必威体育精装版旋转机械的振动监测与故障诊断.ppt

实际上，由于轴承两侧有泄油用以带走轴承工作量产生的热量等原因，实际产生涡动的频率约为 Ω=(0.42～0.48)ω 因此，油膜涡动又称为半速涡动，是一种自激振动。 转轴的转速在失稳转速以前转动是平稳的。当达到失稳转速后即发生半速涡动。 随着转速升高、涡动角速度也将随之增加，但总保持着约等于转动速度之半的比例关系，半速涡动一般并不剧烈。 当转轴转速升到比第一阶临界转速的2倍稍高以后，由于此时半速涡动的涡动速度与转轴的第一阶临界转速相重合即产生共振，表现为强烈的振动现象，称为油膜振荡。 油膜振荡一旦发生之后，就将始终保持约等于转子一阶临界转速的涡动频率，而不再随转速的升高而升高。 一台空压机的瀑布图 油膜振荡的特征主要有： 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，振幅急剧变大，即使再提高转速，振幅也不会下降。 油膜共振时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率，即使转速再升高，其频率基本不变。 油膜振荡具有突然性和惯性效应，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。 油膜振荡时轴心涡动的方向和转子旋转方向相同，轴心轨迹呈花瓣形，正进动。 油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型。 油膜振荡剧烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复后，振荡再次发生，这样持续下去，轴颈与轴承不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大波动。 消除油膜振荡的措施有： 增加转子系统的刚度。转子固有频率越高，产生油膜振荡的失稳转速也越高，系统失稳转速应在工作转速的125％以上。 选择合适的轴承形式和轴承参数。圆柱轴承制造简单，但抗振性最差，椭圆轴承、三油楔、多油楔轴承次之。可倾瓦轴承最好。 增加外阻尼； 增加轴承比压，改变进油温度或粘度，如切短轴承长度，在下瓦中部开环形槽等，国产300MW汽轮发电机组的油膜振荡墨是通过将轴瓦长度从430mm缩减到320mm以及将L-AN46油改用DAN32油来解决的。 诊断实例 某压缩机组配置为汽轮机+齿轮箱+压缩机。压缩机工作转速7500r/min，转子第一临界转速2960r/min。 1986年7月，气压机在运行过程中轴振动突然报警，Bently7200系列指示仪表达满量程。轴振动值和轴承座振动值明显增大，为确保安全，决定停机检查。 揭盖检查，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。对转子进行低速动平衡后重新安装投用，振动状况不但未得到改善，反而比停车前更差。 气轮机前端轴振动值达到185μm，其中47Hz幅值为181μm，125Hz幅值为42μm，如下图(a)所示；气轮机后端轴振动值达到115μm，其中47Hz幅值为84μm，125Hz幅值为18μm，如下图(b)所示 轴心轨迹为畸形椭圆，气轮机前后轴承座水平方向振动剧烈，分别达到39μm 、29μm 。 气压机轴承振动频谱 为进行故障识别，又进行一次升速试验，记录振动与转速变化关系，得气轮机升速过程三维谱图如下： 前轴承升速过程振动瀑布图 前后轴承振动谱图均发现47Hz低频峰值存在，观察三维谱图发现4260r/min时出现半速涡动，随着转速的上升，涡动频率和振幅不断增加，当涡动频率达到47Hz时不再随转速而上升，转速提高到7500r/min工作转速时，振动频率仍为47Hz，但振幅非常大，低频分量为179μm，而工频分量只为40μm。 诊断意见：对转子—支承系统进行核算，发现转子第一临界转速为2820r/min （47Hz）。 据此进一步分析发现，其振动特征及变化规律与典型的高速轻载转子的油膜振荡故障现象完全吻合。 由于油膜振荡故障危害非常大，可能在短时间内造成机组损坏，所以必须立即停机检修处理 。 停机解体检查发现，轴瓦巴氏合金表面发黑，上瓦有磨损并伴有大量小气孔，前轴承巴氏合金有部分脱落。更换新的可倾瓦轴承后，再次启动机组，47Hz的低频分量不再出现，油膜振荡故障消失。 在旋转机械中，由于转子弯曲、转子不对中引起轴心严重变形，间隙不足和非旋转部件弯曲变形等原因引起转子与静止件接触碰撞而引起的异常振动时有发生。 转子外缘与静止件接触而引起的摩擦，称为径向摩擦； 转子在轴向与静止件接触而引起的摩擦，称为轴向摩擦； 摩擦分全圆径环形摩擦和局部摩擦两种；早期、中期和晚期碰摩等。 四、动静摩擦 动静摩擦的故障特征有： 振动频带宽，既有与转速频率相关的低频部分，也有与固有频率相关的高次谐波分量和分数倍频分量，并伴随有异常噪声，可根据振动频谱和声谱进行判别。 振动随时间而变。在转速、负荷工况一定，由于接触局部发热而引起振动矢量的变化，其相位变化与旋转方向相反。 接触摩擦开始瞬间会引起严重相位跳动(大于100°相位变化)