旋转机械故障诊断课件.ppt

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1、机械设备故障诊断技术----旋转机械故障诊断北京科技大学机械工程学院阳建宏黎敏2009.03旋转机械故障诊断技术旋转机械振动及故障概述旋转机械典型故障分析小结旋转机械振动及故障概述何谓旋转机械主要运动由旋转运动来完成的机械汽轮机、离心式压缩机、水泵、风机、电动机核心：转轴组件转子、轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器滑动轴承、滚动轴承支座、定子、机座密封、密封装置旋转机械振动及故障概述振动的分类横向振动：振动发生在包括转轴的横向xoy平面内，大多数故障所激发的振动为此类振动轴向振动：振动发生在转轴轴线z方向上，某些故障如不对中将会激发轴向振动

2、扭转振动：沿转轴轴线发生的扭振，多盘转子的柔性轴将会产生扭振产生扭转振动的根本原因是旋转机械的主动力矩与负荷反力矩之间失去平衡，致使合成扭矩的方向来回变化。扭振具有极大的破坏性：扭应力发生变化、轴的疲劳损伤增大旋转机械振动及故障概述旋转机械故障原因分类设计原因设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动/自激振动结构不合理，应力集中设计工作转速接近或落入临界转速区热膨胀量计算不准，导致热态不对中制造原因零部件加工制造不良，精度不够零件材质不良，强度不够，制造缺陷转子动平衡不符合技术要求旋转机械振动及故障概述旋转机械故障原因分类安装/维修

3、的原因机械安装不当，零部件错位，预负荷大轴系对中不良机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当转子长期放置不当，改变了动平衡精度操作运行的原因工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值转速接近或落入临界转速区润滑或冷却不良启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过长旋转机械振动及故障概述旋转机械故障原因分类机器劣化的原因长期运行，转子的挠度增大或动平衡劣化转子局部损坏、脱落或产生裂纹零部件磨损、点蚀或腐蚀配合面受力劣化、产生过盈不足或松动等，破坏了配合的性质和精度机器基础沉降不均匀，机

4、器壳体变形旋转机械振动及故障概述临界转速当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，即所谓临界转速Jeffcott单转子模型说明，只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子的振幅会降下来。转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。效率高、重量轻的高速转子日益普遍。yxz0最简单的转子系统转子的临界转速临界转速转子在临界转速下会发生剧烈振动临界转速数值上一般等于转子横向振动的固有频率。临界转速的大小决定于转子的结构（质量和刚度的分布）和轴承的结构(边界条件)。一个实际的转子往往有很多

5、阶临界转速，从低到高依次称为第一阶、第二阶、第三阶等每一阶临界转速下，转子有一个相对应的振型。临界转速的数值可以用计算法求得，或用实验法测得。单圆盘转子的临界转速reAO01r/ecCAmOO’kyx由上式中解出x和y,并求得振幅r。圆盘惯性力＋轴弹性力＝偏心的离心力转子几何中心的运动称为“涡动”或“进动”，与Ω同向，正进动单转子的临界转速和振型单转子的临界转速和振型650MW发电机转子n1=604r/minn2=1840r/minn3=4651r/min多自由度转子有多个临界转速和相应的振型转子的振型了解振型对设备故障诊断具有

6、实际意义由振型可见，即使所选择的测点彼此相距很近，各点之间所测得的实际振动可能有很大的差别轴承部位不一定是振动最大的部位在选择测点时，要避免将测点设置在节点上利用振型找出振动最大的位置，对实测数据进行正确的分析转子的临界转速影响临界转速的因素支承刚度只有在支承完全不变形的条件下，支点才会在转子运动过程中保持不动。考虑支承的弹性变形时，就相当于弹簧与弹性转轴相串联。支承与弹性转轴串联后，总的弹性刚度要低于转轴本身的弹性刚度，使转子的临界转速降低。回转力矩转子的轴线与支点的连线有夹角，会产生回转力矩，也称陀螺力矩。正进动时，回转力矩可以提

7、高转子的刚度，临界转速增大；反进动时，降低转子的刚度，临界转速减小组合转子组合系统中各转子的各阶临界转速高于单个转子支承刚度对临界转速的影响软支承刚度硬临界转速0K支承刚度降低，临界转速随之下降；反之亦然。振型也随之变化。支承刚度对临界转速的影响，在不同支承刚度范围内是很不同的。回转效应对临界转速的影响回转效应是旋转物体的惯性的表现，它增加轴的刚性，故提高转子的临界转速。有悬臂的转子上，回转效应表现得较明显。此园盘轴线方向不变，没有回转效应此园盘轴线方向变化，回转效应增加轴的刚性多转子轴系的临界转速和振型200MW汽轮发电机组高压转子

8、中压转子低压转子发电机转子多跨转子轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。全长30余米，共有7个轴承。多转子轴系的临界转速和振型200MW汽轮发电机组轴系发电机转子型n1=1002r/min中压转子型n2=1