机电设备故障诊断PPT教学课件-第4章 转子系统故障诊断（2）.ppt

1,机电学院张建宇2011-12-05,第四章转子系统故障诊断,EquipmentFaultDiagnostics,2,本章内容,4.1旋转机械振动的基本特性4.2转子不平衡故障4.3转子不对中故障4.4其他类型转子故障,3,I,II,转子不平衡故障（复习）,消除不平衡的基本思想：,不平衡力,不平衡转矩,分解后的不平衡载荷,配重面,在平面I中F的反方向上加校正质量m1，加重半径为r1使m1r12=F。在平面中F的反方向加m2(半径为r2)，以平衡F。,4,影响系数法（前提：线性系统假设）：,图中：I，II校正平面Q1，Q2试重A，B测振点,配重盘,Bently动平衡试验台,转子不平衡故障（复习）,消除不平衡的方法现场动平衡,5,大型机组通常由多个转子组成，各转子之间用联轴器联接构成轴系，传递运动和转矩。,4.3转子不对中故障,空压机组,高线精轧机组,6,正确对中e=0,=0,平行不对中e0,=0,角度不对中e=0,0,综合不对中e0,0,4.3转子不对中故障,(1)何为不对中？,产生原因：由于安装误差、工作热膨胀、承载变形以及基础的不均匀沉降等，可能会造成机器工作时各转子轴线之间产生不对中。,7,4.3转子不对中故障,(2)不对中的危害,增加机器的振动,8,4.3转子不对中故障,(2)不对中的危害,过度的联轴器损坏,9,增加密封件的磨损,4.3转子不对中故障,(2)不对中的危害,10,4.3转子不对中故障,(2)不对中的危害,增加轴承的磨损,11,4.3转子不对中故障,(2)不对中的危害,过高的能源消耗,12,不对中的代价,4.3转子不对中故障,13,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,多用于大型高速旋转机械。特点：能补偿两轴的综合位移；能传递较大的转矩；但结构较复杂，制造较困难；在重型机器和起重设备中应用较广。,齿式联轴器,14,联轴器平形不对中,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,对中良好：内外齿套之间只有传递转矩的周向力。对中超差：中间齿套发生相对倾斜，在传递运动和转矩时，将会产生附加的径向力和轴向力，引发相应的振动。这就是不对中故障振动的原因。,15,如图所示，设为主动转子的轴心投影，为从动转子的轴心投影，为中间齿套的轴心，为中间齿套与主动轴的连线，为中间齿套与从动轴的连线，垂直设长为，点坐标为，取为自变量，则有,联轴器齿套运动分析,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,运动微分方程：,16,推导可知：K点的转动速度为转子角速度的两倍。因此，当转子高速转动时，就会产生很大的离心力，激励转子产生径向振动，其振动频率为转子工频的两倍。由于不对中而引起的振动有时还包含有大量的谐波分量，但最主要的还是2倍频分量。,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,17,当转子轴线之间存在偏角位移时，如图所示，从动转子与主动转子的角速度是不同的。从动转子的角速度为,式中，,1、2分别为主动转子和从动转子的角速度；,为从动转子的偏斜角；,1为主动转子的转角。,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,角度不对中,18,齿式联轴器由于所产生的附加轴向力以及转子偏角的作用，从动转子以每回转一周为周期，在轴向往复运动一次，因而转子轴向振动的频率与角频率相同。,4.3转子不对中故障,(3)不对中的振动机理,19,4.3转子不对中故障,(4)不对中的振动特征,20,4.3转子不对中故障,(4)不对中的振动特征,21,二者区别：质量不平衡指各横截面的质心连线与其几何中心连线存在偏差；转子弯曲指各横截面的几何中心连线与旋转轴线不重合。结论：二者都会使转子产生偏心质量，从而使转子产生不平衡振动。,4.4其他类型转子故障,(1)转子弯曲,有人习惯将转子弯曲与不平衡同等看待！,结论：二者都会使转子产生偏心质量，从而使转子产生不平衡振动。,22,分类：永久性弯曲：转子轴呈弓形弯曲后无法恢复。造成永久弯曲的原因有设计制造缺陷（转轴结构不合理、材质性能不均匀）、长期停放方法不当、热态停机时未及时盘车或遭凉水急冷等。临时性弯曲：指可恢复的弯曲。造成临时性弯曲的原因有预负荷过大、开机运行时暖机不充分、升速过快局部碰磨产生温升等致使转子热变形不均匀等。,4.4其他类型转子故障,(1)转子弯曲,23,转子弯曲与转子质量偏心类似，都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。与不平衡不同之处在于轴弯曲会使轴两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。,4.4其他类型转子故障,(1)转子弯曲,24,转子弯曲的振动特征,4.4其他类型转子故障,25,4.4其他类型转子故障,转子弯曲的振动敏感参数,26,转子弯曲的故障原因与治理措施,4.4其他类型转子故障,指系统接合面存在间隙或联接刚度不足，造成机械阻尼偏低，机组运行振动过大的一种故障。,(2)支承松动,4.4其他类型转子故障,当轴承套与壳体具有较大间隙时，I、轴承套受转子离心力的作用沿圆周方向发生周期性变形，从而改变了轴承的几何参数，影响油膜的稳定性；II、当轴承座螺栓紧固不牢时，由于结合面上有间隙，系统发生不连续的位移。,28,支承系统接合面间隙过大；紧力不足；在外力或温升作用下产生间隙；固定螺栓强度不足导致断裂或缺乏防松措施；基础施工质量欠佳。,(2)支承松动,4.4其他类型转子故障,产生松动的常见原因：,由于存在松动，极小的不平衡或者不对中都会导致支承系统产生很大的振动。,（1）时域波形存在基频、分频和高次谐波叠加成分；（2）频域谱含有基频和分频，并伴有倍频成分；（3）振动信号轴