6 旋转机械故障诊断技术知识.ppt

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)幅值最大，同时存在丰富的低次谐波成分,并有幅值较小但不稳定的69.8Hz(相当于0.49×)成分存在，时域波形存在单边削顶现象，呈现动静件碰磨的特征。 振动异常时，工频及其它低次谐波的幅值基本不变，但透平前后两端测点出现很大的0.49×成分，其幅度大大超过了工频幅值 分频成分随转速改变而改变，与转速频率保持0.49×左右的比例关系 强振时，提纯轴心轨迹的重复性明显变差 随着强振的发生，机组声响明显异常，有时油温也明显升高 诊断意见：故障原因为油膜涡动，建议降低负荷和转速，然后监测运行 生产验证：机组平稳运行到机组大检修，检修中将轴瓦形式由原来的圆筒瓦改为椭圆瓦后，运行一直正常 旋转机械故障诊断油膜轴承 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例2 某压缩机组气压机在运行过程中轴振动突然报警，轴振动值和轴承座振动值明显增大。停机检查发现零部件无明显损坏，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。 旋转机械故障诊断油膜轴承 气压机轴承振动频谱 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例2 旋转机械故障诊断油膜轴承 前轴承升速过程振动瀑布图 油膜轴承的故障机理与诊断 诊断实例2 振动特征分析 前后轴承振动频谱图均有47Hz低频峰值存在 观察升速过程中的三维谱图，发现升速到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 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 诊断意见 转子第一临界转速为2820r/min(47Hz)，振动特征与典型的高速轻载转子的油膜振荡故障现象完全吻合，建议立即停机检修 生产验证 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 更换新轴承后，重启机组，47Hz低频分量不再出现 旋转机械故障诊断油膜轴承 旋转机械典型故障分析 转子不平衡的故障机理与诊断 不对中故障机理与诊断 油膜轴承的故障机理与诊断 旋转失速与喘振故障机理与诊断 动静件摩擦的故障机理与诊断 转子支承部件松动的故障机理与诊断 转轴裂纹的故障机理与诊断 不对中故障机理 刚性联轴器平行不对中 两半联轴节旋转时，在螺栓力作用下有把偏移的两轴中心拉到一起的趋势 PO1=PS, PO2e,O1S⊥PO2 SO2=PO2-PO1=ecosωt 若两半联轴节尺寸和材料相同，则PO1受压缩、PO2受拉伸，两者变形量近似相等 δ=SO2 / 2=ecosωt / 2 设刚度为K，则 F=Kδ= Kecosωt / 2 不对中故障机理 刚性联轴器平行不对中 将F进行分解 Fy前一项不随时间而变化，力图把两个联轴节的不对中量缩小 Fy后一项与Fx，是随转速而变化的两倍频激振力，即：联轴节每旋转一周，径向力交变两次 不对中方向上的一对螺钉，当螺钉拉紧时，一个受拉、一个受压。旋转过程中，每转180°，拉压状态交变一次，旋转一周，交变两次，使轴在径向上产生两倍频振动。 不对中故障机理 角度不对中 螺栓拉力作用下，两半联轴节中存在一个弯矩，力图减小两轴中心线的交角 轴旋转一周，弯矩作用方向交变一次，弯矩施加于轴的弯曲变形也每周变化一次，由此引起工频振动 上侧螺孔旋转到下侧时，螺孔距离增大，拉伸力变化一次。联轴节带着轴发生轴向蹿动，振动频率为转速频率 下侧螺孔转到上侧时，螺孔距离变小，拉紧力减弱，不存在迫使轴产生轴向蹿动的力 不对中故障 转子不对中的故障特征 振动的振幅与转子的负荷有关 负荷越大、振幅越大 不对中故障对转子的激励力随转速的升高而加大 激励力与不对中量成正比 轴系具有过大的不对中量时，转子在运动中产生附加径向力和附加轴向力，使转子产生异常振动 平行不对中主要引起径向振动 角度不对中主要引起轴向振动 振动频率 径向振动以工频的2倍频为主，也有1倍频的成分 轴向振动以工频的1倍频为主，也有2x，3x。 不对中故障 转子不对中的故障特征 振动幅值 振动频谱中2x幅值超过1x幅值约50％时，常常说明是径向不对中。 2x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构。 2X幅值接近1X幅值是常见的，尤其是平行不对中严重时。 轴向2x或3x幅值约是1x转数频率幅值的30％到50％时，说明是角向不对中。 联轴节两侧轴承振动的相位差 平行不对中，径向振动差180° 角度不对中，轴向振动差180° 轴心轨迹：香蕉形、8字形、外圈中产生一个内圈 不对中故障 平行不对中的故障特征