浅谈旋转机械的故障诊断解答.doc

浅谈旋转机械的故障诊断 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-8-15 21:57:13 ????摘? 要? 机械振动是一种十分普遍的现象，凡是运动的机械不管多么精密，都存在程度不同的振动，有时人们用感官很难感觉到振动的存在，只有用现代仪器测量，才能揭示其真实面目。文章针对旋转机械的故障类型并结合烟厂实例对振动信号进行了分析。 ????关键词? 状态监测? 旋转机械? 故障诊断? 振动 ????中图分类号? TH 13?? 文献标识码? B ????机械故障诊断就是通过测量机器的信息，比如振动信号，判断其运行状态的一种现代化设备管理方法，振动现象与其运行状态有着对应的关系。机械分为旋转机械和往复机械两种类型，它们在组成结构、动力学特征以及工作原理等方面都有所不同，故障信号的表现形式也存在差异。烟草行业大多采用旋转机械，例如SH8011隧道式烘梗丝机热风循环风机、SH9型叶丝在线膨胀干燥系统、高速卷接包机组的刀头组件、GDX2硬盒翻盖包装初胜且齿轮箱、B1高速包装机组转塔。这些设备都是生产线上的关键设备，对这些设备加强监测，防止发生故障，具有十分重要的意义。 ????一、旋转机械故障诊断的特点 ????旋转机械的核心部分是转子组件，它是由转轴及固定在其上的各类圆盘状零件组成。由于整个转子高速旋转，所以对其制造、安装、调试、维护管理都有很高的要求。如果其中某个零件出了问题，或在某个连接配合部位发生了异常的变动，就可能会引起机组的强烈振动，对这类机械进行故障诊断时，首先抓住各个故障的特征频率，对振动信号作频谱分析。通常采用傅里叶变换，将复杂的信号分解为有限或无限个频率的简谐分量，再把各次谐波按其频率大小从低到高排列起来就成了频谱。旋转机械的振动信号大多数是一些周期信号、准周期信号、或平稳随机信号。 ????旋转机械的每一种故障都有各自的特征频率，故障频率都与转子的转速有关，或等于转子的旋转频率（简称转频或工频）或倍频或分频。因此，分析振动频率与转频的关系是诊断旋转机械故障的一把钥匙。 ????二、旋转机械常见的故障 ????1．不平衡 ????转子不平衡引起的振动是旋转机械的常见的多发故障。产生不平衡的原因：旋转机械转轴上所装配的零部件，如果材质不均匀（如铸件中存在气孔、砂眼，加工误差）、装配偏心以及在长期运行中产生不均匀磨损、腐蚀、变形，或者某些固定件松脱、各种附着物不均匀堆积等各种原因，都会导致零件发生质心偏移而造成不平衡。不平衡包括静不平衡和动不平衡。 ????不平衡振动的频率一般很明显，主要表现不平衡转子的故障频率等于转子的旋转频率： ????f0=fr=n/60 式中? f0——转子的基频，Hz ?????fr——转子旋转频率，Hz ?????n——转子转速，r/min ??? 除此之外，不平衡振动还会激起其他频率成分例如分频、倍频等。 ??? 不平衡引起的振动幅值在径向和轴向大小是不一样的，径向振动的比轴向要大，这是因为不平衡产生的离心力作用方向垂直于转子轴线所致，而在径向振动中，水平方向大于垂直方向，这是由于轴承座在垂直方向的动刚度一般大于水平方向的的原因。 ??? 影响不平衡振动的主要因素有三个，即转子质量m、质心到两轴承连线的垂直距离（即偏心距）e，转子的旋转角速度ω。转子旋转时产生的离心力Fc=m?e?ω，这个离心力作用在支撑转子的两个轴承上，方向垂直于轴承中心。一个作用于物体上的力，当大小或方向发生变化时，就会引起振动，这是造成不平衡振动的根本原因。从计算离心力Fc公式可知，不平衡振动对转速的变化反应最敏感，这一书寺点对于识别不平衡故障很有用处。 ????在诊断不平衡故障时，首先必须分析信号和频率成分，是否有突出的转频，其次看振动的方向特征，必要时再分析振幅随转速的变化情况，或测量相位。? ????采用903数据采集器对SH811隧道烘梗丝机热风系统风机轴承进行定期测试，电机为37kW，转速为2950r/min(转频为49.1 Hz)，2004年1月16日测试中，发现风机轴承振动数据超标。水平方向振动值为25.4mm/s，频谱显示在50Hz频率出现异常峰值（图1），其频率正好与风机轴转频相一致，诊断为风机转子不平衡。当时因生产忙，设备拆卸较困难，没有及时检查。2004年1月29日，突然该风机出现严重抖动，如同火车的轰隆声，情况紧急，立即用采集器采集频谱，水平方向振动值逆到95mm/s，停初检查，发现风机扇叶上不均匀积厚达1cm，用铲子铲去积垢后再测试，水平振动值降为7.54mm/s（图2）。 ????2.转子不对中 ????转子不对中也是旋转机械常见故障之一，主要有：(1)转子与转子之间的联接不对中，主要反映在联轴器的对中性上。(2)转子轴颈与两端轴承不对中，对