旋转机械故障诊断与预测维修技术分析

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1、旋转机械故障诊断与预测维修技术分析摘要：机械故障诊断和监测在工业生产中占有越来越重要的地位。机器设备尤其像人型的设备一旦发生故障，会造成I-分严重的后果。为了提高生产装备的技术水平和经济效益，先进的设备管理、故障诊断和技术维修等，对于保证设备安全运行极为重要。企业必须积极采川方法，监测设备的止常转行状态。关键词：转子不平衡；机械故障；故障诊断；偏心；松动；裂纹；碰摩0引言为了提高设备的利用率，促进生产技术的进步，使得传统的手摸、耳听、振幅监测等维修方法和定期监测，己经不能够满足生产的需要。旋转机械的故障原因很多，故障的种类也很多。借助科学技术手段，监测转子的运行状态，

2、以达到最终的维修冃的，以是当下刻不容缓的任务。1旋转机械故障的诊断及方法诊断的方法分别是波形分析法、频谱分析法、相位分析、轴心轨迹分析法、转速跟踪分析法和瀑布图等。其中绘基本的、最为冇效的是频谱分析法。目前频谱分析法是在计算机上用快速傅氏变换來实现的，幅值谱的应用非常有效和普遍，它对诊断旋转机械的故障十分精确。在振动频谱上，不同的频率对应着不同的振动原因。了解了它们关系，故障因索就能很快地被排除，而将注意力可以集中在可能发生因素上。2旋转机械故障的种类及原因因安装质量的高低及长期的振动，转了系统在不平衡力的作用下，会引起支座的非线性振动，甚至会导致系统的刚性变化并伴冇

3、冲撞效应，因此引起机械故障。一般来讲，发生同频振动就可能是转子不平衡所生产的，如果产生高频振动可能是转子不对中所导致的；油膜振荡的频率在0.42-0.48n；如果伴有倍频或l/2n、l/3n等分数倍频就有可能是转子松动了。旋转机械非常复杂，频率分量与振动原因Z间的关系也相当复杂。机械设备的振动基木上都是由转子不平衡引起的，表现在振动频率、振幅、振动方向、相位特征、轴心运动轨迹及振动与转速关系的变化上。2.1转子不平衡据统计资料考证，因不平衡而使旋转机械失效的约占30%,因此，不平衡是一种常见的故障。原因有：材质不均，制造精度差、如内、外圆不同心等；安装不良；配合松动；

4、轴弯曲变形；旋转零件磨损、腐蚀、剥落、介质沉积不匀；旋转零件的断裂等。经理论证明，振动的激振频率为单一的工作频率，无其它倍频成分。2.2转子不对中轴承屮心与转子中心不对中或者各转子的轴线不对屮等常见典型故障，这也是多发性的故障Z-o产牛原因为：安装不良；地基下沉；轴承支座膨胀引起的变形等。频率的特征:根据实验研究的研究结果并结合理论，表明对刚性联轴器及齿轮联轴器，其径向激振频率除旋转频率fr（由角度不对中引起）夕卜，主要以旋转频率的二倍频2fr或四倍频4fr为主，且伴有高次倍频心（n二6,8,…）。转子不对中和当于在联轴器端输入时给予的某种刺激，轴向振动频谱由其谐波及

5、基频组成，基频具有峰值。2.3转子松动非线性的振动特征表明装配或基座松动，并伴有转子不平衡的特性。振动形式为径向垂直振动，激振频率除基频成分fr夕卜，还伴有高次谐波成分3fr,sfr,7fr及分数谐波成分(0.3-0.5)fro2.4油膜振荡油膜振荡和油膜涡动是常见故障，因为旋转机械在高速运行中大多用的是流体动压滑动轴承。汕膜涡动由涡动力产生，使转轴除了自转外还绕中心进行公转。在共振的状态下，汕膜振荡非常强烈，造成共振现彖破坏力极大的，对高速旋转机械危害很大。转了的一阶自振频率为:当汕膜涡动的特征频率约为旋转频率的一半，汕膜振荡时其转速与涡动的频率无关。3旋转机械故障

6、的预测维修技术从以上几种故障的振动频率中可以看出，一种频率特征可能对应着几种故障源。因此，在进行故障诊断和状态分析时，要尽可能地收集各种状态参数并进行统计和信号处理，根据获得的数据进行故障的诊断和分析。旋转机械约有70%的故障是由于转子不平衡引起的，因此机械不平衡的检测及分析是保证设备女全运行极为重要工作。如果能够对设备的运行状况进行在线的监测与诊断，做到“预知维修”，设备故障的诊断效率就会大大提高，并节约企业成本。在这方面，人工智能技术做了很人的贡献，尤具像专家诊断系统、模糊控制、人工神经网络以及知识工程等方面，都在诊断领域得到了发挥和应用，使故障诊断了智能化和口动

7、化。故障诊断专家系统主要市知识库，数据库，人机交互界面，推理机组成，及其他处理模块为辅。应用故障诊断的专家知识和推理方法为实质作用，判断故障种类，采集数据，并找出相应的解决方法。确定故障的类型及部位。这并非是一件轻而易举的事，它是旋转机械状态监测中最复朵、最困难的一环，要正确地判断机器的故障类型及部位，首先，要了解机组的内部结构和工艺情况;其次，为每台机器建立档案，即原始数据廉，它包括频谱、和位、波形、轴心轨迹、位移量等振动参数以及工艺操作参数。阶段性比较分析，注意振动信号的变化情况和趋势。再者，尽屋多地捕捉振动信息，从频谱、轴心轨迹、和位和波形等多