基于旋转机械转子不平衡故障的诊断与分析

《基于旋转机械转子不平衡故障的诊断与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于旋转机械转子不平衡故障的诊断与分析王宇飞兰州石化职业技术学院兰州谢永鹏中国石油兰州石化公司兰州［摘要］化工生产中，石油、化工产品都是利用一定的生产技术和按照特定的工艺要求，将原料经过一系列加工处理得到的。在生产过程屮需要侑相应的机器和设备以满足生产的工艺要求。结合石化生产的特殊性，设备的安全可靠运行是重中之重。而在机器设备的故障中，旋转机械故障占了很大的比重，旋转机械约有近七成的故障与转子不平衡有关。因此，对旋转机械的转了不平衡故障的研究和诊断最有实际意义。［关键词］旋转机械转子不平衡故障诊断状态监测中图分类号TP206+

2、.3［正文］一、引言近年来化工生产屮的设备、机器有着明显趋势就是向功能原理多样化、人型化、连续化和集成化方向发展。以此提高生产效率，降低先产成本，使用较低的消耗來充分完成设备的工艺目标。然而，一旦机器设备发生故障，所造成的后果将是十分严重的，甚至是灾难性的。首先，生产过程被中断，最直接的就是经济损失；其次，由于石化生产的特殊性，可能造成人身伤亡以及对坏境的污染。在机器设备的故障屮，旋转机械故障占了很大的比重。如风机、压缩机和汽轮机等设备，都是石油、化工、冶金和电力等现代企业中的关键生产工具。通常大型旋转机械的故障常在振动状况方

3、面体现出来，要保证设备女全可靠运行，就必须对其进行故障诊断和状态的监测。现代化生产中，不能停留在设备的事故后维修，耍进行故障前的监测并对得到信息进行分析同时预测设备下一步的运行趋势。据统计，旋转机械约有近七成的故障与转子不平衡有关。因此，对旋转机械的转子不平衡故障的研究和诊断最有实际意义。二、不平衡故障的产生1、原理旋转机械的转子不平衡是指转子受材料质最分布、加丁•谋羌和装配技术以及长期运行中产牛不均匀的磨损、腐蚀、变形、零件脱落、不均匀结垢等各种因素的影响，使其质量中心和旋转中心线Z间存在一定的偏心距，转子在工作时形成周期性

4、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。如下图所示为一个带有薄圆盘的刚性转了支承在跨度为/的两个轴承上。假定转了系统没冇阻尼，转了质虽为加，质心距旋转中心。的距离即偏心距为2,旋转角速度为°,转了产生的离心力为：厂2F=meco以上表达式表明，离心力的大小与转子质虽、偏心距、转速冇关,且方向与“同步。因此，离心力为一交变载荷，众所周知，交变的力会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子每转动一周，离心力方向变化一个周期，因此不平衡振动的频率和转速一致。转子不平衡产生的离心力2、故障特征转子不平衡故障的振动特

5、征主要表现在四个方面：笫一，不平衡故障主要引起转子或轴承的径向振动，在转子径向测点的频谱图上转速频率成分具冇突出的峰值。第二，转速频率的高次谐波幅值很低，反映在时域上的波形很接近于正弦波。笫三，转子同一个截血处相互垂直的两个径向测振点Z间，相位差在90。左右，因此轴心轨迹接近一个圆形或椭圆形。笫四，除悬臂转子Z外，对于普通两端支承的转子，轴向振动一般并不明显。3、类型造成不平衡的原因很多，按不平衡产住的过程把不平衡分为三类：原始不平衡，是由于转子制造误差、装配误差、材质不均匀造成的，在使用Z初就有较大的振动；渐发性不平衡，由于

6、转了在运行过程中不均匀结垢、转了的不均匀辭损及工艺介质对转了的不均匀腐蚀造成的，表现为振动值随运行时间的增长而变得强烈；突发性不平衡，由于转子上零部件脱落或叶伦流道阻塞造成的，振动值发生突变。设备故障诊断的冃的是保证设备安全可靠运行，要实现这一H的，首先明确故障的机理，通过提取相应的故障特征，以此确定故障的类型，最终提出和应的解决方案，消除故障，使设备安全运行。三、故障的诊断对于旋转机械而言，其转了故障的类型很多，包括转了不平衡、转了不对屮、转了弯llll、转子支撑部件联接松动、转子的碰摩故障等等，而就故障特征來说转子不平衡与

7、转子弯曲就很难区分，有人还习惯将转子弯曲为转子不平衡同等看待，实际上两者是有本质上的区别的。转了不平衡是转自个横截面的质心连线与其几何中心连线不重合，而转了弯曲是指转子个截面的儿何屮心连线与旋转轴线不重合。相同的是二者都会使转子产牛偏心质量，使转子产牛振动。1、转子弯曲故障机理及特征在化工生产过程中，机组停机一段吋间后重新开机吋，有吋会遇到振动过大甚至无法启动的情况。这通常是山于机组停机时产生的转子弯曲的故障。转子弯曲有两种类型：永久弯曲，转子呈弓形弯Illi后无法恢复，可能是由于设计制造缺陷或长期停放不当所致；临时性弯曲，可

8、恢复的弯曲，由于转了受预负荷过人、升速过快等致使转了热变形不均匀发生的弯曲。转子弯曲的故障在时域波形、特征频率、轴心轨迹及敏感参数上均与转子不平衡有着十分的和似性。其时域波形为等幅正弦波，特征频率为基频、同时伴有二倍频和高次谐波,轴心轨迹为比鮫稳定的圆或偏心率很小的椭圆形，敏