旋转机械故障诊断.pptx

格式：pptx
大小：797.32 KB
文档页数：8

下载文档原格式

旋转机械故障诊断优秀课件

▪ 若继续提高转速，则转子的涡动频率保持不变，始终等于转子的一阶临界转速，即Ω＝ωc1 。
油膜涡动与油膜振荡的特征
➢ 轻载转子
在一阶临界转速之前就可能发生不稳定的半速涡动，但不产生大幅度的振动
越过一阶临界转速后振幅减少当达到两倍一阶临界转速时，振幅增大并且不
随着转速的增加而改变，即发生了油膜振荡
➢ 中载转子
过了一阶临界转速后会出现半速涡动油膜振荡在二倍的一阶临界转速之后出现
➢ 重载转子
低转速时并不存在半速涡动现象，甚至转速达到两倍的一阶临界转速时，也不会立即发生很大的振动
转速达到两倍的一阶临界转速之后的某一转速时，突然发生油膜振荡
轴承升速过程振动瀑布图
从油膜涡动发展到油膜振荡
转子转速 r/min
涡动频率 c/min
油膜涡动与油膜振荡的发生条件
▪ 只发生在使用压力油润滑的滑动轴承上。在半润滑轴承上不发生。
▪ 油膜振荡只发生在转速高于临界转速的设备上（柔性转子）。
油膜涡动与油膜振荡的信号特征
① 油膜涡动的振动频率随转速变化，与转频保持 =（0.42～f 0.48）fn，轴心轨迹f双椭圆； ② 油膜振荡的振动频率在临界转速所对应的固有频率附近，不随转速变化；轴心轨迹不规则，波形幅度不稳定，相位突变。 ③ 两者的振动随油温变化明显。
动压轴承工作状态
轴颈在轴承内旋转时油膜压力分布
θ－偏位角 e －偏心距 c －平均间隙，c = R-r ψ－相对间隙， ψ＝c / r ε－相对偏心率， ε= e / r hmin －最小油膜厚度 hmin = c – e = c(1- ε)
涡动的概念
▪ 涡动是转子轴颈在作高速旋转（自转）的同时，还环绕轴颈某一平衡有黏性，所以轴颈表面的油流速度与轴颈线速度相同，均为 rω，而轴瓦表面的油流速度为0

动设备课件-旋转机械故障诊断解析

当ω<ωn，即在临界转速下，振幅随着转速的增加而增大；
当ω接近ωn时，发生共振，振幅具有最大峰值；
当ω>ωn，即在临界转速上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；
当工作转速一定时，相位稳定
转子不平衡故障机理与诊断
旋转机械故障诊断转子不平衡
诊断实例1
某大型离心式压缩机组蒸汽透平经检修更换转子后，机组启动时发生强烈振动。压缩机两端轴承处径向振幅达到报警值，机器不能正常运行。
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
• 平行不对中：振动频谱中2x幅值超过1x幅值的50％ • 角不不对中：轴向2x或3x幅值约是1x转频幅值的30％~50％ • 2x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构
或在临界区停留时间过长
旋转机械振动及故障概述
旋转机械故障原因分类
机器劣化的原因
• 长期运行，转子的挠度增大或动平衡劣化 • 转子局部损坏、脱落或产生裂纹 • 零部件磨损、点蚀或腐蚀 • 配合面受力劣化、产生过盈不足或松动等，破坏了配合的
性质和精度 • 机器基础沉降不均匀，机器壳体变形
离心压缩机典型的表盘式监测系统
机器寿命较长。减少意外停机。备件库存较少。
意外停机引起生产损失。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修引起人为维修故障。
预测维修体制
有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态，必要时才进行维修。
减少非计划停机损失。维修时间间隔可以延长。维修费用大为减少。备件库存最小。
旋转机械故障诊断转子不平衡
转子不平衡故障的时域特征

工学Chapter旋转机械故障诊断PPT课件

3.1.3 转子不平衡振动的故障特征
3、频谱图上转子转速频率对应的振幅具有突出的峰值，因为不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动。
典型的转子不平衡振动频谱和轴心轨迹
4、三维全息图中，转频的振幅椭圆较大，其它成份较小。
第13页/共205页
3.1.3 转子不平衡振动的故障特征
5、转子的进动方向为同步正进动。 6、转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。 7、除了悬臂转子之外，对于普通两端支承的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显。 8、敏感参数（振幅）具有如下特征： ①振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与转速ω是平方指数关系。 ②当转子上的部件破损时，振幅会突然变大。例如某烧结厂抽风机转子焊接的合金耐磨层突然脱落，造成振幅突然增大。
第19页/共205页
3.1.4.2 转子运行中的不平衡
转子运行过程中的不平衡，可分成： 1、转子弯曲：
1）临时性弯曲 2）永久性弯曲 2、原始平衡状态破坏： 1）转子上零件破裂或飞离 2）固体杂质在叶轮上沉积 3）叶轮除锈后产生的不平衡 4）轴上零件松动
第20页/共205页
3.1.4.2.1 转轴临时性弯曲
3.1.1 转子不平衡的类型
旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象，就是不平衡故障。
不平衡可分为静不平衡、偶不平衡和动不平衡。
另外又从转子过程的极坐标图上看出，转子在做高速动平衡时，也曾显示9700～ 11000r/min之间具有明显峰值。
Ⅵ375测点的极坐标图

旋转机械的状态监测与故障诊断PPT课件

6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械的核心----转子系统（转轴组件），它包括：
转子（轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器）；滑动轴承、滚动轴承；支座（定子、机座）；密封、密封装置。
1）转子系统的振动分类：
横向振动----振动发生在包括转轴的横向xoy平面内，大多数故障所激发的振动为此类振动；
x p-p
峰-峰值的测量方法
1）以轴承振动位移峰峰值作评定标准
2 旋转机械振动评定标准
2）以轴承振动烈度作为评定标准
V rms
1 T v 2 t dt
T0
式中： T v ( t )曲线样本长度；
n
设： v ( t ) v k sin 2 f k t k 1
其中： v k 1，2，3， n 为各组成分量的幅值，
1 旋转机械的状态特征参数与测试
测点数量与布置
原则：通过对整个机组结构特性的全面了解和认真分析，以最少的传感器，最灵敏地测出整个机组系统的工况。
注意：对于在机壳（轴承座）上的振动测量，测点的选择应考虑环境因素，避免选择高温、高湿度、出风口和温度变化剧烈的地方作为测量点，以保证测量的有效性。
注意：为降低系统成本，对于高频的随机振动和冲击振动可以只确定一个方向为测量点。但对于低频段的确定性振动（常为低频振动）必须同时测量水平和垂直两个方向，有条件时还应增加轴向测点。
键相位传感器的安装
键相位信号是通过对键相标记（即在被测轴上设置的一个凹槽或凸键）测量得到的，当这个凹槽或凸键转到探头安装位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲信号。轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，也可用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。

设备状态监测与故障诊断技术第5章旋转机械故障诊断技术.pptx

转子不平衡故障包括：①转子质量不平衡、 ②转子偏心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件脱落、 ⑥转子部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不同原因引起的转子不平衡故障规律相近，但也各有特点。
2021/2/6
3
第一节旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转速的平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍的类型，它是力不平衡和力偶不平衡两者的组合。悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两者。总是必需要在两个修正面内加以修正重量。
2021/2/6
11
实例三：转子不平衡故障的诊断
结合喂入轮实际特点，引起其不平衡的诱因主要有：制造误差，锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等。以前在检修时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装螺栓已经产生了大量锈蚀① ，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在喂入轮齿形表面越积越厚(结垢) ② ，是造成喂入轮不平衡现象频发的主要原因。为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理。
跃响应，主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动幅值一般会有较明显的增大，如果有在线监测系统的话将能捕捉到这一情况。为了防止脱落部件在惯性力作用下飞出使机体发生二次事故，必要时应及时停机检修。
6．转子部件结垢由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着
年月逐渐增大的。
7．联轴器不平衡通常是联轴器两端轴承的振动较大。

机械故障诊断技术6_旋转机械故障诊断81页PPT

机械故障诊断技术6_旋转机械故障诊
断
21、没有人陪你走一辈子，所以你要适应孤独，没有人会帮你一辈子，所以你要奋斗一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之首，因为这种德性保证了所有其余的德性。--温斯顿．丘吉尔。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。
25对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

不同，因为系统的固有频率受到种种因素影响会发生改变。设备故障
诊断人员应该了解影响临界转速改变的可能原因。一般地说，一台给
定的设备，除非受到损坏，其结构不会有太大的变化，因而其质量分
布、轴系刚度系数都是固定的，其固有频率也应是一定的。但实际上
，现场设备结构变动的情况还是很多的，最常遇到的是换瓦，有时是
更换转子，不可避免的是设备维修安装后未能准确复位等等，都会影
响到临界转速的改变。
• 6．1．2 转子—轴承系统的稳定性
转子——轴承系统的稳定性是指转子在受到某种小干扰扰动后能否随时间的推移而恢复原来状态的能力，也就是说扰动响应能否随时间增加而消失。如果响应随时间增加而消失，则转子系统是稳定的。若响应随时问增加，则转子系统就失稳了。
比较典型的失稳是油膜涡动。在瓦隙较大的情况下，转子常会因不平衡等原因而偏离其转动中心，致使油膜合力与载荷不能平衡，就会引起油膜涡动。机组的稳定性能在很大程度上取决于滑动轴承的刚度和阻尼。当系统具有正阻尼时，系统具有抑制作用，振动逐渐衰减。反之系统具有负阻尼时，油膜涡动就会发展为油膜振荡。油膜涡动与油膜振荡都是油膜承载压力波动的反映，表现为轴的振动。
柔性转子的临界转速
由于柔性转子在高于其固有频率的转速下工作，所以在起、停车过程中，它必定要通过固有频率这个位置。此时机组将因共振而发生强烈的振动，而在低于或高于固有频率转速下运转时，机组的振动是一般的强迫振动，幅值都不会太大，共振点是一个临界点。故此，机组发生共振时的转速也被称之为临界转速。
➢（1）油膜涡动与油膜振荡的发生条件
① 只发生在使用压力油润滑的滑动轴承上。在半润滑轴承上不发生。
② 油膜振荡只发生在转速高于临界转速的设备上。
➢（2）油膜涡动与油膜振荡的信号特征
① 油膜涡动的振动频率随转速变化，与转频保持 f =（0.43～0.48）f n。
② 油膜振荡的振动频率在临界转速所对应的固有频率附近，不随转速变化。
在工程上，我们也把对应于转子一阶横向固有频率的转速称为临界转速。当代的大型转动机械，为了提高单位体积的做功能力，一般均将转动部件做成高速运转的柔性转子(工作转速高于其固有频率对应的转速)，采用滑动轴承支撑。由于滑动轴承具有弹性和阻尼，因此，它的作用远不止是作为转子的承载元件，而且已成为转子动力系统的一部分。在考虑到滑动轴承的作用后，转子——轴承系统的固有振动、强迫振动和稳定特性就和单个振动体不同了。
① 设计时使转子避开油膜共振区； ② 增大轴承比压，减小承压面； ③ 减小轴承间隙； ④ 控制轴瓦预负荷，降低供油压力； ⑤ 选用抗振性好的轴承结构； ⑥ 适当调整润滑油温； ⑦ 从多方面分析并消除产生的因素。
• 6．1．3 转子的不平衡振动机理
旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距。偏心距较大时，静态下，所产生的偏心力矩大于磨擦阻力矩，表现为某一点始终恢复到水平放置的转子下部，其偏心力矩小于磨擦阻力矩的区域内，称之为静不平衡。偏心距较小时，不能表现出静不平衡的特征，但是在转子旋转时，表现为一个与转动频率同步的离心力矢量，离心力F=Meω2，从而激发转子的振动。这种现象称之为动不平衡。静不平衡的转子，由于偏心距e较大，表现出更为强烈的动不平衡振动。
临界转速的变动
为了保证大机组能够安全平稳的运转，轴系转速应处于该轴系各
临界转速的一定范围之外，一般要求：
刚性转子
n<0.75 nc1
柔性转子
1.4 nc1 < n <0.7 nc2
式中，nc1、nc2分别为轴系的一阶、二阶临界转速。
机组的临界转速可由产品样本查到或在起停车过程中由振动测试
获取。需提出的是，样本提供的临界转速和机组实际的临界转速可能
③ 两者的振动随油温变化明显。
➢（3）油膜涡动与油膜振荡的振动特点
① 油膜涡动的轴心轨迹是由基频与半速涡动频率叠加成的双椭圆，较稳定。 ② 油膜振荡是自激振荡，维持振动的能量是转轴在旋转中供应的，具有惯性效应。由于有失稳趋势，导致摩擦与碰撞，因此轴心轨迹不规则，波形幅度不稳定，相位突变。
➢（4）消除措施
转子的临界转速往往不止一个，它与系统的自由度数目有关。实际情况表明带有一个转子的轴系，可简化成具有一个自由度的弹性系统，有一个临界转速；转轴上带有二个转子，可简化成二个自由度系统，对应有二个临界转速，依次类推。其中转速最小的那个临界转速称为一阶临界转速nc1，比之大的依次叫做二阶临界转速nc2、三阶临界界转转速速已nc3超。出工了程转上子有可实达际的意工义作的转主速要范是围前。几阶，过高的临
虽然作不到质量中心与旋转中心绝对重合，但为了设备的安全运行，必需将偏心所激发的振动幅度控制在许可范围内。
➢（1）不平衡故障的信号特征
① 时域波形为近似的等幅正弦波。 ② 轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是因为轴承座及
基础的水平刚度与垂直刚度不同所造成。 ③ 频谱图上转子转动频率处的振幅。 ④ 在三维全息图中，转频的振幅椭园较大，其他成份较
第六章旋转机械故障诊断
6．1 旋转机械振动的动力学特征及信号特点
• 6．1．1 转子特性
转子组件是旋转机械的核心部分，由转轴及固定装上的各类盘状零件（如：叶轮、齿轮、联轴节、轴承等）所组成。
从动力学角度分析，转子系统分为刚性转子和柔性转子。转动频率低于转子一阶横向固有频率的转子为刚性转子，如电动机、中小型离心式风机等。转动频率高于转子一阶横向固有频率的转子为柔性转子，如燃气轮机转子。
小。
➢（2）敏感参数特征
① 振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与转速ω是平方指数关系。 ② 当转子上的部件破损时，振幅突然变大。例如某烧结
厂抽风机转子焊接的合金耐磨层突然脱落，造成振幅突然增大。
• 6．1．4 转子与联轴节的不对中振动机理
转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中。轴承不对中本身不引起振动，它影响轴承的载荷分布、油膜形态等运行状况。一般情况下，转子不对中都是指轴系不对中，故障原因在联轴节处。