旋转机械振动特征及诊断方法_陈虹微

68. 4 73. 5 69. 2 73. 9 62. 5 66. 8 68. 7 72. 6 69. 1 73. 3 62. 7 66. 5 69. 8 72. 1 69. 4 73. 1 63. 6 67. 5 71. 4 71. 2 70. 2 72. 9 65. 1 67. 9
从表 3可以看出: 快速路的无隔声罩路段附近 高层污染较重, 夜间超出标准 8. 9dB; 安装了隔声罩 路段的噪声污染基本达标, 但在夜间仍超出标准 3. 1 dB。 主要 原因 是测 点 不仅 受 到 快速 路 面 上 车辆 噪 声影响, 而且还要受到路面 下层车辆的影 响, 由于 周边建筑物的将底层噪声反射到高层 而造成了这 种高层比底层污染厉害的现象 [ 3] , 隔声罩不能有效 隔离高层空间的噪声污染。
2009年 2月
噪声与振动控制
文章编号: 1006-1355( 2009) 01-0134-03
旋转机械振动特征及诊断方法
第 1期
陈虹微
(龙岩学院, 福建龙岩 364012)
摘 要: 针对福建龙岩某厂离心压缩机工作中转子振动 超标的 实际故 障, 通 过分析 旋转机 械振动的 特点, 所
有部 件发生振动故障其频率与转子转速有关。运用振动故障诊断得知不平衡和不对中是根 本原因, 总结了各 自的
图 6 不对中相位差
4. 2. 2 转子不对中的振动诊断法 频率分析和 相位测量是诊 断不对中的常 用方
法。不对中的频率结构比较复杂, 在频率分析时要 着重观察 1、2及多倍频的分布和增长规律。
5 其他振动诊断方法
在旋转机械振动诊断方法中, 还有松动、摩擦、 振荡等方法。松动诊断方法的要点为: 对松动故障 的诊断要区分 两种 情况, 是地 脚松动 还是 配合 松 动。不论哪种松动, 在振动频率、振动方向和 振动 幅值的变化方面 都有一些规律可 循。但不能 仅凭 某一个特征就下结论, 须综合分析各种信息才能作 出比较准确的判别。
子的旋转频率, 即
f0 = fr = n /60
( 1)
式中: f0 ) ) ) 转子一阶频率, 即转子基频 (H z);
fr ) ) ) 转子旋转频率 (H z) ;
n) ) ) 转子/2 fr、2 fr ,, 等频率的 振动。
2) 振动幅值随转速变化的特 征。对于刚 性转 子, 其振动幅值与转速的平方成 正比 ( 但 由于轴承 支座的阻抗是频率的函数, 因此振幅变化有些也是 复杂关系 ) 。其振形曲线如图 3. a所示。对于柔性 转子, 在某些转速下 会出现一个峰值, 振动形 态曲 线为图 3. b所示。测振前要弄清转子的特性。
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快速路
距路面 /m
1. 2 6. 2 11. 2 16. 2
表 3 快速路交通噪声情况
LA eq /dB( A ) 有隔 无隔 声罩 声罩
Ld ( dB) / dB( A ) 有隔 无隔 声罩 声罩
Ln ( dB) /dB( A ) 有隔 无隔 声罩 声罩
摩擦诊断 方法的 要点 为: 除了 考 察频 域特 征 外, 还要观察各个特殊频率的幅值变化和振动波形 特点, 以便把它与其他故障区别开来。
油膜振荡 诊断 方法 的要 点为: 注意 将其 与别 的具有类似 频率特 征的故 障区别 开来, 如 转子与 定子摩擦, 浮环 密封被 卡住失 去浮动 作用 而激起 的振动, 以及叶轮中气体激振力激起的振 动, 均可 产生半倍 频振动。为 了区别, 需 要结 合设 备的具 体情况分析其产生的条件及 频率以外的其他相关 因素。
收稿日期: 2008 - 03- 13; 修改日期: 2008- 05- 20 作者简介: 陈虹微 ( 1968- ) , 女, 福建龙岩新罗区人, 副教授, 主 要从
事机械设计和振动的研究。 E-m ai:l hongw eich@ tom. com
图 1 离心压缩机机构简图
停机检查, 发现联轴器对中严重超差, 两轴心偏 移量达 0. 15mm。调整联轴器对中后, A 点振动值下 降, Vrms = 2. 12mm / s, D = 6Lm。频谱结构发生显著的 变化, 3倍频消失, 2倍频分量的幅值变小, 1倍频分 量也大为减弱, 见图 2b。机组运行状态良好。
旋转机械振动特征及诊断方法
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号, 其频谱结构就可 能包含有同步振 动、亚异 步振 动或超异步振动等多种频率成分, 需要仔细辨识。
3 旋转机械振动诊断原则
图 2 压缩机故障处理前后 A 点水平方向振动频谱图
2 旋转机械振动特点
对旋转 机械 实施故 障诊 断时, 必须 注意 几个 特点: 2. 1 转子特性
3) 振动的方向特 征。不平衡引 起的振动, 其 振动量的大小反映在径向和 轴向两个方向上 是不
一样的, 径向振动比轴向要大。因为不平衡产生的 离心力作用方向垂直于转子轴线。
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第 1期
4) 振动相位。不平衡振动在相位上保持恒定 不变。
图 3 不同转子不平衡振形曲线
4. 1. 2 诊断不平衡故障的基本方法 诊断不平衡故障, 必须分析 信号的频 率成分,
转子组件是旋转机械的核心部分, 它是由转轴 及安装其上的各类圆形 盘状零部件所 组成。由于 整个转子处于高速旋转运动之 中, 所以 对其制造、 安装、调试、维护管理都 有很高的要求。如果其中 某个零部件出了毛病, 或在某个连接配合部位发生 了异常变动, 就会引起机组强烈的振动。
从动力学角度分析, 转子分为刚性转子和柔性 转子。凡是转速频率 低于横向自振频 率的转子称 为刚性转子, 如电动机转子; 反之则为柔性转子, 如 离心压缩机转子、燃气轮转子。刚性转子和柔性转 子在振动特征有区别。 2. 2 振动的频率特征
A bstract: A im ing at the actua l breakdow n o f rotor s' v ibration in a cen trifugal com pressor, v ibra tion characteristics o f rotating m ach ines are analyzed. It is realized that ro tor is the m a in vibration source; and frequency of v ibration breakdown o f other parts is also re levant to the rotat ing speed o f the ro tor. It is found that signa l analysis is the essent ial principle for v ibration fault diagnosis; and im ba lance d iagnostics and m isalignm ent diagnost ics are the essent ial m ethods. T heir characteristics and procedures are summ ar ized. Eng ineering practice verifies that the m ethod introduced in th is paper is advanced, sim ple, convenient and pract ica.l
4) 振动相位: 转子不对中有明显的相位特征, 平行不对中时, 转子两端径向振 动相位差 180b; 角 度不对中时, 联轴器两侧 轴向振动相位差为 180b, 而这时两侧径向相位是同相的, 见图 6。实际上由 于受机器动力特性的影响, 其测得的相位差不一定 正好 180b, 可能在 150b- 200b左右。
3) 分析振幅随转速变化的关 系。部分故 障的 振幅与转速变化有关, 现场测量时, 尽量改变 转速 测量机器的振幅值。
4 振动诊断方法应用
4. 1 不平衡诊断方法 转子不平衡引起的振动是旋转机械常见故障。
全面认识和掌握不平衡故障 的机理特征及其 诊断
方法非常重要。
4. 1. 1 不平衡故障的振动特征 不平衡产生的振动, 具有以下几个特征: 1) 振动频率。主要为转 子的基频。它等于 转
Key word s: v ibration and w ave; ro tor; frequency; im balance; m isalignm en t
旋转机械在运转过程中振动超标是常见故障。 旋转机械的振动均与转 子有关。本文 以解决某厂 一台离心压缩机振动过大为例, 总结常用的振动故 障诊断方法, 即解决不平衡 和不对中方法, 对解决 其它机器振动故障也有借鉴作用。
旋转机械故障特征频率都与转子的转速有关, 等于转子的回转频率 ( 简称转频, 又称工频 ) 及其倍 频或分频。故障特征 频率与转频的关 系通常有三 种情况:
1) 同步振动。即转子振动频率等 于转子转速 频率或倍频。转子不平衡属于典型的同步振动, 联 轴器不对中一般也表现为同步振动。
2) 亚异步振动。其主要振动成分的 频率低于 转频, 为转频的分数倍谐波, 称为亚异步振动。这 属于自激振动, 如滑动轴承的油膜振荡、喘振等。
3) 超异步振动。振动频率高于转频, 称为超异 步振动, 如叶轮叶片振动的通过频率即属于此类。
旋转机械是复杂的机器设备, 如果有多个不同 的零件存 在异常, 它 们会各 自产 生不同 的振 动信 号, 所测得的信号可能是几种信号组成的综合信
信号分析是诊断旋转机械振动的基本原则, 可 从 3方面获取诊断信息。
转子不对中故障 的振动特征主要 表现在以下 几个方面:
1) 频率特征: 转子 不对中的类型不同, 频率表 现也有些差别。平行不对中主要激起 2倍转频, 角 度不对中 则表现 为同频 振动 突出, 它们 的共 同点 是, 都会产生高阶转频振动, 如图 4所示。当两种不 对中型式同时存在时, 频率结构会更加复杂一些。