转子不平衡的故障机理与诊断(1)
转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有一半以上的故障与转子不平衡有关。因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。
一、不平衡的种类
造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。
原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。
渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。
突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。
不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。
二、不平衡故障机理
设转子的质量为M，偏心质量为m，偏心距为e，如果转子的质心到两轴承连心线的垂直距离不为零，具有挠度为a，如图1-1所示。
图1-1 转子力学模型
由于有偏心质量m和偏心距e的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两兼而有之。离心力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转角速度ω有关，即F＝meω2。众所周知，交变的力（方向、大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子转动一周，离心力方向改变一次，因此不平衡振动的频率与转速相一致，振动的幅频特性及相频特性。
三、不平衡故障的特征
实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90°,因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆，如图1-2所示。
由上述分析知，转子不平衡故障的主要振动特征如下。
(1) 振动的时域波形近似为正弦波（图1-2）。
(2)频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个
频谱呈所谓的“枞树形”，如图1-3所示。
转子不平衡的故障机理与诊断(1) 转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有一半以上的故障与转子不平衡有关。因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。 一、不平衡的种类 造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。 原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。 渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。 突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。 不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。 二、不平衡故障机理 设转子的质量为M，偏心质量为m，偏心距为e，如果转子的质心到两轴承连心线的垂直距离不为零，具有挠度为a，如图1-1所示。
图1-1 转子力学模型 由于有偏心质量m和偏心距e的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两兼而有之。离心力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转角速度ω有关，即F＝meω2。众所周知，交变的力（方向、大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子转动一周，离心力方向改变一次，因此不平衡振动的频率与转速相一致，振动的幅频特性及相频特性。 三、不平衡故障的特征 实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90°,因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆，如图1-2所示。 由上述分析知，转子不平衡故障的主要振动特征如下。 (1) 振动的时域波形近似为正弦波（图1-2）。 (2)频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个 频谱呈所谓的“枞树形”，如图1-3所示。
转子允许动不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式 U per=M X G X n r x x 260 Π X 103 （g ） 转子重量M,Kg 0.2 0.3 0.2 0.2 平衡精度G ,gmm/kg 6.3 2.5 6.3 6.3 转子的校正半径r ，mm 20 20 20 20 转子的转速n ，rpm 1000 1000 1000 1000 允许不平衡量，g 0.602 0.358 0.602 0.602 每面的允许不平衡量，g 0.301 0.179 0.301 0.301 U per 为允许不平衡量 M 代表转子的自身重量，单位是kg ； G 代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s ； r 代表转子的校正半径，单位是mm ； n 代表转子的转速，单位是rpm 。 一、动平衡机常用术语 1.不平衡量U ：转子某平面上不平衡量的量值大小，不涉及不平衡的角度位置。 它等于不平衡质量m 和转子半径r 的乘积。其单位是gmm 或者gcm ，俗称“矢径积”。 2.不平衡相位：转子某平面上的不平衡质量相对于给定极坐标的角度值。 3.不平衡度e ：转子单位质量的不平衡量，单位是gmm/kg 。 在静不平衡时相当于转子的质量偏心距，单位为μm 。 4.初始不平衡量：平衡前转子上存在的不平衡量。 5.许用不平衡量：为保证旋转机械正常工作所允许的转子剩余不平衡量。 该指标用不平衡度表示时，称为许用不平衡度（亦称许用不平衡率）。 6.剩余不平衡量：平衡校正后转子上的剩余不平衡量。 7.校正半径：校正平面上校正质量的质心到转子轴线的距离，一般用mm 表示。 8.校正平面的干扰（相互影响）：在给定转子某一校正面上不平衡量的变化引起另一校正平面上的改变（有时称为平面分离影响） 9.转子平衡品质：衡量转子平衡优劣程度的指标。
不平衡故障 一、 不平衡故障的产生机理 由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、结构不对称、加工和装配误差等原因或由于机器运行时结垢、热弯曲、零部件脱落、电磁干扰力等原因而产生质量偏心。转子旋转时，由于转子质量中心偏离转动中心，将激起转子的振动，这是旋转机械最常见的故障。 由于有偏心质量m 和偏心距e 的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心力的大小与偏心质量m 、偏心距e 及旋转角速度ω有关，即2ωme F =。众所周知，交变的力（方向、大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子每转动一周，离心力方向变化一周，因此不平衡振动的频率与转速相一致。 不平衡故障的主要振动特征： 1) 振动的时域波形近似为正弦波； 2) 频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“枞树形”； 3) 当ω＜n ω时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当ω＞n ω后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当ω接近于n ω时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感。 4) 当工作转速一定时，相位稳定。 5) 转子的轴心轨迹为椭圆。（由于支撑刚度不同的影响） 6) 从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。 对于原始不平衡、渐变不平衡和突发性不平衡这三种形式，其共同点较多，但可以从以下两个方面对其进行甄别。
1)振动趋势不同 原始不平衡：在运行初期机组的振动就处于较高的水平。 渐变不平衡：运行初期机组振动较低，随着时间的推移，振值逐步升高。 突发不平衡：振动值突然升高，然后稳定在一个较高的水平； 2)矢量域变化不同 原始不平衡：矢量域稳定于某一允许的范围。 渐变不平衡：矢量域逐渐变化； 突发性不平衡：矢量域某一时刻发生突变，然后稳定。 2．转子不平衡可能导致的后果 对于柔性转子还可能由于动挠度产生附加的惯性离心力而造成不平衡。不同原因所引起的转子不平衡故障是具有基本上一致的规律。归结起来，转子不平衡可能会导致下列不良后果； (1)造成转子的反复弯曲和内应力，从而引起转子疲劳，甚至引起转子断裂； (2)使机器在运转过程中产生过度振动和噪声，从而会加速轴承等零件的磨损及缩短使用寿命。
XX大学机械交通学院 机械故障诊断论文 题目：旋转机械故障诊断技术 姓名学号： 指导教师： 年级专业：机械设计制造及其自动化084班所在学院：机械交通学院 课程评分： 二零一一年12月18日
旋转机械故障诊断技术 摘要：通过分析旋转式机械各种故障产生机理的基础上，归纳和概括了传统故障诊断的基本原理和典型故障振动特征分析方法及模糊理论、神经网络、遗传算法等在诊断决策算法研究中的应用，并对国内外旋转机械故障诊断的发展现状进行了详细论述最后对其发展趋势进行了展望。旋转机械是各种类型机械设备中数量最多应用最广的一类机械，特别是一些大型旋转机械，如汽轮机、球磨机、离心式压缩机等支持国家经济命脉的一些工业门是属于关键设备。由于检测技术在当今轻工业广泛应用，如电力、石化、冶金、汽车和造船等国民经济重要部门，都需要用机械振动的测试和分析，来检测机械是否正常运作。 关键字：机械故障诊断；旋转机械
前言 设备状态监测与故障诊断是通过掌握设备过去和现在运行中或基本不拆卸的情况下的状态量，判断有关异常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。它是一门综合性技术，涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工智能专家系统等多门基础学科，是对这些基础理论的综合应用。 旋转机械的主要功能是由旋转动作完成的，转了是其最主要的部件。旋转机械发生故障的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了机器故障信息。转子常见的故障有转子不平衡、转子不对中、转子弯曲、油膜涡动和油膜振荡等[1]。 1.旋转机械故障诊断的内容 作为设备故障诊断技术的一个分支--旋转机械状态监测与故障诊断技术.其研究领域也同样主要集中在故障信息检测、故障特征分析、状态监测方法、故障机理研究、故障识别及其专家系统。 2.旋转机械的振动关系及故障分类 旋转式机械的主要组成部分是转轴组件，又称转子系统，它包括转子、轴承、支座及密封装置等部分。由于转子类型及振动性质的不同，其产生故障的原因，机理及振动特征各不相同。 2.1转子不平衡 2.1.1转子不平衡产生原因 在旋转机械中，若转子的质心与旋转轴不重合，就存在不平衡。转子不平衡包括转了系统的质量偏心及转子部件出现缺损。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的，称此为初始不平衡。转了部件的缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用使转子的零部件(如叶轮、叶片等)局部损坏、脱落、碎块飞出，从而造成新的转了不平衡。转子质量偏心和转子部件缺损是两种不同的故障但其不平衡振动机理却有共同之处。 2.1.2转子不平衡的振动特征 转子不平衡故障的主要振动特征为：频谱图中，谐波能量集中于基频；振动的时域波形为正弦波；当工作转速一定时，相位稳定；转子的轴心轨迹为椭圆；转子的进动特征为同步正进动；转子振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感，振动幅值与转速的平方成正比，而与负荷大小无关；当转速大于第一临界转速后，转速上升，振幅趋向于一个较小的稳定值。当转速接近第一临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值；不平衡故障主要有静不平衡和动不平衡两种。对于静不平衡，其振动方向主要反映在径向，与轴向振动无关，转子两端轴承同一方向的径向振动为同相。 2.2转子不对中 2.2.1转子不对中产生原因 机组各转子之间由联轴器联接构成轴系传递运动和转矩。由于机器的安装误
转子允许的剩余不平衡量的计算 东莞市元创机械是动平衡专家，为您解决电机转子动平衡难题，提供电机转子动平衡机，全自动平衡机，在这篇文章中主要向大家介绍转子允许的剩余不平衡量的计算方法，首先我们就需要先了解动平衡机的常用术语。 一、动平衡机常用术语 1.不平衡量U：转子某平面上不平衡量的量值大小，不涉及不平衡的角度位置。 它等于不平衡质量m和转子半径r的乘积。其单位是gmm或者gcm，俗称“重径积”。 2. 不平衡相位：转子某平面上的不平衡质量相对于给定极坐标的角度值。 3. 不平衡度e：转子单位质量的不平衡量，单位是gmm/kg。 在静不平衡时相当于转子的质量偏心距，单位为μm。 4. 初始不平衡量：平衡前转子上存在的不平衡量。 5. 许用不平衡量：为保证旋转机械正常工作所允许的转子剩余不平衡量。 该指标用不平衡度表示时，称为许用不平衡度（亦称许用不平衡率）。 6. 剩余不平衡量：平衡校正后转子上的剩余不平衡量。 7. 校正半径：校正平面上校正质量的质心到转子轴线的距离，一般用mm表示。 8. 校正平面的干扰（相互影响）：在给定转子某一校正面上不平衡量的变化引起另一校正平面上的 改变（有时称为平面分离影响） 9. 转子平衡品质：衡量转子平衡优劣程度的指标。 计算公式：G=e perω/1000 式中G－转子平衡品质，单位mm/s。从G0.4-G4000分11级。 e per－转子允许的不平衡率gmm/kg或转子质量偏心距μm。 ω－相应于转子最高工作转速的角速度＝2πn/60≈n/10，n为转子的工作转速r/min。 10. 转子单位质量的允许不平衡度（率）： e per＝(G×1000)/(n/10) 单位：gmm/kg或μm 11. 最小可达剩余不平衡量（U mar）：指平衡机能使转子达到的剩余不平衡量的最小值，是衡量平衡 机最高平衡能力的性能指标。单位为gmm。 12. 不平衡量减少率（URR）：经过一次平衡修正减少的不平衡量与初始不平衡量之比值。 它是衡量平衡机效率的性能指标，以百分数表示： URR（％）＝（U1－U2）/U1＝（1－U2/U1）×100 式中：U1－初始不平衡量 U2－一次平衡修正后的剩余不平衡量 13. 校验转子：为校验平衡机性能而设计的刚性转子。 其质量、大小、尺寸均有规定，分立式和卧式两种。 立式转子质量为1.1，3.5，11，35，110 kg。 卧式转子质量为0.5，1.6，5，16，50，160，500kg。
不平衡量的简化计算公式： M ----- 转子质量单位kg G ------精度等级选用单位 kg r ------校正半径单位mm n -----工件的工作转速单位 rpm m------不平衡合格量单位g -------m=风机动平衡的阐述 1、风机动平衡标准：如动平衡精度≤ G (指位移振幅6.3mm/s)； 2、一般动平衡机采用350 rpm和720 rpm两种转速做动平衡测试；
3、一般动平衡机采用最大动平衡重量（Kg）命名型号； 4、动平衡方法：加重平衡和去重平衡； 平衡对象：轴，风轮，皮带轮和其它转子 6、平衡的原因：一个不平衡的转子将造成振动和转子本身及其支撑结构的应力（应力：材料内部互相拉推的力量，即作用与反作用力）； 7、平衡的目的： A,增加轴承寿命； B,减少振动； C,减少杂音； D,减少操作应力； E,减少操作者的困扰和负担； F,减少动力损耗； G,增加产品品质； H,使顾客满意。 8、不平衡的影响 A,只有一个传动组件的不平衡会导致整个组合产生振动，在转动所引起的振动会造成轴承﹑轴套﹑轴心﹑卷轴﹑齿轮等的过大磨损，而减少其使用寿命； B,一旦很高的振动出现，则在结构支架和外框产生应力，经常导致其整个故障； C,且被支架结构吸收的能量会使得等效率的减低； D,振动也会经由地板传给邻近的机械，会严重影响其精确度或正常功能。 9、不平衡的原因： 不平衡为转子（风轮﹑轴心或皮带轮等）的重量分布不均匀。 一、叶轮产生不平衡问题的主要原因
叶轮在使用中产生不平衡的原因可简要分为两种：叶轮的磨损与叶轮的结垢。造成这两种情况与引风机前接的除尘装置有关，干法除尘装置引起叶轮不平衡的原因以磨损为主，而湿法除尘装置影响叶轮不平衡的原因以结垢为主。现分述如下。 1.叶轮的磨损 干式除尘装置虽然可以除掉烟气中绝大部分大颗粒的粉尘，但少量大颗粒和许多微小的粉尘颗粒随同高温、高速的烟气一起通过引风机，使叶片遭受连续不断地冲刷。长此以往，在叶片出口处形成刀刃状磨损。由于这种磨损是不规则的，因此造成了叶轮的不平衡。此外，叶轮表面在高温下很容易氧化，生成厚厚的氧化皮。这些氧化皮与叶轮表面的结合力并不是均匀的，某些氧化皮受振动或离心力的作用会自动脱落，这也是造成叶轮不平衡的一个原因。 2．叶轮的结垢 经湿法除尘装置(文丘里水膜除尘器)净化过的烟气湿度很大，未除净的粉尘颗粒虽然很小，但粘度很大。当它们通过引风机时，在气体涡流的作用下会被吸附在叶片非工作面上，特别在非工作面的进口处与出口处形成比较严重的粉尘结垢，并且逐渐增厚。当部分灰垢在离心力和振动的共同作用下脱落时，叶轮的平衡遭到破坏，整个引风机都会产生振动。 二、解决叶轮不平衡的对策 1．解决叶轮磨损的方法 对干式除尘引起的叶轮磨损，除提高除尘器的除尘效果之外，最有效的方法是提高叶轮的抗磨损能力。目前，这方面比较成熟的方法是热喷涂技术，即用特殊的手段将耐磨、耐高温的金属或陶瓷等材料变成高温、高速的粒子流，喷涂到叶轮的叶片表面，形成一层比叶轮本身材料耐磨、耐高温和抗氧化性能高得多的超强外衣。这样不仅可减轻磨损造成叶轮动平衡的破坏，还可减轻氧化层产生造成的不平衡问题。 选用引风机时，干式除尘应优先选用经过热喷涂处理的叶轮。使用中未经过热喷涂处理的叶轮，在设备维修时，可考虑对叶轮进行热喷涂处理。虽然这样会增加叶轮的制造或维修费用，但却提高叶轮的使用寿命l～2倍，延长了引风机的大修周期。从而降低了引风机和整个生产系统的运行成本，综合效益很好。 2．解决叶轮结垢的方法 (1)喷水除垢：这是一种常用的除垢方法，喷水系统装在引风机的机壳上，由管道、3个喷嘴(1个位于叶轮出口处，2个位于进口处)及排水孔组成。水源一般为自来水，压力约。这种方法通常还是有效的。缺点是每次停机除垢的时间较长，每月需停机数次进行除垢。影响机组的正常使用。 (2)高压气体除垢：该系统采用与喷水系统相似的结构，但其管道为耐高压管道、专用的喷嘴和高压气源。这种装置对叶片的除垢是快速有效的，它可以在引风机正常停机的间隙，开启高压气源，仅用数十秒的时间即可完成除垢。由于操作简单方便，一天可以进行许多次，不但解决了人工除垢费力、费时的问题，还明显降低了整个机组的生产成本。问题是用户是否有现成的高压气源(压力在～之间，可以用压缩空气或氮气)，否则，需要专用的高压压缩机设备。
振动故障诊断及其转子平衡 一、振动基础理论知识简介 1、基本概念： ▲振动：一个弹性体或弹性系统（几个弹性体连在一起）离开其平衡位置做周期性往复运动就叫振动。 其振动量有：极值（峰值），其中单峰值X m，峰-峰值X m-m，X m-m=2 X m；平均值（X i）和均方根值（有效值-X S）。 ▲简谐振动：能用一项正弦或余弦函数表示其运动规律的周期性振动，现场发生的一些复杂振动均是几种不同频率的简谐振动的合成，因此一些资料或书籍均以简谐振动为主加以分析和研究。 X=A.cos（ωt+Φ） ▲通频振幅、基频振幅/基频相位：目前测量振动的仪表按功能来分有两种，一种只能测量振幅值，称为振动表；另一种除能测量幅值外，还能测量振动相位和不同频率下的振动分量，称作振动仪。 振幅有两个含义：1.振幅的表示方法；2.振幅中所含的频率成分。 描述振动的几个物理量： 振动速度：X=A.sin ωt 振动位移：Y=dx/dt=ωt sin（ωt+900） 振动加速度：Z= d2x/dt2=ω2t sin（ωt+1800） X、Y、Z：ω相同，A（最大位移），ωA，ω2A； Y比X矢量超前900；Z比X矢量超前1800。
表示振动强度，位移是最有效的；表示振动平均能量的振动速度是有效的；表示振动冲击强度，振动加速度是最有效的。 ▲极值（幅值）、有效值、平均值的关系： X S =Xm Xi 2 1223600= 极值（幅值）：单峰值X （t ）=1；峰-峰值=2 平均值：（ X ）=A dt t x T T 636.0)(10=? 均方根值（有效值）：X S =A dt t x T T 707.0120 =?）（ 三者之间的关系：双振幅近似等于3倍的有效值或平均值。 轴承振动烈度是以振动速度的均方根值， 我们现在一直沿用的是轴承振动位移峰-峰值S P-P ，国外和国内某些制造厂有用轴承烈度表示 振动，上述换算关系只是指单一频率的振动，如果是混频振动不能直接换算。 ▲通频振幅：用普通振动表（不带滤波器）测得的振幅值是各种频率振动分量的叠加值，如果振幅是由几种不同频率的周期振动叠加而成，其叠加后的振动仍是周期振动，A 在各个周期内保持不变，仪表指示稳定，如果表记示值不稳定，说明由非周期成分存在。 ▲基频振幅：通频振动只能反映物体总的状态，如果要反映振动故障的性质和计算转子重量，就要获取基频振幅。所谓基频振幅是指基波振动频率（机组振动的基波频率等于转子工作频率）下运动量值按正弦规律变化的幅值。测取的方法是采用可调滤波器，可调滤波器
平衡精度等级 考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了世界公认的 ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以2.5倍为增量，从要求最高的G0.4到要求最低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。如下表所示： G4000 具有单数个气缸的刚性安装的低速船用柴油机的曲轴驱动件 G1600 刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动件 G630 刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动件弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动件 G250 刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件 G100 六缸和多缸高速柴油机的曲轴传动件；汽车、货车和机车用的发动机整机 G40 汽车车轮、轮毂、车轮整体、传动轴，弹性安装的六缸和多缸高速四冲程发动机的曲轴驱动件 G16 特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向节传动轴）；粉碎机的零件；农业机械的零件；汽车发动机的个别零件；特殊要求的六缸和多缸发动机的曲轴驱动件 G6.3 商船、海轮的主涡轮机的齿轮；高速分离机的鼓轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；泵的叶轮；机床及一般机器零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件 G2.5 燃气和蒸汽涡轮；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵 G1 磁带录音机及电唱机、CD、DVD的驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢 G0.4 精密磨床的主轴；电机转子；陀螺仪 在您选择平衡机之前，应该先确定转子的平衡等级。 举例：允许不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式为： (与JPARC一样的计算 gys)式中m per为允许不平衡量，单位是g； M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为G6.3级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正半径20mm，则该转子的允许不平衡量为：
A、B可控硅整流柜输出转子电流不平衡原因分析 关键词：可控硅整流装置、转子电流、不平衡、均流系数 摘要：本发电机转子额定电流为1170A，励磁装置配置为南京南瑞公司生产的SAVR-2000发电机励磁调节器，其两台可控硅整流装置型号为FLZ-1000，晶闸管型号为5FPP24L2800,额定电流为1350A，两台可控硅整流装置自投运以来发现其转子电流不平衡，A柜输出转子电缆为400A左右，B柜输出转子电缆为700A左右，经现场检查，励磁装置可控硅整流柜无异常，两套整流装置触发角基本相同。那么是什么原因导致A、B可控硅整流柜输出转子电流不平衡呢？这个问题是本文此次讨论重点。 一、原因分析 首先从功率柜可控硅整流装置原理上入手分析，可控硅整流装置的核心是三相可控硅整流桥，其主回路接线如图1。 图1 整流柜主回路接线图
当它工作时，通过控制可控硅元件SCR1～SCR6的导通角α,将有效值为u2的三相交流电压整流成不同的直流输出电压u d。对发电机而言，通过改变励磁电压值u d，达到改变励磁电流I d的目的。针对理想的电感负载R O，其对应关系为： u d=1.35×u2×cosα (0°≤α＜180°) 触发角α的控制是通过励磁调节器输出与电压u2有一定时序关系的触发脉冲来实现的。触发脉冲有宽脉冲、双窄脉冲或脉冲阵列等形式，南京南瑞公司生产的SAVR-2000发电机励磁调节器使用双窄脉冲的形式，按照一定的规律控制六只可控硅元件SCR1～SCR6，使它们按顺序导通，完成整流（0°＜α＜90°）或逆变（α＞90°）功能，从而达到增加励磁电流或减少励磁电流的目的。 根据以上分析从理论上讲，如果触发角相同，则两套整流装置的输出电流应该相同，但实际上，由于两套整流装置是并联工作的，发电机单机容量不断增大，相应的励磁电流也不断提高，另外有时考虑到配置一定数量的备用整流柜，一般来讲，都需要有2～4个并联支路一起工作，这就有一个采取均流措施的问题。厂家设计时通常采取以下三个方面的措施来进行并联柜之间的均流问题： 1）根据硅元件的导通特性和正向导通电压降V T值进行各支路元件的编排。 2）在每个硅元件桥臂上串联一只空心电抗器来改善均流。 3）采用计算机软件产生触发脉冲，保证各并联支路的硅元件触发一致性，另外采用高性能的脉冲变压器，保证脉冲触发前沿的一致
转子不平衡动态响应分析 李琼 长安大寨组 摘要：动平衡技术是建立在对转予系统的不平衡响应规律性认识的基础上的，而动平衡测试主要是从转子系统的振动信号中提取反映不平衡量的特征信息。因此，深入分析各种转子的不平衡动态响应，考察其稳态响应，特别是瞬态响应与不平衡量及转子系统参数的关系，有利于选择合适的动平衡方法，确定各种动平衡技术的适用参数范围和工作条件。 关键词：动平衡技术；动力学方程；滤波法； 针对线性、定常系统及其响应分析的方法很多，然而，这些方法基本上都是针对转子系统设计分析的。相对来说，研究变转速状态下转子动力学瞬态特性的文献比较少，而研究变转速状态下转予不平衡动态响应的文献更少。因此，本文将从转子动力学的角度出发，针对平面转子、刚性转子、挠性转子等典型转子系统，通过建立其动力学数学模型，采用理论分析与数值仿真相结合的方法，深入分析其不平衡动态响应，以及各种参数对不平衡响应的影响。 1、动平衡技术的研究 动平衡技术是建立在对转予系统的不平衡响应规律性认识的基础上的，而动平衡测试主要是从转子系统的振动信号中提取反映不平衡量的特征信息。因此，深入分析各种转子的不平衡动态响应，考察其稳态响应，特别是瞬态响应与不平衡量及转子系统参数的关系，有利于选择合适的动平衡方法，确定各种动平衡技术的适用参数范围和工作条件。保持转子支承的阻尼仍取较大值，增大角加速度，恒加速不平衡响应和稳态响应的差异又变得明显，这说明变速情况下的不平衡响应除了受支承阻尼的影响外，还和角加速度有关。较大的转速波动和较小的系统阻尼，会使得转子变速不平衡响应与稳态响应产生显著差异，这一点对平衡操作来讲非常重要，必须在转子动平衡的过程中加以考虑。 2、转子的动力学方程的应用 根据转子的动力学方程，建立了转子系统稳态和瞬态不平衡响应的数值仿真模型，
《机械故障诊断技术》 读书报告 院系：机械与汽车工程学院 专业：机械设计制造及自动化 班级：13机制（升） 姓名：林媛 学号：1302224001 指导老师：王平 学年：2014-2015学年第一学期
旋转机械不平衡故障的诊断案例综述 The Summary of Unbalanced Rotating Machinery Fault Diagnosis Cases 【摘要】： 在理想的情况下回转体旋转与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但在实际应用中的各种回转体，由于材质不均匀 或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状 等多种因素，造成了回转体的不平衡，即使静态平衡了，回转体在旋转时，其 上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，从而产生了不平衡的离心力，就造成了动态的不平衡。转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现 缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有70%的 故障与转子不平衡有关。因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。 【关键词】： 旋转机械转子不平衡故障诊断 【Abstract】： In the ideal case, no matter how the rotary body is rotating or not rotating, the pressure on the bearings is the same, so that the rotary body is balanced. However, b ecause material is unevenblank has some defect and machining and assembling gene rate errors,even designing has been asymmetrical geometry and so on,the various rot ary body of the practical application become to be unbalanced. Even under Static bal ance.When the rotary body is rotating,centrifugal force of inertia generated on each t
转子动平衡及操作技术 一. 转子动平衡.. (一).有关基本概念 1.转子 机器中绕轴线旋转的零部件,称为机器的转子. 2.平衡转子 旋转与不旋转时对轴承只有静压力的转子. 3.不平衡转子 如果转子在旋转时对轴承除有静压力外,附加有动压力,则称之为不平衡的转子不平衡是一个旋转体的质量轴线(惯量轴线)与实际的旋转轴线不重合。其单位为不平衡的质量与该质量中心至实际旋转轴线的距离的乘积，以gmm计量。不平衡有3种表现形式。 不平衡转子的危害性:转子如果是不平衡的,附加动压力将通过轴承传达到机器上,引起整个机器的振动产生噪音,加速轴承的磨损,降低机器的寿命,甚至使机器控制失灵,发生严重事故. (二)转子不平衡的几种形式 1.静不平衡 静力不平衡(单平面) 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但平行于旋转轴线，因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的。 主矢不为零,主矩为零: R0═Mrcω2≠0 rc≠0 M0═0JYZ═JZX═0 R0通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴平行。 （图1） 通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。
主矢和主矩均不为零,但相互垂直 R0═Mrcω2≠0 M0═0JYZ═JZX═0 R0不通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴相交于某一点。 （图2） 3.偶不平衡 偶力不平衡表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于旋转体重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承是相等而180°反向的。 主矢为零,主矩不为零 R0═0 rc═0 M0≠0JXZ≠0 JYZ≠0 （图3） 通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。
技术讲课教案 主讲人：范经伟 技术职称（或技能等级）：高级工 所在岗位：锅炉辅机点检员 讲课时间： 2011年 06月24日 培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》 培训目的： 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。内容摘要： 动平衡前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 培训教案：
第一章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。 刚性转子与挠性转子 对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过任选的二个平面得以 平衡。 对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一个转速下又会出现不 平衡问题。当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的 两端平面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转 子上的不平衡质量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的 70%以上，这个转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的 作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心 会偏离转动中心线，而产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必 要在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以后当转子转速降下 来后转子又会进入到不平衡状态。为了能在一定的转速范围内，确保转 子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平面平衡法。 挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变形不会产生过快的磨
转子不平衡响应测试理论与实践 摘要： 在评估旋转设备的可靠性和操控性的过程中理解转子的动力学行为是至关重要的。无论是评估离心泵还是压缩机、蒸汽轮机还是燃气轮机，电机或者发电机，旋转设备对于精确的预测和测量动力学行为都有着同样的需求，但是对于转子动力学行为的直接测量往往是很难实现或者根本不可能的，因此用于确认转子动力特性是否满足工程预期的测试对于买卖双方都是很有必要的。 Understanding the lateral rotordynamic behavior is critical in determining the reliability/operability of rotating equipment. Whether examining a centrifugal pump or compressor, steam or gas turbine, motor or generator, rotating machinery share the same need to accurately predict and measure dynamic behavior. while direct measurement is impractical or otherwise impossible. Testing to confirm rotordynamic prediction and behavior provides both the purchaser and vendor the confidence that the design will meet project expectations. 关键词：转子不平衡响应高速平衡API617 引言：转子动力学测试包括几种不同的形式。有机械运转测试、全系统试验和满负荷试验以及不平衡响应验证与稳定性测试等。本文着重介绍转子的不平衡响应验证（简称URVT）理论及实践。 良好的实际操作和对于工业测试标准的理解对于每个测试能否取得成功是必需的。一个良好的测试不仅仅需要测试程序同样也需要与之相伴的科学的分析方法，用以在后期处理监测到的信息。API测试标准中提及的一些根据可以帮助我们理解为什么要做某一测试以及对于转子动力学行为的正确应用，而不平衡响应测试就是用于确认转子动力学模型是否成立的一种有效手段。 由AIP617发表的不平衡响应验证测试可能是第一次尝试发布的测试行业标准。其目的是验证卖方动力学分析对于不平衡响应预测的准确性、在最大连续转速下考核机组对不平衡的敏感性以及对跳闸转速以下的临界转速进行界定。这一测试对于预测工具和模型都进行了评估分析。并在车间机械测试条件范围内经过几次API617的改版最终修订而成。与此同时在高速平衡仓内随高速动平衡一同进行这一测试以及对加重位置和额外的监测点的自由选择使得这一方法也逐渐获得更多的认可。 不平衡响应验证 这一测试提供了一种测量方案，可以使我们知道对已知不平衡重量来说分析预测与实际振动的契合程度。又增加了对于挠度、隔离裕度和敏感度计算的信心。在车间试验中，往往将不平衡量加在联轴器上，对某些透平机械和悬臂机械来说可以将配重加在悬臂叶轮上。作为另一种选择，可以在高速平衡仓内进行测
转子动平衡标准文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
平衡精度等级考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了世界公认的ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以倍为增量，从要求最高的到要求最低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。如下表所示： G4000具有单数个气缸的刚性安装的低速船用柴油机的曲轴驱动件 G1600刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动件 G630刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动件弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动件 G250刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件 G100六缸和多缸高速柴油机的曲轴传动件；汽车、货车和机车用的发动机整机 G40汽车车轮、轮毂、车轮整体、传动轴，弹性安装的六缸和多缸高速四冲程发动机的曲轴驱动件 G16特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向节传动轴）；粉碎机的零件；农业机械的零件；汽车发动机的个别零件；特殊要求的六缸和多缸发动机的曲轴驱动件 商船、海轮的主涡轮机的齿轮；高速分离机的鼓轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；泵的叶轮；机床及一般机器零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件 燃气和蒸汽涡轮；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵 G1磁带录音机及电唱机、CD、DVD的驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢 精密磨床的主轴；电机转子；陀螺仪 在您选择平衡机之前，应该先确定转子的平衡等级。 举例：允许不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式为： (与JPARC一样的计算 gys) 式中m per为允许不平衡量，单位是g； M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正半径20mm， 则该转子的允许不平衡量为： 因电机转子一般都是双面校正平衡，故分配到每面的允许不平衡量为0.3g。 目前T0转动部分重量大约为180Kg（包括电机转子、旋变转子、轴承等回转体）不包括为166Kg。 按照180Kg，转速3000rpm，标准，校正半径为220mm，
技术讲课教案 主讲人： 罗仁波 培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》 培训目的： 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。
内容摘要： 动平衡前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占 振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 培训教案： 第一章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡，如下图），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。 同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。 ● ●刚性转子与挠性转子
?对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过 任选的二个平面得以平衡。 ?对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一 个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状态。为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平面平衡法。 ?挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变 形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么 可以在任意二个平面内进行平衡，使轴承的振动
汽轮机转子不平衡诊断及治理 发表时间：2018-07-03T10:22:54.897Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：齐莹莹 [导读] 摘要：工业生产是经济的重要组成部分，在生产过程中，汽轮机的装机容量在需求下不断提升。 （哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150046） 摘要：工业生产是经济的重要组成部分，在生产过程中，汽轮机的装机容量在需求下不断提升。由此，也使得汽轮机的结构愈加的复杂，零件也更加精密，因此出现故障的几率和引发故障的原因也不断增加，故障的诊断变得越来越有难度。而汽轮机转子出现不平衡就会极大地影响发电效率，造成发电量不足，所以说对汽轮机转子不平衡的问题的研究以及如何治理显得尤为重要。本文将会简单介绍汽轮机转子不平衡的现象，讲解如何诊断汽轮机转子不平衡状况，对汽轮机转子不平衡治理加以深入地研究分析，希望利用这些分析使得汽轮机转子的工作运营能够稳定，更好地完成工作，促进工业生产的更好发展。 关键词：汽轮机；转子；不平衡；诊断；治理 0引言 汽轮机的重要组成部分之一就是汽轮机转子。在现实问题中，汽轮机转子使得汽轮机发生故障导致运行出状况的主要原因有两个方面：一方面是转子重量偏离重心，另一方面就是转子破损。有资料分析显示，在旋转机械中有超过一半的故障是由转子不平衡引起的，汽轮机也包括在其中。因此，加大对汽轮机转子不平衡的诊断以及原理研究具有十分重要的现实意义，合理的治理方法地提出也刻不容缓。 1 汽轮机转子不平衡的种类 1.1 可汽轮机转子不平衡的种类 1.1.1原始不平衡 指的是在制造过程中就已经发生差错，例如装备达不到标准，用于制造的材料不均匀等，这些都会使汽轮机转子在出厂时因振幅过大而致使平衡精度不符合标准。 1.1.2渐发性不平衡 由于时间较长，汽轮机转子会出现不均匀的污垢沉积现象，灰尘等物质磨损叶片或叶轮，磨蚀转子，都会造成不平衡的幅度越来越大。 1.1.3突发性不平衡 转子零部件由于某种缘故脱落或者叶轮出现卡塞，机组真值突变。 1.2 汽轮机转子不平衡原理 在旋转过程中，汽轮机转子将会产生离心力，离心力的大小可以根据公式F=mew2来进行确定，其中e指的是转子的偏心距。离心力属于交变力，它最终导致了转子产生不平衡的状况。 1.3 汽轮机转子不平衡特征 在不一样的方向方面，汽轮机转子的刚度也不尽相同，严格来说的话，实际转轴的轨迹并不是一个十分标准的圆，而是接近椭圆的形状。不平衡的特征表现主要有以下五个方面： 第一点，转子不平衡振动波形可类似看作是正弦波形。 第二点，如果转子的实际转速低于临近转速，振幅就会以正相关的形式展现，如果转子的转速比临界转速高，那么振幅就会变成一个固定的值，而如果转子转速与临近值十分接近，就会产生共振现象，振幅会在这个时候出现峰值。 第三点，对汽轮机转子的频谱图进行分析，可以发现谐波能量主要集中自基频方面，这就使得实际的频谱图的表现形状展现为“枞树形”。 第四点，转轴的运行轨迹不是一个圆形，准确来说是一个类似椭圆的形状。 第五点，实际上，转子的转速应归为确定值，所以在相位方面不会有较大的波动。 下图展示的汽轮机转子的三维图。 汽轮机转子的三维图 2 汽轮机转子不平衡诊断方法 上面提到，转子不平衡的形式主要有三种，包括原始不平衡、渐变不平衡和突发性不平衡。在这三种不平衡之间不仅存在着许多直接、确定的联系，而且也有着较大的不同。在进行故障诊断的时候，主要从以下两个方面来进行判断 2.1 汽轮机转子振幅变化趋势 在原始不平衡方面，汽轮机转子会显现出清晰的表现特征，而在转子的渐变不平衡方面，当汽轮机还在运行的最初阶段时，不平衡的现象并不会显著地表现出来，只有在伴随着运行时间的推移之后，这样的不平衡现象才会愈加地凸显展示出来。再说转子的突发性不平衡方面，汽轮机转子会出现振动值突变的表现，而在这以后就会展现出比较严重的不平衡的现象。