轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)振動(dòng)故障頻譜特征及案例分析

1、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)振動(dòng)故障頻譜特征及案例分析一、不平衡轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械 最常見(jiàn)的故障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造和安裝誤差，材質(zhì)不均勻造成的質(zhì)量偏心，以及轉(zhuǎn) 子運(yùn)行過(guò)程中由于腐蝕、結(jié)垢、交變應(yīng)力作用等造成的零部件局部損壞、脫落等，都會(huì)使 轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，發(fā)生異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡的主要振動(dòng)特征：1、振動(dòng)方向以徑向?yàn)橹鳎瑧冶凼睫D(zhuǎn)子不平衡可能會(huì)表現(xiàn)出軸向振動(dòng)；2、波形為典型的正弦波；3、振動(dòng)頻率為工頻，水平與垂直方向振動(dòng)的相位差接近90 度。案例：某裝置泵軸承箱靠聯(lián)軸器側(cè)振動(dòng)烈度水平13.2 mm/ s，垂直11.8mm/ s，軸向

2、12.0 mm/ s。各方向振動(dòng)都為工頻成分，水平、垂直波形為正弦波，水平振動(dòng)頻譜如圖1所示，水平振動(dòng)波形如圖 2所示。再對(duì)水平和垂直振動(dòng)進(jìn)行雙通道相位差測(cè)量，顯示相位 差接近 90 度。診斷為不平衡故障，并且不平衡很可能出現(xiàn)在聯(lián)軸器部位。解體檢查未見(jiàn)零部件的明顯磨損，但聯(lián)軸器經(jīng)檢測(cè)存在質(zhì)量偏心，動(dòng)平衡操作時(shí)對(duì)聯(lián)軸器相應(yīng)部位進(jìn)行打磨校正后振動(dòng)降至 2.4 mm/s。二、不對(duì)中轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸系不對(duì)中和軸承不對(duì)中兩種情況。軸系不對(duì)中是指轉(zhuǎn)子聯(lián)接后各轉(zhuǎn) 子的軸線不在同一條直線上。軸承不對(duì)中是指軸頸在軸承中偏斜，軸頸與軸承孔軸線相互 不平行。通常所講不對(duì)中多指軸系不對(duì)中。不對(duì)中的振動(dòng)特征：1 、最大

3、振動(dòng)往往在不對(duì)中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，振動(dòng)值隨負(fù)荷的增大而增高；2、平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)，振動(dòng)頻率為 2倍工頻，同時(shí)也存在工頻和多倍頻， 但以工頻和 2 倍工頻為主；3、 平行不對(duì)中在聯(lián)軸節(jié)兩端徑向振動(dòng)的相位差接近180 度；4、角度不對(duì)中時(shí)，軸向振動(dòng)較大，振動(dòng)頻率為工頻，聯(lián)軸器兩端軸向振動(dòng)相位差接近 180度。案例：某臥式高速泵振動(dòng)達(dá)16.0 mm/s，由振動(dòng)頻譜圖（圖3）可以看出，50 Hz （電機(jī)工頻）及其 2倍頻幅值顯著，且 2倍頻振幅明顯高于工頻，初步判定為不對(duì)中故障。再測(cè)量泵軸承箱與電機(jī)軸承座對(duì)應(yīng)部位的相位差，發(fā)現(xiàn)接近 180 度。解體檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有 2 根聯(lián)接螺栓斷裂，高速

4、軸上部徑向軸瓦有金屬脫落現(xiàn)象，軸 瓦間隙偏大； 高速軸止推面磨損， 推力瓦及惰性軸軸瓦的間隙偏大。 檢修更換高速軸軸瓦、 惰性軸軸瓦及聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓后，振動(dòng)降到 A 區(qū)。三、松動(dòng) 機(jī)械存在松動(dòng)時(shí)，極小的不平衡或不對(duì)中都會(huì)導(dǎo)致很大的振動(dòng)。通常有三種類(lèi)型的機(jī) 械松動(dòng)，第一種類(lèi)型的松動(dòng)是指機(jī)器的底座、臺(tái)板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)，或水泥灌漿不實(shí) 以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形，此類(lèi)松動(dòng)表現(xiàn)出的振動(dòng)頻譜主要為 1x。第二種類(lèi)型的松動(dòng)主要是 由于機(jī)器底座固定螺栓的松動(dòng)或軸承座出現(xiàn)裂紋引起，其振動(dòng)頻譜除1X外，還存在相當(dāng)大的2X分量，有時(shí)還激發(fā)出1/2X和3X振動(dòng)分量。第三種類(lèi)型的松動(dòng)是由于部件間不合 適的配合引起的，產(chǎn)

5、生許多振動(dòng)諧波分量，如IX、2X、?，nX,有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生1/2X、1/3X、？?等分?jǐn)?shù)諧波分量。這時(shí)的松動(dòng)通常是軸承蓋里軸瓦的松動(dòng)、過(guò)大的軸承間隙、或 者轉(zhuǎn)軸上零部件存在松動(dòng)。案例：某引風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大，軸承箱最大振動(dòng) 16.9 mm/ s。該機(jī)為懸臂式離心式風(fēng)機(jī)， 最大振動(dòng)在軸承箱靠葉輪側(cè)，倍頻豐富，初步判斷存在松動(dòng)。監(jiān)測(cè)4 個(gè)地腳，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)地腳03 （靠葉輪側(cè)）振動(dòng)較大，約9 mn/s，其余三個(gè)地腳振動(dòng)分別為0.5 mr/ s、1.8 mr/s和2.0 mm/s，很明顯03地腳有松動(dòng)。由引風(fēng)機(jī)地腳03垂直振動(dòng)頻譜（圖4）可以看出，1X、2X較大，還有較多的諧波成 分。緊固地腳螺栓后軸承箱最

6、大振動(dòng)降至 4.2 mm/ s,仍偏大，分析應(yīng)該還存在軸承或軸 上零件配合松動(dòng)。 2012年 8月解體檢查引風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)軸承與壓蓋緊力不足，加銅墊片調(diào)整 壓蓋緊力后振動(dòng)降到 2.7 mm/s。案例：某雙支撐離心式風(fēng)機(jī)非聯(lián)軸器端軸承箱振動(dòng)大幅上升，最大振動(dòng)軸向方向?yàn)?14.8mm/s?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)記錄列于表1。水平、垂直、軸向振動(dòng)均表現(xiàn)出 2倍工頻顯著，且垂 直、軸向 2倍工頻幅值大于工頻成分。風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)頻譜如圖 5所示。因軸支承為滑動(dòng)軸承，據(jù)相關(guān)振動(dòng)分析理論，軸瓦松動(dòng)將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的振動(dòng)，振 動(dòng)頻率一般為 1/2或2倍轉(zhuǎn)速頻率，初步分析可能存在軸承壓蓋緊力不足，建議先檢查 軸承壓蓋緊力。檢查驗(yàn)證

7、確實(shí)存在壓蓋緊力不足，調(diào)整后振動(dòng)降至 B區(qū)。四、流體擾動(dòng) 高速離心泵中的流體，從葉輪的流道中流出，進(jìn)入擴(kuò)壓器或蝸殼時(shí)，如果流體的流動(dòng) 方向與葉片角度不一致，流道中就產(chǎn)生很大的邊界層分離、混流和逆向流動(dòng)，流體對(duì)擴(kuò)壓 器葉片和蝸殼隔舌的沖擊，將使流體在管道中引起很大的壓力脈動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)，這種壓 力波又可能反射到葉輪上，激發(fā)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，振動(dòng)頻率為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速（稱(chēng)葉片過(guò)流 頻率）或其倍數(shù)。在工藝流量與泵額定流量偏差較大或葉輪出口與蝸殼對(duì)正不良時(shí)，過(guò)流 頻率振動(dòng)明顯，稱(chēng)流體擾動(dòng)。一般把葉輪外緣和開(kāi)始卷曲處的距離拉大，能夠緩和壓力脈 動(dòng)并減小振幅。案例：某泵振動(dòng)超標(biāo)，管線振動(dòng)也大。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)前軸承最大

8、振動(dòng)19.4 mms，4 倍工頻振幅最大，此成分系泵過(guò)流頻率，泵振動(dòng)頻譜如圖 6 所示。經(jīng)過(guò)核算，該泵選型過(guò)大， 解體切削葉輪后，振動(dòng)降到標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。五、動(dòng)靜碰摩在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中， 由于軸彎曲、 轉(zhuǎn)子不對(duì)中等引起軸心嚴(yán)重變形， 或非旋轉(zhuǎn)件彎曲變形， 都可能引起轉(zhuǎn)子與固定件的碰摩而引起異常振動(dòng)。動(dòng)靜碰摩的振動(dòng)特征：頻譜圖上以工頻 分量為主，存在少量低頻或倍頻，碰摩嚴(yán)重時(shí)，低頻和倍頻分量都有較明顯的反映。波形 圖上可出現(xiàn)單邊削頂現(xiàn)象或在接近最大振幅處出現(xiàn)鋸齒形。案例：監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)進(jìn)料泵振動(dòng)偏大，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列于表2。前軸承水平振動(dòng)波形如圖 7 所示，垂直方向振動(dòng)波形如圖 8 所示。該泵各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值與該泵歷史良好

9、狀況（ 2 mmS 以?xún)?nèi)）相比增加較大，倍頻成分豐 富，且波形圖較多波折，尤其是垂直方向存在單邊鋸齒狀，分析存在松動(dòng)和輕微碰摩。對(duì) 該泵跟蹤監(jiān)測(cè)，振動(dòng)值較穩(wěn)定，運(yùn)行到 2012年 4 月焦化裝置停工檢修時(shí)，對(duì)該泵解體大 修，發(fā)現(xiàn)后軸瓦巴氏合金層磨損嚴(yán)重，泵軸在喉部襯套部位有磨損痕跡，檢修后振動(dòng)降到 1.7 mm S。六、滾動(dòng)軸承故障 有關(guān)振動(dòng)分析理論，出現(xiàn)滾動(dòng)軸承損傷或磨損時(shí)，高頻解調(diào)值一般會(huì)增大，并且往往 可見(jiàn)軸承外圈、內(nèi)圈等部件的故障特征頻率。當(dāng)軸承磨損到后期時(shí)，軸承故障特征頻率可 能消失，但振動(dòng)值通常會(huì)加大，振動(dòng)頻譜圖變成一系列譜線。案例：氣分裝置泵振動(dòng)達(dá)18.2 m療s，由前軸承水平振動(dòng)頻譜圖圖9可以看出，除工 頻外，存在密集的高頻成分。由前軸承水平解調(diào)譜圖（圖 10）可以看出，突出的頻譜成分 只有工頻，但譜線底線較高。分析該泵軸承磨損嚴(yán)重，已發(fā)展到軸承故障特征頻率消失。解體檢修發(fā)現(xiàn)靠聯(lián)軸器側(cè) 的軸承保持架已斷裂，更換軸承后振動(dòng)降到 B 區(qū)。案例：引風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大，最大振動(dòng) 8.1