第6章旋转机械故障诊断
机械卓越1401唐广
——2017.11.07
目录
1
旋转机械及转子特性介绍
认识机械振动
2
3
转子的不平衡振动
不平衡分析案例
4
1.1 旋转机械定义
旋转机械指主要功能由旋转运动完成的机械 汽轮机、电动机、离心式水泵、风机等 核心部分：转子组件
转轴及固定安装在其上的各类盘状零件
1.2 转子系统分类
刚性转子系统
转动频率低于转子一阶横向固有频率 如：电动机、中小型离心风机
柔性转子系统
转动频率低于转子一阶横向固有频率
如：燃气轮机转子固有频率
任何结构都具有固有频率，其值由
本身的结构所决定
结构具有多阶固有频率
每一阶固有频率对应一个临界转速
1.3 保证安全运行的轴系转速一般要求 刚性转子系统
N < 0.75N c1
柔性转子系统
1.4N c1 < N < 0.7N c2
N c2表示轴系的一阶、二阶临界转速式中，N c1 、
临界转速（与固有频率对应）
机组临界转速可以由产品样本查到，但可能改变； 与产品结构、刚度、质量有关
机械振动可分为 自由振动 受迫振动
自激振动
2、认识机械振动2.1自由振动 在经历某一初始扰动后，不再受外界力的激励和干扰的情形下所发生的振动
2.2受迫振动 指在外来力函数的激励下而产生的振动。通常，受迫振动按照激励力的频率振动。2.2自激振动 指由振动体自身所激励的振动。维持振动的交变力是由运动本身产生或控制的。 自激振动的频率以转子的固有频率为主，或在固有频率附近
3.1 不平衡故障原因分析
•制造时几何尺寸不同心，材质不匀
•安装方式不好，如用斜键等
•轴水平放置太久，或受热不均，造成永久或暂时变形•工作中液、固杂质或腐蚀，使转子不对称磨损或不对称沉积•零件配合过松，旋转时间隙变大，造成偏心
3.2 不平衡的原因
3.2 不平衡的原因
3.2 不平衡的原因
3.2 不平衡的原因
3.3 不平衡的分类
按发生不平的过程可分为•原始性不平衡
•渐发性不平衡
•突发性不平衡
按机理可分为
•静不平衡
•偶不平衡（力偶不平衡）•动不平衡
不平衡特征表现为一个与转动频率同步的离心矢量，离心力 F = Mew2
从而激发转子的振动
3.4 不平衡故障的信号特征3、转子的不平衡振动
频
时域波形为近似的等幅正弦波
轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是由轴承座及基础的水平刚度和
垂直刚度不同造成的
频谱图上转子转动频率处的振幅增大，能量集中于1x
频处
例6-1
某厂大功率离心式氢气压缩机，经停机大检修后开机，运行后不到两天出现故障。测点D振幅越过报警限，测点C振幅也偏大。
首先，采用示波器观察各测点的波形，发现其波形接近原来的形状，曲线光滑，但振
幅较大，由此得知，没有出现新的高频成分。
记录各测点的信号，进行频谱分析，并与故障前相应测点的频谱图进行对比，结果如下。
由图可知
①1倍频振幅增加明显，C点增加为故障前1.9倍，D点增加为1.73倍
②其他频率成分的振幅几乎没有变化。
例6-1
频率、振幅对比表如下
根据以上特征，作出结论如下：
①转子出现了明显的不平衡，可能是因转子的结垢所致。
②振动虽大，但属于受迫振动，不是自激振动。
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