旋转机械振动案例研究.ppt

电动机转速为150r/min时，对测点（2）垂直方向（V）作频率分析，其时低速轴转速为51r/min，转频为0.85Hz，谱图如图4－56所示。 频谱图上没有出现啮合频率fm （fm＝0.85×148＝125.8Hz），却出现了213Hz这个突出的峰值。然后对213Hz附近的频段作细化谱分析，谱图如图所示。这时发现，213Hz的两旁的边频间隔为0.85Hz，恰好是低速轴转频。 测点②垂直方向频谱 测点②垂直方向细化频谱 与此同时，在该转速下，对测点（1）（2）垂直方向的振动信号作时域波形分析，其波形图分别如图a、b所示。 从时域波形图上可以看出，高速轴（测点（1））振动波形属常规振动（见图4－58a），低速轴（测点（2））的时域波形有明显的冲击信号（见图4－58b），其脉冲间隔为1176ms，相当频率值0.85Hz（1000÷1176＝0.85Hz）, 即为低速轴转频。 为了进一步查明原因，把电动机转速调至500r/min，对测点（2）垂直方向作频谱分析，其频谱图如图。其实，213Hz频率依然存在，它不随转速而变化。此时，该频率的边频谱线的间隔为2.5Hz，等于低速轴转频。 可以推测，213Hz这个不随转速而改变的频率是齿轮的固有频率。机器运行中，由于齿轮啮合的强烈冲击（见图4－58b）激发了齿轮以固有频率振动。 根据所获得的信息，可以推断齿轮存在严重故障（如轮齿变形等），而且主要振源在大齿轮上。 在检修处理时拆开减速器检查，发现两个齿轮的轮齿表面的錾锉痕迹很显眼，凹凸不平，这样粗糙的齿面在轮齿啮合时必然产生严重冲击。另外，大齿轮有5个轮齿的齿顶边缘因长期挤撞而呈台阶突起，高达5～6mm，齿轮在运转时必然出现大齿轮的轮齿顶撞小齿轮的轮齿根部，齿轮在这种恶劣的状态下运行，激起齿轮固有频率是理所当然的。强劲的固有频率分量湮没了齿轮啮合频率的分量，所以在谱图中没有出现啮合频率分量的谱线。 后来经过了解，该机在大修时，由于没有新齿轮备件更换，只得用一对使用过的旧齿轮稍加修理后代用，所以造成这种被动的局面。 本例从振动幅值的变化，分析了故障频率特征，并对时域波形进行观察，然后通过改变转速测量，查明了故障原因，最后揭盖检查得到了验证，诊断过程完整，思路清晰，是一个很典型的现场实例。 实例2 某有色金属加工厂的一台3W－1B1型高压水泵，通过减速器把电动机与水泵的曲轴连接起来。电动机转速1485r/min，减速器小齿轮齿数z1为24齿，大齿轮齿数z2为155齿，其结构简图如图。 该机在检修前进行了振动测量分析，发现减速器小齿轮轴承测点③、④振动值较大，见表。 ③ ④ 测点 H V A H V A A 7.0 6.6 21.5 10.7 13.7 21.5 机组检修前加速度有效值m/s*s 对测点③、④水平方向的振动信号作频谱分析，频谱结构分别如图a和图b。 检修前 检修后 两测点振动信号的频率结构基本一致，主要频率有齿轮啮合频率fm（fm＝1485÷60×24＝594Hz）及其2倍频（2fm=594×2=1188Hz）和3倍频（3fm=594×3=1782Hz），且2、2次谐波分量幅值较大，同时啮合频率及其倍频两旁还有较多的边频成分以及低次谐波。边频间距为24.4Hz，与小齿轮的转频24.75Hz基本一致，边频成分分布比较几种，呈分布故障特征。据此，判断小齿轮存在较为严重的磨损故障。在揭盖检查时，得到了验证，实际情况与分析结论基本一致。修理时更换了小齿轮，振动值下降到正常水平。 检修后的频谱图分别如图b。其时啮合频率的谐波分量大为减弱或消失，边频已不复存在，说明齿轮的运行状况有所改善。 本例的特点在于，齿轮故障的频率特征很明显，随着故障的排除，故障特征频率发生了很大的变化，有的消失，有的减弱。这再一次证明利用频率分析诊断齿轮故障是很有成效的。本例的另一个特点是将故障处理前后的振动值及其频率特征作对比分析，这是故障诊断中应当坚持的基本原则，值得借鉴。 实例1 某钢铁厂化铁炉除尘风机，型号D28，电动机功率800Kw，转速750 rpm ，结构简图如下。 ●振动故障识别方法 －主频识别法 机组1992年8月中修后运行了一段时间振动逐渐增大，到1993年1月，测点①水平方向同振动值达到15.15mm/s。当时在现场作了频谱分析，谱图如图所示。 测点①最大峰值频率为12.65Hz，与转频基本一致。此外还有弱小的2倍频分量及少量微弱的高次谐波。 由于测点①靠近风机叶轮，1倍频分量又占绝对优势且又是水平