旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座

1什么是旋轉(zhuǎn)機械旋轉(zhuǎn)機械是指依靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動進行工作機器，在結(jié)構(gòu)上必須具備最基本轉(zhuǎn)子、軸承等零部件。經(jīng)典旋轉(zhuǎn)機械：各類離心泵、軸流泵、離心式和軸流式風(fēng)機、汽輪機、渦輪發(fā)動機、電動機、離心機。用途：在大型化工、石化、壓縮電力和鋼鐵等部門，一些大型旋轉(zhuǎn)機械屬于生產(chǎn)中關(guān)鍵設(shè)備煉油廠催化工段三機組或四機組大化肥裝置中四大機組或五大機組乙烯裝置中三大機組電力行業(yè)汽輪發(fā)電機組、泵和水輪機組鋼鐵部門高爐風(fēng)機和軋鋼機組旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第1頁2大型氣輪機外形及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第2頁3旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第3頁4旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第4頁5學(xué)習(xí)本章目標(biāo)目標(biāo)：研究旋轉(zhuǎn)機械故障機理了解它們故障類型和信息特征故障診療和處理方法，從中積累知識和經(jīng)驗。本章主要介紹內(nèi)容應(yīng)用振動信號進行旋轉(zhuǎn)機械診療方法因為旋轉(zhuǎn)機械故障多樣性和故障因果關(guān)系復(fù)雜很多相同故障現(xiàn)象并不一定源于同一故障原因，在現(xiàn)場進行故障診療時，還需要利用動信號之外更多信息，對機器振動特點，運行參數(shù)改變以及設(shè)計、安裝、維修、操作中帶來各種原因進行綜合分析，才能作出較為符合實際診療結(jié)論。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第5頁補充1：轉(zhuǎn)子振動類型因為旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)、零部件加工、安裝方面缺點，使得機器在運行時引發(fā)振動。橫向振動過大橫向振動往往是機器損壞主要原因，所以成了振動監(jiān)測主要對象，也是機組狀態(tài)判斷主要依據(jù)剛性轉(zhuǎn)子運行轉(zhuǎn)速低于一階橫向（固有）頻率，如常見電動機轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子運行轉(zhuǎn)速高于一階橫向（固有）頻率，如常見燃氣輪機轉(zhuǎn)子、壓縮機轉(zhuǎn)子軸向振動扭轉(zhuǎn)振動旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第6頁補充：轉(zhuǎn)子振動類型自激振動由外部條件改變（如喘振、流體激勵等）引發(fā)本身振動，其振動頻率為系統(tǒng)本身固有振動頻率。自激振動形成卻依賴于初始振動存在，若沒有初始振動，就沒有能夠反饋信號，系統(tǒng)不能“起振”這種振動經(jīng)常在某個轉(zhuǎn)速下突然發(fā)生，所以對旋轉(zhuǎn)機械含有極大危害性。對環(huán)境條件改變十分敏感，機器微小差異，其穩(wěn)定性可能含有極大差異油膜振蕩

機床切削顫振

琴弦振動（提琴、胡琴）－摩擦引發(fā)上滿發(fā)條鐘旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第7頁補充2：轉(zhuǎn)子振動測量1、常用測量儀器頻譜分析儀數(shù)據(jù)采集器振動傳感器示波器2、測量單位及檢測類型

位移（Pk-Pk）：適合于低頻范圍

速度（Rms,Pk）：適合于中頻段

加速度（Pk

）：適合于高頻段旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第8頁

測振傳感器（一次儀表）分類1.測振傳感器作用把被測對象機械振動量（d，v，a）在要求范圍內(nèi)準(zhǔn)確地接收下來，并把它們轉(zhuǎn)變成電信號輸出。2.測振傳感器分類(按所測參數(shù)形式分)位移傳感器速度傳感器加速度傳感器旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第9頁測振傳感器性能3.三類傳感器頻率特征與動態(tài)范圍比較(1)加速度傳感器頻響特征與動態(tài)范圍最寬（10-20KHz）(2)速度傳感器普通在10～1000Hz(3)位移傳感器從理論上可到0.1～10000Hz，普通在2kHz以下旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第10頁測振傳感器－位移傳感器4.電渦流式位移傳感器1)特點：非接觸2)適用范圍：旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)測(含有表面線速度轉(zhuǎn)子振動)3)優(yōu)點：a.線性度好、頻率范圍寬(DC-10000Hz)；c.線性范圍內(nèi)靈敏度不隨初始間隙大小改變；d.能長時間連續(xù)可靠工作；e.長距離傳輸抗干擾能力強；f.能在油、氣及一些化學(xué)成份介質(zhì)中工作。4)結(jié)構(gòu)類型a.變間隙型電渦流傳感器；b.變面積型電渦流傳感器。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第11頁測振傳感器－位移傳感器5)原理：在傳感器端部有一線圈，線圈通以高頻(普通1～2MHz)交變電流。當(dāng)線圈平面靠近一導(dǎo)體面時，穿過導(dǎo)體磁通量隨時間而改變，在導(dǎo)體表面感應(yīng)出電渦流，渦流產(chǎn)生磁通又穿過原線圈。所以原線圈與產(chǎn)生渦流導(dǎo)體相當(dāng)于兩個含有互感線圈，互感大小與線圈離導(dǎo)體表面間隙相關(guān)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第12頁測振傳感器－位移傳感器6)被測物體尺寸及材料對測量性能影響a．尺寸影響當(dāng)被測物體為圓柱，且傳感器中心線垂直于被測物體軸線，要求：D≥3d（d為探頭頭部直徑）假如D＝d，靈敏度會下降70％左右。b.表面加工質(zhì)量影響不規(guī)則表面會給實際測量造成附加誤差。普通被測表面粗糙度Ra要求在0.4～0.8μm之間（磨或拋光）c.材料影響當(dāng)被測物體為導(dǎo)磁材料（如普通鋼）時，因為磁效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時存在，且磁效應(yīng)與渦流效應(yīng)相反，會抵消一部分渦流效應(yīng)，使靈敏度變低。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第13頁測振傳感器－位移傳感器7)渦流傳感器安裝a.探頭間距離b.探頭與安裝面距離旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第14頁5.2.3測振傳感器－位移傳感器旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第15頁測振傳感器－位移傳感器9)使用時注意事項安裝時要注意平均間隙選取，即平均間隙加上振動間隙(總間隙)應(yīng)處于傳感器線性范圍內(nèi)，不然會引發(fā)測量誤差及波形失真。普通平均間隙選在線性中點。選取傳感器時要注意傳感器動態(tài)特征、頻率范圍。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第16頁

測絕對振動

測相對振動補充：振動測試方式旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第17頁測點位置選取

三個方向設(shè)測點

給測點位置作記號

設(shè)備表面處理

盡可能靠近軸承測量部位應(yīng)選在設(shè)備上對振動敏感部分。普通都把軸承處選為主要測點，把機殼、箱體、基礎(chǔ)部位選作輔助測點旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第18頁對于低頻振動，普通應(yīng)在水平、垂直和軸向三個方向測量；對于高頻振動，只需在一個方向（徑向）測量。其原因在于低頻信號方向性較強，而高頻信號方向不敏感數(shù)字序列從驅(qū)動器非驅(qū)動側(cè)軸承座開始，賦予其數(shù)字001，朝著被驅(qū)動設(shè)備進行數(shù)字排列，直到第一根軸線最終一個軸承測點編號標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第19頁武鋼大型廠加熱助燃風(fēng)機機組該機組由直流電機和風(fēng)機兩部分組成，其中風(fēng)機為單軸懸臂結(jié)構(gòu)，支撐部位采取滾動軸承，與電機采取直連方式旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第20頁補充3：旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前最常采取是通頻振幅來衡量機械運行狀態(tài)，依據(jù)所使用傳感器種類分為：軸承振動評定：利用接觸式傳感器（如壓電式振動加速度傳感器）放置在軸承座上進行測量軸振動評定：利用非接觸式（如渦流式傳感器）測量軸相對于機殼振動值或軸絕對振動值。評定參數(shù)可用振動位移峰峰值和振動烈度（即均方根值，它代表了振動能量大小）來表示。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第21頁旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)1、以軸承振動位移峰峰值作為評定標(biāo)準(zhǔn)特點：轉(zhuǎn)速低時，允許振動值大，轉(zhuǎn)速高時，允許振動值小。原因：一樣振動值，高速機組比低速機組更易出現(xiàn)故障轉(zhuǎn)速r/min標(biāo)準(zhǔn)/um優(yōu)良合格150030507030002030501959年水電部頒發(fā)《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》關(guān)于汽輪機組軸承振動標(biāo)準(zhǔn)要求機組垂直、水平和軸向均滿足該標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第22頁旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)“軸承振動位移峰峰值評定標(biāo)準(zhǔn)”存在問題：在制訂上述標(biāo)按時，假設(shè)：機組振動為單一頻率正弦波振動軸承振動和轉(zhuǎn)子振動基本上有一固定比值，所以，可用軸承振動來代表轉(zhuǎn)子振動軸承座在垂直、水平方向上剛度基本相等，即各向同性實際與假設(shè)不盡相符，①所測得振動多數(shù)是由各種頻率振動合成；②軸承座水平剛度顯著低于垂直剛度；③轉(zhuǎn)子振動和軸承座振動比值在2－50倍，它和軸承類型、間隙、油膜特征等相關(guān)。所以，為了全方面反應(yīng)機組振動情況，必須制訂其它振動標(biāo)準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第23頁旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)2、以軸承振動烈度作為評定標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO3945給出了用振動烈度評定功率大于300KW，轉(zhuǎn)速為600-1轉(zhuǎn)大型原動機和其它含有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量大型機器振動特征國際標(biāo)準(zhǔn)。如電動機和發(fā)電機、蒸氣輪機和燃氣輪機、渦輪壓縮機等軸承振動烈度Vrms/(mm/s)支承分類剛性柔性0.46好好0.711.711.8良2.8良4.6及格及格7.111.218.0不可用28.0不可用45.0剛性支承是指機器－支架系統(tǒng)第一階固有頻率高于主激振頻率旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第24頁旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)振動烈度是振動速度均方根值（有效值）；振動烈度值與信號所含能量關(guān)系親密，受頻率改變影響較小，對機組常發(fā)生非表面損傷類故障或漸進性故障比較敏感。計算：振動由幾個不一樣頻率簡諧振動所合成，由頻譜分析可知，加速度、速度或位移幅值（aj、vj、Aj，j=1,2,……n）是角速度ωj函數(shù)。依據(jù)加速度幅值aj

、位移幅值A(chǔ)j或速度幅值vj

，可計算出振動速度均方根值：旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第25頁旋轉(zhuǎn)機械振動評定標(biāo)準(zhǔn)3、以軸振動位移峰峰值作為評定標(biāo)準(zhǔn)在軸承座上測量機組振動較為方便，然而機組轉(zhuǎn)子振動要經(jīng)過油膜傳到軸承座，所測得振動幅值受油膜剛度和軸承剛度影響，所以，直接測量轉(zhuǎn)軸振動值以判斷轉(zhuǎn)子振動特征將能更確切地反應(yīng)振動實質(zhì)。以上振動標(biāo)準(zhǔn)不能機械套用，還應(yīng)結(jié)合機組振動趨勢綜合考慮，如長久振動較小機組或測點，當(dāng)其振動值增加但還未超出振動標(biāo)按時，這也是故障征兆，應(yīng)給予足夠重視。振動標(biāo)準(zhǔn)um轉(zhuǎn)速<1000150030003600>6000軸上150100504420國際電工委員會IEC推薦汽輪機振動標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第26頁27主要內(nèi)容轉(zhuǎn)子不平衡故障診療轉(zhuǎn)子不對中故障診療滑動軸承故障診療轉(zhuǎn)子摩擦故障診療浮動環(huán)密封故障診療……旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第27頁283.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療3.1.1轉(zhuǎn)子不平衡概念定義：轉(zhuǎn)子受材料質(zhì)量、加工、裝配以及運行中各種原因影響，其質(zhì)量中心和旋轉(zhuǎn)中心線之間存在一定量偏心距，使得轉(zhuǎn)子在工作時形成周期性離心力干擾，在軸承上產(chǎn)生動載荷，從而引發(fā)機器振動現(xiàn)象把產(chǎn)生離心力原因—旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量沿旋轉(zhuǎn)中心線不均勻分布叫做不平衡由此引發(fā)機器振動或運行時產(chǎn)生其它問題稱為不平衡故障。實際上一個平衡良好轉(zhuǎn)子也不能做到“絕對平衡”，總是存在微量不平衡，所以在轉(zhuǎn)子振動信號頻譜上總會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速頻率成份(或稱工頻)，但不發(fā)生不平衡振動。只有當(dāng)不平衡量超出一定值后，離心力才會引發(fā)機器顯著振動

旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第28頁293.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療一個帶有薄圓盤剛性轉(zhuǎn)子支承在跨度為1兩個軸承上。假定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)沒有阻尼，轉(zhuǎn)子質(zhì)量為m，質(zhì)心M距旋轉(zhuǎn)中心O距離為e(稱為偏心距)，旋轉(zhuǎn)角速度為，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生離心力為旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第29頁303.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療圓盤質(zhì)量為10kg.盤子質(zhì)量偏心距為0.2rnm.當(dāng)轉(zhuǎn)速為6000時.不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生離心力大小為該力在軸承上每轉(zhuǎn)改變一次，足以引發(fā)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)振動旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第30頁313.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療3.1.2臨界轉(zhuǎn)速對不平衡振動影響一、臨界轉(zhuǎn)速動力特征臨界轉(zhuǎn)速是一個由不平衡離心力引發(fā)共振現(xiàn)象在臨界轉(zhuǎn)速下.轉(zhuǎn)子出現(xiàn)很大彎曲變形，而且作弓狀盤旋運動〔又稱“渦動”或“進動”)。彎曲變形后轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心遠離軸承中心線.離心力將大大增加，增大離心力又將促使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生更大變形，如此相互加劇.不平衡離心力得到了極大放大。機器產(chǎn)生猛烈振動。工作轉(zhuǎn)速范圍:（i為臨界轉(zhuǎn)速階數(shù))。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第31頁323.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療轉(zhuǎn)子運動力學(xué)模型O為軸承中心，C為圓盤旋轉(zhuǎn)中心，G為質(zhì)量中心，動撓度OC=,偏心距CG=e。轉(zhuǎn)子在低速時，G在C外側(cè)，且O,C.G三點成一直線。當(dāng)不計圓盤重力影響和系統(tǒng)阻尼時，轉(zhuǎn)子受到離心力與彈性恢復(fù)力相平衡旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第32頁333.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療即可得到圓盤處動撓度公式式中k——軸在中點剛度系數(shù)，可由材料力學(xué)求得;

——轉(zhuǎn)子無阻尼時橫向振動固有頻率，當(dāng)轉(zhuǎn)速時，軸撓度理論上為無限大，這個角速度就稱為軸臨界轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第33頁343.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療二、阻尼對臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子振動影響實際轉(zhuǎn)子總是存在阻尼對于線性系統(tǒng)，阻尼力與速度成正比，力方向與速度方向相反。有阻尼轉(zhuǎn)子，O、C、G三點就不在同一直線上，OC和CG成角升速時，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速略高于其橫向固有頻率；在降速時，測量所得到臨界轉(zhuǎn)速略小于橫向固有頻率；旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第34頁353.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療正常高速旋轉(zhuǎn)機器，在開啟過程中必須確保初值在某一限定值以內(nèi)，井且升速時應(yīng)快速經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速。為了有效地利用軸承油膜產(chǎn)生阻尼，使轉(zhuǎn)子經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時不致振幅過大.在設(shè)計階段就應(yīng)注意，不耍把軸承放在轉(zhuǎn)子振型節(jié)點位置上，不然軸承阻尼作用將會大大減弱。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第35頁363.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療3.1.3轉(zhuǎn)子不平衡振動故障特征轉(zhuǎn)子不平衡振動是在周期性離心力干擾下產(chǎn)生強迫振動，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，離心力經(jīng)過轉(zhuǎn)子或軸承上某一測點處產(chǎn)生一次擾動，在測點處就有一次振動響應(yīng)，所以它振動頻率就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率，即式中f——振動頻率，

w——角頻率，

n——轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第36頁373.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療轉(zhuǎn)速頻率也稱為工頻(工作頻率)，因為轉(zhuǎn)子在運行時總是殘留一定不平衡量，所以這種頻率成份很輕易在頻譜圖上觀察到。當(dāng)發(fā)生不平衡振動時，其故障特征主要表現(xiàn)在以下幾方面。不平衡故障主要引發(fā)轉(zhuǎn)子或軸承徑向振動，在轉(zhuǎn)子徑向測點上得到頻譜圖，轉(zhuǎn)速頻率成份含有突出峰值。單純不平衡振動，轉(zhuǎn)速頻率高次諧波幅值很低，所以在時域上波形是一個正弦波。轉(zhuǎn)子軸心軌跡形狀基本上為一個圓或橢圓，這意味著置于轉(zhuǎn)軸同一截面上相互垂直兩個探頭，其信號相位差靠近90。轉(zhuǎn)子進動方向為同時正進動。除了懸臂轉(zhuǎn)子之外，對于普通兩端支承轉(zhuǎn)子，不平衡在軸向上振幅普通不顯著。轉(zhuǎn)子振幅對轉(zhuǎn)速改變很敏感，轉(zhuǎn)速下降，振幅將顯著下降。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第37頁383.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療經(jīng)典不平衡振動頻譜和軸心軌跡圖中轉(zhuǎn)速頻率成份幅值在總振值中占有絕對優(yōu)勢，這是不平衡振動一個顯著特征。圖中還出現(xiàn)一些幅值較小一些高次諧波，主要是受非線性振動影響。因為實際轉(zhuǎn)子軸承并非是完全線性振動系統(tǒng)，非線性振動特點是會產(chǎn)生激勵頻率超諧波響應(yīng)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第38頁393.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療3.1.4不平衡振動故障原因和防治辦法固有質(zhì)量不平衡設(shè)計錯誤材料缺點加工與裝配誤差動平衡方法不對轉(zhuǎn)子運行中不平衡轉(zhuǎn)子彎曲原始平衡狀態(tài)破壞旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第39頁40一、固有質(zhì)量不平衡固有質(zhì)量不平衡是指轉(zhuǎn)子在原始狀態(tài)下已經(jīng)存在不平衡，而與操作運行情況無關(guān)。引發(fā)固有質(zhì)量不平衡原因主要是設(shè)計錯誤、材料缺點、加工與裝配誤差、動平衡方法不正確等問題現(xiàn)象：固有質(zhì)量不平衡將在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生穩(wěn)定每轉(zhuǎn)一次轉(zhuǎn)速頻率振動，在給定轉(zhuǎn)速下其幅值和相位在短時間內(nèi)普通不隨時間改變。但假如溫度，負(fù)荷等條件改變，振動也可能會發(fā)生改變。最普通防治方法是改進轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)來降低轉(zhuǎn)子激振力。很多高速大型機組，聯(lián)軸節(jié)與轉(zhuǎn)子之間正確平衡方法是很主要。聯(lián)軸節(jié)制造廠在出廠前普通都做了整體動平衡，半聯(lián)軸節(jié)應(yīng)該緊緊配合軸上與轉(zhuǎn)子一開啟平衡，不過轉(zhuǎn)子動平衡時不允許在聯(lián)軸節(jié)中間套或半聯(lián)軸節(jié)上再去重或配重，不然將破壞整個軸系平衡狀態(tài)，產(chǎn)生新不平衡振動。

旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第40頁413.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療--設(shè)計錯誤1不平衡原因：旋轉(zhuǎn)體幾何形狀設(shè)計不對稱，重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上防治辦法：用動平衡方法迸行去重或配重、對于撓性轉(zhuǎn)子需按振型曲錢校直標(biāo)準(zhǔn)進行平衡圖示：旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第41頁423.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療--設(shè)計錯誤2不平衡原因：轉(zhuǎn)子上有未加工表面防治辦法：對于主要轉(zhuǎn)子，表面需全部加工后進行平衡圖示：旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第42頁433.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療--設(shè)計錯誤3不平衡原因：軸上零件配合面粗糙，配合面過松，高速下零件內(nèi)孔擴大.造成旋轉(zhuǎn)偏心防治辦法：配合面需要精加工。高速轉(zhuǎn)子要進行松動轉(zhuǎn)速計算，確保在工樣轉(zhuǎn)速下不發(fā)生松動圖示：旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第43頁44例：氣壓機不平衡振動某煉油廠催化車間氣壓機組，由汽輪機、同時離合器、氣壓機、齒輪箱、電動機幾部分串聯(lián)而成，如圖所表示。氣壓機型號為2MCL-456,壓縮氣體為瓦斯氣，人口壓力0.102MPa,出口壓力l.35MPa。，轉(zhuǎn)速10700r/min.軸承型式為5塊可傾瓦，聯(lián)軸節(jié)均為膜片式。該機運行多年后為增大氣量，更換了轉(zhuǎn)子，擴大了轉(zhuǎn)子隔板，而且對轉(zhuǎn)子做了高速動平衡。改造后轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了振動超標(biāo)，靠近齒輪箱一側(cè)振動測點VI375,VI376振幅到達60um，今后又上升至90um左右。氣壓機組布置圖1-汽輪機；2-同時離合器:3-氣壓機4-聯(lián)軸節(jié)5-齒輪箱.6-電動機旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第44頁45例：氣壓機不平衡振動信號分析顯示振動頻率中工頻成份占絕對優(yōu)勢，VI375,VI376軸心軌跡為橢圓，確認(rèn)是轉(zhuǎn)子不平衡引發(fā)振動。另外又從轉(zhuǎn)子升速過程極坐標(biāo)圖上看出轉(zhuǎn)子在抵達工作轉(zhuǎn)速時，振幅快速增加，相位也有顯著改變。該轉(zhuǎn)子在做高速動平衡時，也曾顯示9700-1000r/min之間含有顯著峰值所以分析認(rèn)為，該轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速就在它二階臨界轉(zhuǎn)速附近，對于不平衡振動含有較強敏感性?？紤]到氣壓機靠齒輪箱一側(cè)VI375,VI376測點振幅最高，決定在這一側(cè)聯(lián)軸節(jié)上做現(xiàn)場動平衡旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第45頁46例：氣壓機不平衡振動動平衡前后相位穩(wěn)定，動平衡后對降低VI375,VI376測點處通頻振幅和工頻振幅方面效果十分顯著，其原因以下。氣壓機和齒輪箱之間聯(lián)軸節(jié)長度較長，達302mm，氣壓機轉(zhuǎn)子在這一端含有較長外伸端，所以該聯(lián)軸節(jié)上不平衡量對于引發(fā)轉(zhuǎn)子振動十分敏感。轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速靠近第二臨界轉(zhuǎn)速，微量不平衡將在工作轉(zhuǎn)速下引發(fā)顯著轉(zhuǎn)子振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至10000r/min以下，轉(zhuǎn)子脫離了二階臨界轉(zhuǎn)速時，振幅下降程度就十分顯著。聯(lián)軸節(jié)本身可能存在不平衡，因為聯(lián)軸節(jié)出廠時單獨做動平衡和轉(zhuǎn)子加聯(lián)軸節(jié)一起做動平衡時，兩種動平衡操作在聯(lián)軸節(jié)上重復(fù)去重，造成聯(lián)軸節(jié)新不平衡。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第46頁473.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療二、轉(zhuǎn)子運行中不平衡（1）轉(zhuǎn)子彎曲a.暫時性彎曲是指轉(zhuǎn)子因外部環(huán)境影響或外力作用而產(chǎn)生彎曲變形，這種變形不需經(jīng)過動平衡，而是只需采取一些簡單辦法(如經(jīng)過低速長時間盤車方式)或改變操作方式即可減緩或消除不平衡振動。常見暫時性彎曲主要有以下幾個情況①轉(zhuǎn)子不均勻受熱引發(fā)暫時性彎曲。汽輪機、高溫氣體透平機、航空發(fā)動機等機器，需要引人高溫、高壓氣體將整個缸體或殼體加熱，不過缸體溫度分布是不均勻，上缸溫度大于下缸，反應(yīng)在轉(zhuǎn)子上是上半側(cè)熱傳導(dǎo)大，下半側(cè)熱傳導(dǎo)小，假如轉(zhuǎn)子在熱態(tài)下靜止不動，則很快會發(fā)生彎曲變形。所以對于這種轉(zhuǎn)子在開啟之前必須充分盤車，防止開啟后引發(fā)過大振動。一些裝配式轉(zhuǎn)子，套在軸上各個葉輪、軸套、平衡盤、止推盤和密封組件等零部件，在轉(zhuǎn)子受熱過程中這些零部件先于轉(zhuǎn)軸受熱膨脹，假如零部件彼此接觸端面不平行，熱膨脹后則會迫使軸發(fā)生彎曲變形。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第47頁483.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療【實例】轉(zhuǎn)子熱膨脹階段彎曲振動現(xiàn)象：某煉油廠催化車間一臺離心式空壓機，開車后軸振幅逐步上升，開啟約40mizi，振幅抵達90m，往后在操作參數(shù)不變狀態(tài)下，振幅會自動逐步下降，最終軸振幅穩(wěn)定在35m左右，這是該機每次開車振動規(guī)律。機器在開車階段振幅增大原因，是因為空壓機抵達額定壓力后溫度上升，轉(zhuǎn)子裝配零件首先受熱膨脹，因為軸上零件(葉輪、軸套、平衡盤、密封套和止推盤等)軸向接觸端面彼此不平行，熱膨脹時迫使轉(zhuǎn)軸強制彎曲，產(chǎn)生不停增大不平衡振動。辦法：往后伴隨轉(zhuǎn)子溫度逐步趨于均勻，軸也取得充分伸長，消除了軸上裝配零件對軸施加熱彎曲應(yīng)力，所以轉(zhuǎn)子因彎曲產(chǎn)生不平衡振動就慢慢自動消失。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第48頁493.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療②轉(zhuǎn)子自重引發(fā)暫時性彎曲自重彎曲現(xiàn)象在臥式柔性轉(zhuǎn)子上經(jīng)常會碰到。比如轉(zhuǎn)子因為擱置己久，在自重作用下發(fā)生彎曲變形。這種類型彎曲，表現(xiàn)振動頻率也是轉(zhuǎn)速頻率，而且轉(zhuǎn)速頻率幅值是伴隨轉(zhuǎn)速上升而增大，伴隨轉(zhuǎn)速下降而減小，彎曲校直能夠經(jīng)過較長時間慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子來到達。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第49頁503.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療【實例】空壓機轉(zhuǎn)子自重彎曲振動?，F(xiàn)象：某大型化肥廠一臺A1Z150-8V-2型空壓機，它由8級軸流式和2級離心式組合成一根轉(zhuǎn)子。該機開車時，軸振動幅值在50um以下，中間停機8個月后再次開車，軸振動幅值增加到60um。振動頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率成份，工頻幅值隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷增加而加大，其余頻率成份幅值則不隨負(fù)荷變動。分析判斷是轉(zhuǎn)子微量彎曲產(chǎn)生不平衡振動。因為該轉(zhuǎn)子重達4t，長時期停車期間即使每隔一定時間盤車一次，但盤車后靜止位置并不與原位置反相，振動原因預(yù)計是轉(zhuǎn)子自重引發(fā)暫時性彎曲。隨即采取延長盤車時間和遲緩升速辦法，終于在滿負(fù)荷運行時把軸振動控制在48um以下，以后該機運行沒有發(fā)生更大振動。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第50頁513.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療③氣流沖擊、溫度突變、負(fù)荷改變過快引發(fā)轉(zhuǎn)子暫時性彎曲壓縮機發(fā)生喘振時轉(zhuǎn)子受到強烈氣流沖擊，輕易使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲變形輕度喘振，轉(zhuǎn)子彎曲量不大，能夠經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子加以消除。不過重度喘振。轉(zhuǎn)子彎曲量可能很大，以至發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止元件之間碰撞摩擦。出現(xiàn)這種情況，就需要對轉(zhuǎn)子進行熱處理校直，并重新進行動平衡。溫度突變或負(fù)荷改變過快引發(fā)機器振動主要原因也是轉(zhuǎn)子發(fā)生暫時性彎曲，所以對于汽輪發(fā)電機組和汽輪機驅(qū)動離心壓縮機組。啟停過程中一定要按操作規(guī)程進行，開車前和停機后均需要有一定時間盤車過程。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第51頁523.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療【實例】喘振引發(fā)空壓機轉(zhuǎn)子暫時性彎曲現(xiàn)象：某石化企業(yè)乙烯裝置上使用一臺德國制造GA1000型離心式空壓機，該機在制造廠做喘振試驗時，因為放空消音器振裂而落入管內(nèi)，阻塞了放空管，使壓縮機出日壓力升高，機器提前發(fā)生喘振。因為未及預(yù)料。延遲了關(guān)閉進口閥時間，引發(fā)機器強烈喘振。事后中方要求開蓋檢驗，發(fā)覺轉(zhuǎn)子徑向跳動里偏了0.12mm,即轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲。該廠采取校正辦法，是在1000r/min轉(zhuǎn)速下開蓋慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)予約lh,重新測量徑向跳動量，結(jié)果下降到0.01mm，在允許范圍之內(nèi)，以后投產(chǎn)運行也很正常。這種用低速慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子校正暫時性彎曲辦法十分有效。因為在慢轉(zhuǎn)過程中因為轉(zhuǎn)子重力作用，軸不一樣側(cè)面受到交變應(yīng)力作用，將轉(zhuǎn)軸內(nèi)暫時性彎曲形成應(yīng)力釋放.使軸變形取得了矯正。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第52頁533.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療b.永久性彎曲

是指經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子方式依然無法恢復(fù)轉(zhuǎn)子彎曲狀態(tài).轉(zhuǎn)子在盤車過程中僅僅依靠本身重量施加在軸上產(chǎn)生交變力，不足以釋放轉(zhuǎn)軸內(nèi)部已形成彎曲應(yīng)力。所以變成永久性彎曲變形。上述影響轉(zhuǎn)子彎曲一些因索，假如程度嚴(yán)重，也可能成為水久性彎曲。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第53頁3.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療轉(zhuǎn)子發(fā)生永久性彎曲和暫時性彎曲現(xiàn)象相同。將引發(fā)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)每轉(zhuǎn)一次激勵.經(jīng)過振動測量并不能把轉(zhuǎn)子幾類不平衡情況區(qū)分開來，當(dāng)前對永久性彎曲普通是經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子時測量軸向各個位置上徑向跳動量來確診。含有很大彎曲變形轉(zhuǎn)子，不能用動平衡方法校正，必須用熱處理方法把轉(zhuǎn)子校正，或者用精加工方法來捎除彎曲。

旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第54頁3.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療一些在高溫狀態(tài)下工作轉(zhuǎn)子(比如高壓汽輪機、燃氣輪機轉(zhuǎn)子).因為材料不一樣，發(fā)生蠕變作用，形成逐步增大彎曲。判別材料蠕變和永久性彎曲只能經(jīng)過長時間監(jiān)測，觀察振動是否逐步改變。對于發(fā)生蠕變彎曲轉(zhuǎn)子，用熱處理方法校直效果并不十分滿意，因為蠕變有個加速發(fā)展階段，經(jīng)過熱處理轉(zhuǎn)子，在運轉(zhuǎn)一個階段后又會恢復(fù)到原始產(chǎn)生蠕變彎曲。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第55頁563.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療(2)轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破壞轉(zhuǎn)子在運行過程中，因為破壞原始平衡狀態(tài)而引發(fā)機器振動，在生產(chǎn)中經(jīng)常會碰到對于這類故障必須掌握機器工作特點、振動改變規(guī)律，注意觀察分析.相對于其它故障類型來說，尋找故障原因難度要小些旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第56頁573.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療a.轉(zhuǎn)子上零件碎裂或飛離轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，如發(fā)生軸上零件碎裂或飛離，將產(chǎn)生階躍式不平衡，引發(fā)振幅和相位突然改變。對這類故障進行診療，最好在監(jiān)測轉(zhuǎn)子振幅同時也能監(jiān)測相位。高速轉(zhuǎn)子零件碎裂或飛離是一個較大質(zhì)量不平衡，往往對轉(zhuǎn)速度改變非常敏感，降低轉(zhuǎn)速，振幅就會顯著下降。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第57頁583.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療b.固體雜質(zhì)在葉輪上沉積此情況屢見不鮮，比如一些高溫并帶有粘性催化劑微粒進入機器流道，就粘結(jié)在葉輪上，因為質(zhì)量分布不均勻，引發(fā)轉(zhuǎn)子不平衡。除此之外，管道中銹蝕、氣源中粉塵在葉輪番道內(nèi)沉積，均會引發(fā)轉(zhuǎn)子不平衡。這種因固體雜質(zhì)沉積引發(fā)不平衡所表現(xiàn)振動現(xiàn)象，往往是振幅逐步加大，轉(zhuǎn)速頻率成份占有突出地位，而且伴隨轉(zhuǎn)速增加振幅呈拋物線狀態(tài)增大。有時結(jié)垢能夠到達非常嚴(yán)重程度，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子與靜子之間摩擦與磨損。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第58頁593.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療ｃ.葉輪除銹后產(chǎn)生不平衡有些壓縮機在運行中常會碰到工藝氣體和固體雜質(zhì)對葉輪基體金屬沖蝕，設(shè)備維修中不恰當(dāng)辦法就可能給機器帶來振動問題，必須引發(fā)注意。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第59頁603.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡從振動頻率上分析，二者極難區(qū)分，不過能夠從幅值，相位和負(fù)荷改變上進行判別。①振幅隨轉(zhuǎn)速改變。質(zhì)量不平衡振動在臨界轉(zhuǎn)速之前，振幅隨轉(zhuǎn)速升高而升高，臨界轉(zhuǎn)速之后振幅有所下降。而轉(zhuǎn)子彎曲振動屬于恒力幅激振，即使振幅也隨轉(zhuǎn)速上升而升高，但不按上述規(guī)律改變，無確定關(guān)系。②相位隨轉(zhuǎn)速改變。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，按照它振型特點，在支承轉(zhuǎn)子兩端軸承上，同一徑向方向振動相位可能相同.也可能相差很大，伴隨轉(zhuǎn)速改變，二者相位往往處于變動之中。而轉(zhuǎn)子彎曲不平衡通常是在同一平面內(nèi)發(fā)生。彎曲振動只能激起一階振型，所以它在兩端軸承上振動相位相同或很靠近，伴隨轉(zhuǎn)速改變。因為轉(zhuǎn)子彎曲變形方向不變，因而相位改變很小。從兩端軸承相位測定上能夠把上述兩類不平衡現(xiàn)象區(qū)分開來。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第60頁3.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療③振幅隨負(fù)荷改變。質(zhì)量不平衡引發(fā)振動普通不隨負(fù)荷改變而改變，不過轉(zhuǎn)子彎曲振動則伴隨負(fù)荷升高而加大.因為負(fù)荷增大，作用在彎曲轉(zhuǎn)子上不平衡流體徑向力也增加。轉(zhuǎn)子振動與負(fù)荷這二者關(guān)系對不一樣結(jié)構(gòu)型式機器表現(xiàn)是不一樣，轉(zhuǎn)子上背向排列葉輪組比單方向排列葉輪組對負(fù)荷改變更為敏感些。大型汽輪發(fā)電機組大軸彎曲還有以下特征:機器停機后，轉(zhuǎn)子惰走時間顯著縮短;盤車時盤車馬達電流增大.旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第61頁623.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療d.軸上零件松動帶有各種零件轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生松動，比如葉輪、平衡盤、止推盤在軸上配合過盈量不足，或者鍵槽配合太松，使轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生松動;還有材料選擇不良或是工作介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重，引發(fā)軸套和輪殼內(nèi)部發(fā)生腐蝕而松動。另外，滾動軸承外圈配合間涼過大，釉在旋轉(zhuǎn)時外圈也跟著作不一樣時旋轉(zhuǎn)，也會發(fā)生類似松動故障。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第62頁633.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療軸上零件松動在振動頻率和相位上可能表現(xiàn)以下一些特征。①松動零件伴隨轉(zhuǎn)速升高離心力快速增大.零件內(nèi)孔擴大，與轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生松動，并偏置于零件熏心一側(cè)或軸中心線弓狀盤旋外側(cè)，所以產(chǎn)生轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率成份幅值很快增大現(xiàn)象。②因為存在松動間隙，振動將出理顯著非線性影響因來，在頻譜圖上出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)速頻率諧波，偶然也可能出現(xiàn)1/2、1/3轉(zhuǎn)速頻率次諧波成份。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第63頁3.1轉(zhuǎn)子不平衡故障診療③假如松動間隙較大，則零件不平衡矢量可能會隨機地繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。所以在振動信號上表現(xiàn)為振幅不穩(wěn)定，相位隨時間變動，而且頻譜圖上會出現(xiàn)許多連續(xù)噪聲譜線。這種現(xiàn)象表明轉(zhuǎn)子振動帶有一定程度不穩(wěn)定隨機沖擊。④假如轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)下產(chǎn)生零部件松動，則在不平衡力作用下可能會產(chǎn)生“拍振”現(xiàn)象，拍振頻率一個是軸轉(zhuǎn)速頻率，另一個是稍低于軸速度松動零件轉(zhuǎn)速頻率。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第64頁不平衡振動一些特征旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第65頁質(zhì)量不平衡

A工頻占主導(dǎo)，相位穩(wěn)定。假如只有不平衡，1X幅值大于等于通頻幅值80％，且按轉(zhuǎn)速平方增大。通常水平方向幅值大于垂直向幅值，但通常不應(yīng)超出兩倍。水平方向和垂直方向相位相差靠近90度

經(jīng)典頻譜

相位關(guān)系力不平衡旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第66頁質(zhì)量不平衡

B

經(jīng)典頻譜

相位關(guān)系力偶不平衡工頻占主導(dǎo)，相位穩(wěn)定。振幅按轉(zhuǎn)速平方增大。偶不平衡在機器兩端支承處均產(chǎn)生振動，有時一側(cè)比另一側(cè)大較大偶不平衡有時可產(chǎn)生較大軸向振動。兩支承徑向同方向振動相位相差180。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第67頁質(zhì)量不平衡

C動不平衡是前兩種不平衡合成結(jié)果。仍是工頻占主導(dǎo)，相位穩(wěn)定。兩支承處同方向振動相位差靠近。

經(jīng)典頻譜

相位關(guān)系動不平衡旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第68頁懸臂轉(zhuǎn)子不平衡懸臂轉(zhuǎn)子不平衡在軸向和徑向都會引發(fā)較大1X振動。懸臂式轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生較大軸向振動，軸向振動有時甚至超出徑向振動。兩支承處軸向振動相位靠近。往往是力不平衡和力偶不平衡同時出現(xiàn)。

經(jīng)典頻譜

相位關(guān)系旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第69頁軸

彎

曲

振動特征類似動不平衡，振動以1X為主，假如彎曲靠近聯(lián)軸節(jié)，也可產(chǎn)生2X振動。類似不對中、通常振幅穩(wěn)定。軸向振動可能較大，兩支承處相位相差180。振動隨轉(zhuǎn)速增加快速增加，過了臨界轉(zhuǎn)速也一樣。

經(jīng)典頻譜

相位關(guān)系旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第70頁轉(zhuǎn)子不平衡故障頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機TOTI齒輪箱旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第71頁

例：某大型離心式壓縮機組蒸汽透平經(jīng)檢修更換轉(zhuǎn)子后，機組開啟時發(fā)生強烈振動。壓縮機兩端軸承處徑向振幅到達報警值。主要振動特征如圖所表示由圖可見：①振動大小隨轉(zhuǎn)速升降改變顯著；②時域波形為正弦波；③軸心軌跡為橢圓；④振動相位穩(wěn)定，為同時正進動；⑤頻譜中能量集中于1×頻，有突出峰值，高次諧波分量較小。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第72頁原因分析：檢驗該轉(zhuǎn)子庫存統(tǒng)計，庫存時間較長，因轉(zhuǎn)子較重，保管員未按要求周期盤轉(zhuǎn)，初步斷定是轉(zhuǎn)子動平衡不良造成。處理辦法：機組故障原因是轉(zhuǎn)子不平衡，短期內(nèi)不會快速惡化?？紤]到化工生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)不能中止，經(jīng)研究決定，監(jiān)護運行。生產(chǎn)驗證：在加強監(jiān)測前提下維持運行，其振動趨勢穩(wěn)定，沒有增大趨勢。維持運行一個大修周期（18個月）后，下次大修時更換轉(zhuǎn)子并送專業(yè)廠檢驗，發(fā)覺動平衡嚴(yán)重超標(biāo)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第73頁例：某52萬噸／年尿素裝置CO2壓縮機組低壓缸轉(zhuǎn)子，大修后開車振動值正常，但在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)覺其振動值有逐步增大趨勢。其時域波形為正弦波，分析其頻譜，以1×頻為主，分析其矢量域圖，相位有一個遲緩改變。如圖所表示。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第74頁診療意見：經(jīng)過兩個月連續(xù)觀察，依據(jù)其振動特征，對照不平衡故障甄別方法，判定其故障原因為漸變不平衡，是因為轉(zhuǎn)子流道結(jié)垢或局部腐蝕造成。處理辦法：漸變不平衡短期內(nèi)不會快速惡化，同時正常生產(chǎn)一旦中止將會造成巨大經(jīng)濟損失，所以決定利用在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)護其運行，待大修時再做處理。生產(chǎn)驗證：6個月后工廠年度大修，更換轉(zhuǎn)子后在機修車間檢驗，轉(zhuǎn)子并不彎曲；目測檢驗，無結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。但送專業(yè)廠拆卸檢驗后發(fā)覺，一軸套內(nèi)側(cè)（不拆卸轉(zhuǎn)子時看不到部分）發(fā)生局部嚴(yán)重腐蝕，造成轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量逐步增大。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第75頁763.2轉(zhuǎn)子不對中故障診療旋轉(zhuǎn)機器多數(shù)是由多個轉(zhuǎn)子和軸承組成一個機械系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸節(jié)連接，轉(zhuǎn)子本身由軸承支承。定義：轉(zhuǎn)子不對中故障是指機器在運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間連接對中超出正常范圍，或者轉(zhuǎn)子軸頸在袖承中相對位置不良，不能形成良好油膜和適當(dāng)軸承負(fù)荷，從而引發(fā)機器振動或聯(lián)軸節(jié)、軸承損壞現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第76頁3.2轉(zhuǎn)子不對中故障診療引發(fā)轉(zhuǎn)子不對中故障原因有:初始安裝對中超差‘冷態(tài)對中時沒有正確預(yù)計各小轉(zhuǎn)子中心線熱態(tài)升高最。工作時出現(xiàn)主動轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子動態(tài)對中不良;軸承架熱膨脹不均勻;管道力作用;機殼變形或移位;地基不均勻下沉;基礎(chǔ)變形;轉(zhuǎn)子彎曲，同時產(chǎn)生不平衡和不對中故障旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第77頁3.2轉(zhuǎn)子不對中故障診療當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不對中故障時，不但機器振動加大，還會發(fā)生軸承偏磨，聯(lián)軸節(jié)過分發(fā)燒，齒式聯(lián)軸節(jié)齒面磨損，與半聯(lián)軸節(jié)配合軸端鍵槽產(chǎn)生裂紋，膜片聯(lián)軸節(jié)疲勞損壞。據(jù)美國孟山都(MONSANTO〕石油化工企業(yè)統(tǒng)計旋轉(zhuǎn)機械故障60%是由轉(zhuǎn)子不對中引發(fā)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第78頁793.2轉(zhuǎn)子不對中故障診療3.2.1轉(zhuǎn)子不對中故障特征圖聯(lián)軸節(jié)連接轉(zhuǎn)子時出現(xiàn)不對中類型１，２，３，４－軸承編號旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第79頁803.2.2聯(lián)軸節(jié)不對中振動頻率一、剛性聯(lián)軸節(jié)

1、平行不對中振動頻率左圖表示兩個半聯(lián)軸節(jié)存在平行不對中時受力情況旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第80頁81簡單了解就是:軸1和軸2半聯(lián)軸節(jié)發(fā)生平行不對中，則在不對中方向上有上有一對用螺釘連接螺孔，當(dāng)螺釘拉緊時，一個螺孔旋轉(zhuǎn)半徑受拉伸另一個受壓縮。它們在軸旋轉(zhuǎn)過程中，每轉(zhuǎn)180，各螺孔旋轉(zhuǎn)半徑拉伸和壓縮交變一次，作用在半聯(lián)軸節(jié)上力也交變一次;旋轉(zhuǎn)360，則力交變兩次，使軸在徑向方向上產(chǎn)生兩倍頻振動。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第81頁822、角度不對中振動頻率

角度不對中意昧著兩連接軸中心線相交成一定角度，在螺栓拉力作用下兩半聯(lián)軸節(jié)中存在一個彎矩，彎矩作用方向是力圖減小兩軸中心線交角。從聯(lián)軸節(jié)某一點上觀察，軸旋轉(zhuǎn)一周，彎矩作用方向交變一次，彎矩施加于軸彎曲變形也是每七天改變一次，由此引發(fā)工頻振動。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第82頁83對于角度不對中引發(fā)軸向振動問題能夠這么了解對剛性聯(lián)軸節(jié)，假如聯(lián)軸節(jié)上各螺栓在靜止?fàn)顟B(tài)時初始拉緊力相同，因為角度不對中，兩半聯(lián)軸節(jié)上對應(yīng)一對螺孔軸向距離不相等，軸在旋轉(zhuǎn)過程中螺孔距離將發(fā)生周期性改變，上側(cè)螺孔原始距離最近連接螺栓在旋轉(zhuǎn)下側(cè)時，因為螺孔距離增大，就會承受很大拉伸力，軸每旋轉(zhuǎn)一周，拉伸力改變一次。假如螺栓不變形，則半聯(lián)軸節(jié)就要帶著軸沿軸向躥動一次，引發(fā)轉(zhuǎn)子軸向振動，振動頻率正是轉(zhuǎn)速頻率。對于螺孔原始距離最遠下側(cè)螺栓。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)到上側(cè)時，因為螺孔距離逐步靠近，螺栓拉緊力也逐步減弱，不存在迫使軸沿軸向躥動力。所以，引發(fā)軸向振動力主要是來自原始距離最短螺栓。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第83頁843、不對中引發(fā)轉(zhuǎn)子不平衡

聯(lián)軸節(jié)不對中相當(dāng)于在聯(lián)軸節(jié)上附加一個不平衡質(zhì)量，會產(chǎn)生類似于質(zhì)量不平衡一樣振動，尤其是轉(zhuǎn)子懸臂端較長聯(lián)軸節(jié)，因為不對中引發(fā)像不平衡那樣振動現(xiàn)象可能會表現(xiàn)得十分顯著。左圖表示因為聯(lián)軸節(jié)角度不對中或平行不對中產(chǎn)生在聯(lián)軸節(jié)上不平衡力和轉(zhuǎn)子初始彎曲。這種狀態(tài)將表現(xiàn)出不平衡振動特征。聯(lián)軸節(jié)不對中產(chǎn)生不平衡力和初始彎曲旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第84頁85二、齒式聯(lián)軸節(jié)齒式聯(lián)軸節(jié)屬于半撓性聯(lián)軸節(jié)，它由半聯(lián)軸節(jié)上帶有外齒齒殼和帶有內(nèi)齒中間連接齒套組成。因為齒殼上外齒接觸表面含有圓弧形狀，所以當(dāng)外齒和內(nèi)齒嚙合后，允許齒殼和齒套有一定軸向移動最和角度偏擺量，也就是說允許裝在兩個轉(zhuǎn)子上半聯(lián)軸節(jié)在工作時有微量不對中這是齒式聯(lián)軸節(jié)工作性能優(yōu)于剛性聯(lián)軸節(jié)原因，因而在大中型機泵上取得廣泛應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第85頁86齒式聯(lián)軸節(jié)存在不對中時，齒套與齒殼中心線形成θ角旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第86頁87用齒式聯(lián)軸節(jié)連接兩個轉(zhuǎn)子即使是平行不對中，但在齒套與齒殼之間仍表現(xiàn)為角度不對中。振動特點主要表現(xiàn)以下：①齒式聯(lián)軸節(jié)相鄰2個轉(zhuǎn)子假如質(zhì)量靠近，則振動較大往往是緊靠聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸承，軸承上負(fù)荷也會顯著增大。③不對中引發(fā)軸向振動較大，高次諧波豐富。尤其是兩倍頻分量幅值比正常情況增大得更為顯著。③緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端軸承處，徑向振動相位差靠近。④徑向振動頻率成份實際上受各種原因影響，伴隨不對中量增加，緊靠軸節(jié)軸承或軸頸振動信號中超諧波響應(yīng)增加比基頻更加快一些。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第87頁88三、膜片聯(lián)軸節(jié)膜片聯(lián)軸節(jié)是在軸端半聯(lián)軸節(jié)與連接套簡之間用一組含有撓性膜片來連接，所以它也屬于半撓性聯(lián)軸節(jié)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第88頁89從使用觀點上講，膜片聯(lián)軸節(jié)與齒式聯(lián)軸節(jié)比較，還含有以下優(yōu)點：①允許有較大平行不對中與角度不對中量，不會發(fā)生如齒式聯(lián)軸節(jié)中齒面磨損問題②齒式聯(lián)軸節(jié)在不對中狀態(tài)下，因為存在齒頂間隙，還有齒面滑動與摩擦.③一樣不對中角度，彎曲力矩小。④當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，齒式聯(lián)軸節(jié)因為存在齒隙，將產(chǎn)生齒面沖擊，損壞齒面或斷齒。膜片聯(lián)軸節(jié)缺點是傳遞功率相對較小，不能承受過大軸向力旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第89頁90旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第90頁91依據(jù)研究，膜片上力矩脈動頻率還會與轉(zhuǎn)子其它激勵頻率(如不平衡等)產(chǎn)生頻率調(diào)制，形成各種轉(zhuǎn)速頻率高次諧波。但試驗研究指出，膜片聯(lián)軸節(jié)發(fā)生平行不對中或角度不對中，伴隨不對中量增大，頻譜中工頻成份幅值改變不大，而二倍頻幅值增加最為顯著，四倍頻幅值也有一定程度增加。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第91頁92轉(zhuǎn)子不對中故障主要特征表現(xiàn)在以下幾個方面。①改變了軸承中油膜壓力。因為不對中結(jié)果，聯(lián)軸節(jié)兩端軸承支承負(fù)荷將有較大改變，負(fù)荷減小軸承在一些情況下可引發(fā)油膜失穩(wěn)。負(fù)荷增大軸承，油膜非線性表現(xiàn)得更為顯著，在一定條件下產(chǎn)生高次諧波振動。所以不對中所出現(xiàn)最大振動往往表現(xiàn)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩端軸承上。②軸承振動幅值隨轉(zhuǎn)子負(fù)荷增大而增高，左表示緊靠剛性聯(lián)軸節(jié)兩端軸承，當(dāng)存在平行不對中時，伴隨負(fù)荷增加，軸承上振幅呈增高趨勢。位置低軸承振幅比位置高軸承大，這是因為軸頸在低位置軸承內(nèi)被鄰近高位置軸承架空，油膜穩(wěn)定性下降之故。軸承振幅與負(fù)荷關(guān)系旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第92頁93③平行不對中主要引發(fā)徑向振動，假如軸承架在水平和垂直方向剛度基本相等.則在軸承徑向方向上測量振動，顯示振幅大方向就是原始不對中方向;角度不對中主要引發(fā)軸向振動，對于剛性聯(lián)軸節(jié)，軸向振幅要大于徑向振幅。④不對中使剛性聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)轉(zhuǎn)子振動產(chǎn)生相位差。圖不對中軸承振動相位旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第93頁94⑤從振動頻率上分析，不一樣類型轉(zhuǎn)子和不一樣形式不對中情況引發(fā)振動頻率是不相同。對于剛性聯(lián)軸節(jié)，平行不對中易激起工頻軸向振動，同時也存在多倍頻振動。對于撓性聯(lián)軸節(jié)，按其結(jié)構(gòu)型式、安裝和負(fù)荷不一樣，所表現(xiàn)振動頻率是不相同。⑥大型渦輪機械上多跨轉(zhuǎn)子不對中，普通因為伴隨有其它故障原因，因而振動情況更為復(fù)雜。比如，懸臂較長聯(lián)軸節(jié)，假如懸臂傾斜或聯(lián)軸節(jié)平行不對中，則可引發(fā)像不平衡一樣工頻振動‘⑦轉(zhuǎn)子之間不對中.因為在軸承不對中方向上產(chǎn)生了一個預(yù)加載荷。軸頸運動軸心軌跡形狀為橢畫形。伴隨預(yù)加載荷增大，軌跡形狀將變?yōu)橄憬缎?、?”

字形或外圈中產(chǎn)生一個內(nèi)圈等形狀:實際上軸心軌跡形狀受到軸承形狀、油膜力、轉(zhuǎn)子重力、外加載荷等各種激勵力影響，情況是復(fù)雜.不能一概而論。假如能作分頻軸心軌跡分析，觀察幾個主要頻率成份軸心軌跡形狀和方向，可能有利于對故障類型分析。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第94頁不對中軸振動一些特征旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第95頁轉(zhuǎn)子不對中故障頻譜出現(xiàn)2X頻率成份。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動普通較大。本例中，出現(xiàn)葉片經(jīng)過頻率。電機水泵POPIMOMI旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第96頁不對中軸心軌跡旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第97頁［例］：某廠一臺透平壓縮機組整體布置如圖。機組年度檢修時，除正常檢驗、調(diào)整工作外，還更換了連接壓縮機高壓缸和低壓缸之間聯(lián)軸器連接螺栓，對軸系轉(zhuǎn)子對中情況進行了調(diào)整等。

檢修后開啟機組透平和壓縮機低壓缸運行正常，而壓縮機高壓缸振動較大（在允許范圍內(nèi)）；機組運行一周后壓縮機高壓缸振動突然加劇，測點4、5徑向振動增大，其中測點5振動值增加兩倍，測點6軸向振動加大，透平和壓縮機低壓缸振動無顯著改變；機組運行兩周后，高壓缸測點5振動值又突然增加一倍，超出設(shè)計允許值，振動猛烈，危及生產(chǎn)。旋轉(zhuǎn)機械故障診療專家講座第98頁壓縮機高壓缸主要振動特征以下：(1)連接壓縮機高、低壓缸之間聯(lián)軸器兩端振動較大；(2)測點5