故障诊断方法与应用-旋转机械故障机理与诊断技术-2剖析.ppt

支承松动的故障机理与诊断 故障机理 支承部件一旦松动，会使连接刚度下降，机械阻尼降低 典型转子支承系统，设其右端轴承配合松动，间隙量为Δ 旋转机械故障诊断支承部件松动 转子的运动方程为 弹性恢复力 支承松动的故障机理与诊断 故障机理 旋转机械故障诊断支承部件松动 设 转子静变形 转子固有频率 转速比 转子偏心率 间隙比 支承松动的故障机理与诊断 故障机理 求解后得出如下结论 转子系统是否进入非线性状态与转子的偏心率和转速比有关，当二者较小时，转子的振动响应小于静变形。此时松动对转子运行影响较小 当落在非线性区域内，振动响应除基频外还有2倍频、3倍频等高频谐波 当λ=0.75～2时，若α=0.7，β=0.5，则转子支承系统为非线性系统，基频振幅随转速比λ而变化。当λ1时，松动的振动较大，稳定性较差；而当λ1时，松动的振幅反而较小 旋转机械故障诊断支承部件松动 振动特征 频谱特征 支承松动的故障机理与诊断 旋转机械故障诊断支承部件松动 转子支承部件松动的故障原因及治理措施 转轴裂纹的故障机理与诊断 转轴裂纹概率虽小，但危害极大，易发展为断轴事故 故障机理 裂纹形态 闭裂纹：转轴在压应力下旋转 开裂纹：转轴在拉应力下旋转 开闭裂纹：应力由自重或其他径向载荷产生 故障特征 出现开裂纹，则振动带有非线性性质，出现旋转频率的2×、3×、…等高频分量；裂纹扩展时，刚度进一步降低，1×、2×、…等频率的幅值也随之增加 开、停机过程中，会出现分频共振，即转子在经过1/2、1/3、…临界转速时，由于相应的高倍频正好与临界转速重合，振动响应会出现峰值 裂纹初期扩展速度很慢，径向振动值的增长也很慢，但裂纹的扩展速度会随着裂纹深度的增大而加剧， 1×及2×振幅也迅速增加，同时1×及2×的相位角也会出现异常波动 旋转机械故障诊断转轴裂纹 转轴裂纹的故障机理与诊断 不对中与转轴裂纹的故障甄别 谱特征都工作频率的2倍频为主 二者的区分主要是振值的稳定性 不对中振动比较稳定 全息谱 不对中为单向约束力，2倍频的椭圆较扁 轴裂纹则是旋转矢量，2倍频较圆 转轴裂纹的故障机理与诊断 故障机理 旋转机械故障诊断转轴裂纹 轴上有裂纹时的振动响应 转轴裂纹的故障机理与诊断 诊断实例 某大型高速泵在运行过程中轴振动逐渐增大，同时出现2倍频及3倍频等高倍频谐波分量，且相位变化。 旋转机械故障诊断转轴裂纹 升速过程振动趋势图 转轴裂纹的故障机理与诊断 诊断实例 振动特征分析 频谱图中振幅在2×、 3×谐波处有共振峰值 转速通过1/2临界转速时有共振峰值出现 诊断意见 通过转子在降速和升速通过半临界转速时的振动特征可以确认，高速泵转子产生了裂纹，必须立即停机检修，更换转子 生产验证 检查发现转轴裂纹深度已达到2/5 更换合格的转子后开车，高速泵轴振动趋于正常 旋转机械故障诊断转轴裂纹 转轴裂纹的故障机理与诊断 小结 旋转机械故障诊断转轴裂纹 转轴横向裂纹的故障原因及治理措施 时域波形和轴心轨迹 旋转机械故障诊断本章小结 不对中 油膜涡动 摩擦 不平衡或轴弯 时域频谱 轴心轨迹 转子不平衡故障的频谱 旋转机械故障诊断本章小结 波形为简谐波，少毛刺。 轴心轨迹为圆或椭圆。 1X频率为主。 轴向振动不大。 振幅随转速升高而增大。 过临界转速有共振峰。 透平 风机 TO TI 齿轮箱 1X频率(水平) 1X频率(水平) 1X频率(铅垂) 1X频率(铅垂) 轴向很小 轴向很小 转子不对中故障的频谱 旋转机械故障诊断本章小结 出现 2X 频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 轴向振动一般较大。 本例中，出现叶片通过频率。 电机 水泵 PO PI MO MI 1X 频率 2X 频率 叶片通 过频率 转子系统松动故障的频谱 旋转机械故障诊断本章小结 波形出现许多毛刺。 谱图中噪声水平高。 出现精确的倍频2X，3X…等成分。 松动结合面两边，振幅有明显差别。 电机 水泵 PO PI 转速的精确 倍频成分 本例中最高 出现16X成分 噪声水平高 油膜轴承的故障机理与诊断 油膜振荡的防治措施 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 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。 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例1 某气体压缩机运行期间，蒸汽透平时常有短时强振发生。 旋转机械故障诊断油膜轴承 1#轴承测点频谱变化趋势 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例1 旋转机械故障诊断油膜轴承 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 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例1 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