旋转机械故障诊断研究设计

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1、新疆农业大学课程论文目：旄转机械故障摻断投廿研究程:机械故障诊断基础名:业:农业机械化及其自动化8级:机化072班学号:073732219指导教师:日期：2010年12月7旋转机械故障诊断设计研尤新疆农业大学——刘璐（农机化072班073732219）【摘要】通过分析旋转式机械齐种故障产生机理的基础上，归纳和概括了传统故障诊断的基本原理和典型故障振动特征分析方法及模糊理论、神经网络、遗传算法等在诊断决策算法研究屮的应用，并对国内外旋转机械故障诊断的发展现状进行了详细论述最后对其发展趋势进行了展望。旋转机械是各种类型机械设备中数量最多应用最广的

2、一类机械，特别是一些人型旋转机械，如汽轮机、球磨机、离心式压缩机等支持国家经济命脉的一些工业门是属于关键设备。由于检测技术在当今轻工业广泛应用，如电力、石化、冶金、汽车和造船等国民经济重要部门,都需要用机械振动的测试和分析，来检测机械是否正常运作。关键词旋转机械，信号处理，故障诊断刖S设备状态监测与故障诊断是通过掌握设备过去和现在运行中或基木不拆卸的情况下的状态量，判断有关界常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。它是一门综合性技术，涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工智能专家系统等多门基础学科

3、，是对这些基础理论的综合应用。旋转机械的主要功能是由旋转动作完成的，转了是其最主要的部件。旋转机械发生故障的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了机器故障信息。转子常见的故障有转子不平衡、转子不对中、转子弯曲、油膜涡动和油膜振荡等。1•旋转机械故障诊断的内容作为设备故障诊断技术的一个分支-旋转机械状态监测与故障诊断技术•其研究领域也同样主耍集屮在故障信息检测、故障特征分析、状态监测方法、故障机理研究、故障识别及其专家系统。其研究领域的进一步划分如图1・1所示狀态檢櫚领域故障诊析颔城旋转机械状态监测与

4、故障诊新技术图1-1旋转机械故障诊断技术领域2.旋转机械的振动关系及故障分类旋转式机械的主要组成部分是转轴组件，又称转了系统，它包括转了、轴承、支座及密封装置等部分。由于转子类型及振动性质的不同，其产生故障的原因，机理及振动特征各不相同。2.1转子不平衡2.1.1转子不平衡产生原因在旋转机械中，若转子的质心与旋转轴不重合，就存在不平衡。转子不平衡包括转了系统的质量偏心及转子部件出现缺损。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的，称此为初始不平衡。转了部件的缺损是指转了在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转了受疲劳力的

5、作用使转了的零部件（如叶轮、叶片等）局部损坏、脱落、碎块飞出，从而造成新的转了不平衡转子质量偏心和转子部件缺损是两种不同的故障但其不平衡振动机理却有共同之处。2.1.2转子不平衡的振动特征转子不平衡故障的主要振动特征为：频谱图中，谐波能量集中于基频；振动的时域波形为正弦波；当T作转速一定时，相位稳定；转子的轴心轨迹为椭圆；转了的进动特征为同步正进动；转了振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感，振动幅值与转速的平方成正比，而与负荷人小无关；当转速大于第一临界转速后，转速上升，振幅趋向于一个较小的稳定值。当转速接近第一临界转速时，发生共振，振幅具有

6、最大峰值；不平衡故障主要有静不平衡和动不平衡两种。对于静不平衡，其振动方向主要反映在径向，与轴向振动无关，转子两端轴承同一方向的径向振动为同相。2.2转子不对中2.2.1转子不对中产生原因机组齐转了Z间曲联轴器联接构成轴系传递运动和转矩。曲于机器的安装谋差、承载斤的变形以及机器基础的沉降不均等，造成机器工作状态时各转了轴线Z间产生轴线平行位移、轴线角度位移或综合位移等对中变化误差，统称为转了不对中。2.2.2转子不对中特征不对中是旋转机械故障中最为常见的故障之一，旋转机械故障中转了系统故障诊断的60%是由不对中引起的。具有不对中故障的转了系统

7、在其运转过程中将产生一系列有害于设备运行的动态效应，如引起设备的振动、机器联轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳和轴的弯曲变形等，导致机器发生异常振动危害极大。转子不平衡特征如表2所示。表1转子不对中征征特征频率常伴频率~振动稳定性~振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域稳定径向轴向较稳定双坏椭圆正进动不变23转子弯曲转子弯曲包括转子弓形弯曲和临时性弯曲两种故障。转子弓形弯曲是指转子轴呈弓形，它是由于转轴结构不合理、制造误差大、材质不均匀、转子长期存放不当等原因造成的。发生永久性弯曲变形是由于热态停机时未及时盘车、热稳定差、长期运行后转轴口然弯

8、曲加人等原因造成的。转子临时性弯曲是由于转轴有较大预负荷、开机运行时暖机不足、升速加快、加载太大、转轴热变形不均匀等原因造成的。转轴弓形弯曲与转轴临时性弯曲是两种不