診斷規(guī)則是2X特征,或是“香蕉”型,“8”字型軌跡,且產(chǎn)生明顯的軸向振動(dòng)。但是,隨著不對中程度的不同,其特征也是有區(qū)別的。
不對中發(fā)展的過程分為三階段:初期,由于預(yù)負(fù)荷的作用還不明顯,振動(dòng)信號表現(xiàn)出1X和2X分量特征,且1x分量幅值大于2X分量幅值。隨著不對中的加劇,預(yù)負(fù)荷的作用逐漸顯露出來,2X分量幅值開始增大,1X分量幅值開始下降,逐步發(fā)展到2X分量幅值大于1X分量幅值。不對中程度繼續(xù)加劇,2X分量幅值開始下降,1X分量幅值開始上升,1X分量幅值超過2X分量幅值。
數(shù)據(jù)一般主要來自聯(lián)軸器兩端的測點(diǎn),這樣才能做到比較準(zhǔn)確。利用聯(lián)軸器兩側(cè)的軸心位置進(jìn)行比較,也可以得到直觀的對中信息。對于一個(gè)機(jī)組來說,轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間是一個(gè)相對“軟”的環(huán)節(jié),具有一定的預(yù)負(fù)荷吸收,補(bǔ)償能力,診斷時(shí)應(yīng)注意與其它類型的預(yù)負(fù)荷(如管道力等)的區(qū)別。一般來講,當(dāng)機(jī)組存在單向
預(yù)負(fù)荷時(shí),聯(lián)軸器的對中情況肯定受到影響,但當(dāng)作不對中來處理時(shí),往往不能解決問題。不對中問題是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見的問題。由于一套機(jī)組有多臺(tái)機(jī)器組成,各自具有自己的中心線和安裝方位,相臨機(jī)器就具有不同的中心線和方位。由于轉(zhuǎn)子之間利用聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接,如果安裝時(shí)超差,使軸承中心線偏移或偏斜,或者因轉(zhuǎn)子彎曲,轉(zhuǎn)子與軸承的間隙以及承載后轉(zhuǎn)子與軸承變形等原因,往往會(huì)組成轉(zhuǎn)子之間(軸系)對中不佳,從而產(chǎn)生振動(dòng),并可能導(dǎo)致機(jī)械故障。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明,對中引起的機(jī)械故障占的比例較高,對中不佳引起其它相關(guān)故障,可能改變整個(gè)軸系的固有頻率,導(dǎo)致軸承損壞等,及早發(fā)現(xiàn)不對中并處理是保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的重要手段。
不對中的分類,主要分為平行不對中,角度不對中和綜合不對中等形式。一般說,單純的平行不對中和角度不對中是不存在的,多是兩種形式的綜合型不對中??赡苡绊懸蛩兀喊惭b問題,熱膨脹不均勻,管道力等。