第7章转子系统状态监测与故障诊断技术

1、第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 7 7 转子系统转子系统 状态监测与故障诊断技术状态监测与故障诊断技术 机械故障的主要原因机械故障的主要原因 周期振动及其性质周期振动及其性质 监测参数及分析方法监测参数及分析方法 转子系统主要故障及其诊断转子系统主要故障及其诊断 （不平衡、不对中、油膜失稳、动静碰摩、（不平衡、不对中、油膜失稳、动静碰摩、 转子裂纹转子裂纹） 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 机械设备中大部分都是旋转机械，它覆盖着动力、电力、机械设备中大部分都是旋转机械，它覆盖着动力、电力、 化工、冶金、机械制造等重要工程领域化工、冶金、机械制造等重要工程领域 旋转机械转速一般都

2、较高，对故障诊断技术的要求就特别旋转机械转速一般都较高，对故障诊断技术的要求就特别 迫切，如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等，其迫切，如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等，其 工况状态不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后工况状态不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后 续生产造成损失，严重时将会对国民经济造成重大损失，续生产造成损失，严重时将会对国民经济造成重大损失， 甚至导致机毁人亡事故。甚至导致机毁人亡事故。 为保证机组安全运行，降低机组维修费用和提高机组利用为保证机组安全运行，降低机组维修费用和提高机组利用 率，大型旋转机械的状态监视与故障诊断的研究就越来越率，大型旋转

3、机械的状态监视与故障诊断的研究就越来越 受到研究者和工业部门的重视。受到研究者和工业部门的重视。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 1、机械故障的主要原因、机械故障的主要原因 设计原因设计原因 设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激 振动振动 结构不合理，应力集中结构不合理，应力集中 设计工作转速接近或落人临界转速区设计工作转速接近或落人临界转速区 热膨胀量计算不准，导致热态对中不良热膨胀量计算不准，导致热态对中不良 制造原因制造原因 零部件加工制造不良，精度不够零部件加工制造不良，精度不够 零件材质不良，强度不够，制造缺陷零件材

4、质不良，强度不够，制造缺陷 转子动平衡不符合技术要求转子动平衡不符合技术要求 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 安装、维修安装、维修 机械安装不当，零部件错位，预负荷大机械安装不当，零部件错位，预负荷大 轴系对中不良轴系对中不良 机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当 管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度 转子长期放置不当，改变了动平衡精度转子长期放置不当，改变了动平衡精度 未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质

5、和精度 操作运行操作运行 过程过程/工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值， 机器运行工况不正常机器运行工况不正常 机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性 运行点接近或落入临界转速区运行点接近或落入临界转速区 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 润滑或冷却不良润滑或冷却不良 转子局部损坏或结垢转子局部损坏或结垢 启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀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久或在临界区停留时间过久 机器

6、劣化机器劣化 长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化 转子局部损坏、脱落或产生裂纹转子局部损坏、脱落或产生裂纹 零部件磨损、点蚀或腐蚀等零部件磨损、点蚀或腐蚀等 配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性 质和精度质和精度 机器基础沉降不均匀，机器壳体变形机器基础沉降不均匀，机器壳体变形 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 2 2 周期振动的定义：周期振动的定义： 周期函数可以展开为傅里叶级数周期函数可以展开为傅里叶级数 第第1项为均值或直流分量项为均值或直流分量

7、 第第2项为基本振动（基频振动、工频振动）或基波，记为项为基本振动（基频振动、工频振动）或基波，记为1x 第第3项以下总称为高次谐波振动，项以下总称为高次谐波振动，2x，3x，nx ( )(),0,1,2y ty tnTn 0 1 ( )(cossin) 2 nn n a y tan tbn t 01122 ( )sin()sin(2) sin() nn y tAAtAt An t 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 两个方向互相垂直的简谐振动的合成两个方向互相垂直的简谐振动的合成 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 3 3、监测参数及分析方法、监测参数及分析方法 振幅：表示振动的严重

8、程度，可用位移、速度或加速度表振幅：表示振动的严重程度，可用位移、速度或加速度表 示示 分频振动：机器特征频率下的振幅和相位。旋转机械主要分频振动：机器特征频率下的振幅和相位。旋转机械主要 有工频（有工频（1X）、半倍频（）、半倍频（0.5X）和二倍频（）和二倍频（2X）等）等 频率：描述机器振动状态的十分重要的特征量频率：描述机器振动状态的十分重要的特征量 相位：动态特性、故障特性及转子的动平衡等具有重要意相位：动态特性、故障特性及转子的动平衡等具有重要意 义义 轴心位置：稳定情况轴承中心相对于转轴轴颈中心的位置轴心位置：稳定情况轴承中心相对于转轴轴颈中心的位置 轴向位置（差胀）：转子与静子

9、之间轴向间隙的变化值轴向位置（差胀）：转子与静子之间轴向间隙的变化值 对中度：轴系转子之间的连接对中程度对中度：轴系转子之间的连接对中程度 温度：轴瓦温度反映轴承运行情况温度：轴瓦温度反映轴承运行情况 润滑油压：反映滑动轴承油膜的建立情况润滑油压：反映滑动轴承油膜的建立情况 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 涡流传 感器的 安装 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 相位测量 相位：基频信号 相对于转轴上某 一确定标记的相 位差。 相位的测量 轴振动对应的高点轴振动对应的高点H 相位参考标记相位参考标记 1

10、2 ttt 2ft 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 随机振动时历曲线 脉冲宽度对相位的影响脉冲宽度对相位的影响 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 波特图（波特图（Bode plot) 从波特图中可以得到：转子系统在各个转速下的振幅和相从波特图中可以得到：转子系统在各个转速下的振幅和相 位、转子系统在运行范围内的临界转速值、转子系统阻尼位、转子系统在运行范围内的临界转速值、转子系统阻尼 大小和共振放大系数、综合转子系统上几个测点可以确定大小和共振放大系数、综合转子系统上几个测点可以确定 转子系统的各阶振型。转子系统的各阶振型。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 极坐标图极坐标

11、图 是振动矢量端点轨迹，是由实际响应的是振动矢量端点轨迹，是由实际响应的1x1x幅值与相位绘制的幅值与相位绘制的 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 轴心位置图轴心位置图 轴心位置图是指转轴在没有径向振动情况下轴心相对于轴承轴心位置图是指转轴在没有径向振动情况下轴心相对于轴承 中心的稳态位置。通过轴心位置图可判断轴颈是否处于正常中心的稳态位置。通过轴心位置图可判断轴颈是否处于正常 位置、对中好坏、轴承标高是否正常、轴瓦有否变形等情况，位置、对中好坏、轴承标高是否正常、轴瓦有否变形等情况， 从长时间轴心位置的趋势可观察出轴承的摩损等从长时间轴心位置的趋势可观察出轴承的摩损等 第7章转子系统状

12、态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 轴心轨迹在同一个截面上轴心轨迹在同一个截面上 两个涡流传感器所拾取的两个涡流传感器所拾取的 振动信号合成。它表征转振动信号合成。它表征转 子轴心在一个支承截面内子轴心在一个支承截面内 的运动轨迹。的运动轨迹。 表征轴颈在轴瓦中转动时表征轴颈在轴瓦中转动时 轴心涡动轨迹轴心涡动轨迹 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 基频基频(1X)幅值的测量：通常由一台具有滤波功能的幅值的测量：通常由一台具有滤波功能的 仪器完成仪器完成 滤波前后的波形及轴心轨迹滤波前后的波形及轴心轨迹 第7章转子系统状

13、态监测与故障诊 断技术 频谱图频谱图 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 转子系统的异常振动类型及其特征转子系统的异常振动类型及其特征 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 频谱比较频谱比较 利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 瀑布图 利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 瀑布图瀑布图 第7章转

14、子系统状态监测与故障诊 断技术 利用利用FFT频谱分析仪，将旋转机械的升速过程做阶次频谱分析仪，将旋转机械的升速过程做阶次 分析分析(Order Tracking)，以便进一步了解振动的构成，以便进一步了解振动的构成 原因原因 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 趋势分析趋势分析 特征数据值和预报值按一定的时间顺序排列起来进行分析。可特征数据值和预报值按一定的时间顺序排列起来进行分析。可 以是通频振动、以是通频振动、1X振幅、振幅、2X振幅、振幅、0.5X振幅、轴心位置等，振幅、轴心位置等， 时间顺序可以按前后各次采样、按小时、按天等时间顺序可以按前后各次采样、按小时、按天等 第7章转子系

15、统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 相对轴位移相对轴位移 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 相对轴膨胀相对轴膨胀 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 5 5、转子系统主要故障及其诊断、转子系统主要故障及其诊断 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 5.1 不平衡振动不平衡振动： 由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、结构不对称、加由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、结构不对称、加 工和装配误差等原因和由于机器运行时结垢、热弯曲、零部工和装配误差等原因和由于机器运行时结垢、热弯曲、零部 件脱落、电磁干扰力等原因而产生质量偏心。转子旋转时，件脱落、电磁

16、干扰力等原因而产生质量偏心。转子旋转时， 质量不平衡将激起转子的振动，这是旋转机械最常见的故障。质量不平衡将激起转子的振动，这是旋转机械最常见的故障。 不平衡振动的特征不平衡振动的特征 转子的质量不平衡所产生的离心力始终转子的质量不平衡所产生的离心力始终 作用在转子上，它相对于转子是静止的，其振动频率就是转作用在转子上，它相对于转子是静止的，其振动频率就是转 子的转速频率，也称为工频子的转速频率，也称为工频(即工作频率即工作频率)，在频谱分析时，在频谱分析时， 首先要找的就是工频成分。其特征有：首先要找的就是工频成分。其特征有： 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 不平衡振动的某些特征不平

17、衡振动的某些特征 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 转子不平衡的轴心轨迹转子不平衡的轴心轨迹 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 转子不平衡故障谱图转子不平衡故障谱图 转子水平放置情况 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 转子不平衡故障的转子不平衡故障的Bode图图 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 例：例：某大型离心式压缩机组蒸汽透平经检修更换转子后，机组启动时某大型离心式压缩机组蒸汽透平经检修更换转子后，机组启动时 发生强烈振动。压缩机两端轴承处径向振幅达到报警值，机器不能发生强烈振动。压缩

18、机两端轴承处径向振幅达到报警值，机器不能 正常运行。主要振动特征如图所示正常运行。主要振动特征如图所示 由图可见：由图可见： 振动大小随转速升降变化明显；振动大小随转速升降变化明显； 时域波形为正弦波；时域波形为正弦波； 轴心轨迹为椭圆；轴心轨迹为椭圆； 振动相位稳定，为同步正进动；振动相位稳定，为同步正进动； 频谱中能量集中于频谱中能量集中于1频，有突出的峰值，高次谐波分量较小。频，有突出的峰值，高次谐波分量较小。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 原因分析：检查该转子的库存记录，库存时间较长，因原因分析：检查该转子的库存记录，库存时间较长，因 转子较重，保管员未按规定周期盘转，初步断

19、定是转子转子较重，保管员未按规定周期盘转，初步断定是转子 动平衡不良造成的。动平衡不良造成的。 处理措施：机组故障原因是转子不平衡，短期内不会迅处理措施：机组故障原因是转子不平衡，短期内不会迅 速恶化。考虑到化工生产工艺流程生产不能中断，经研速恶化。考虑到化工生产工艺流程生产不能中断，经研 究决定，监护运行。究决定，监护运行。 生产验证：在加强监测的前提下维持运行，其振动趋势生产验证：在加强监测的前提下维持运行，其振动趋势 稳定，没有增大的趋势。维持运行一个大修周期（稳定，没有增大的趋势。维持运行一个大修周期（18个个 月）后，下次大修时更换转子并送专业厂检查，发现动月）后，下次大修时更换转子

20、并送专业厂检查，发现动 平衡严重超标。平衡严重超标。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 例：某例：某52万吨年尿素装置万吨年尿素装置CO2压缩机组低压缸转子，大压缩机组低压缸转子，大 修后开车振动值正常，但在线监测系统发现其振动值有逐修后开车振动值正常，但在线监测系统发现其振动值有逐 步增大的趋势。其时域波形为正弦波，分析其频谱，以步增大的趋势。其时域波形为正弦波，分析其频谱，以 1频为主，分析其矢量域图，相位有一个缓慢的变化。频为主，分析其矢量域图，相位有一个缓慢的变化。 如图所示。如图所示。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 诊断意见：经过两个月的连续观测，根据其振动特征，对诊

21、断意见：经过两个月的连续观测，根据其振动特征，对 照不平衡故障的甄别方法，判定其故障原因为渐变不平衡，照不平衡故障的甄别方法，判定其故障原因为渐变不平衡， 是由于转子流道结垢或局部腐蚀造成的。是由于转子流道结垢或局部腐蚀造成的。 处理措施：渐变不平衡短期内不会迅速恶化，同时正常生处理措施：渐变不平衡短期内不会迅速恶化，同时正常生 产一旦中断将会导致巨大的经济损失，因此决定利用在线产一旦中断将会导致巨大的经济损失，因此决定利用在线 监测系统监护其运行，待大修时再做处理。监测系统监护其运行，待大修时再做处理。 生产验证：生产验证：6个月后工厂年度大修，更换转子后在机修车间个月后工厂年度大修，更换转

22、子后在机修车间 检查，转子并不弯曲；目测检查，无结垢和腐蚀现象。但检查，转子并不弯曲；目测检查，无结垢和腐蚀现象。但 送专业厂拆卸检查后发现，一轴套内侧（不拆卸转子时看送专业厂拆卸检查后发现，一轴套内侧（不拆卸转子时看 不到部分）发生局部严重腐蚀，导致转子不平衡质量逐渐不到部分）发生局部严重腐蚀，导致转子不平衡质量逐渐 增大。增大。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 例：质量不平衡例：质量不平衡 3# 轴承负荷增加，振动增加 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 初步判断：初步判断： ( () ) 在现场安装发动机侧靠背轮时，靠背轮采用冷装方法安装，紧力不够，当在现场安装发动机侧靠背轮

23、时，靠背轮采用冷装方法安装，紧力不够，当 转速升高时，紧力消失，在靠背轮处产生不平衡力，两转子的对中性也产生变转速升高时，紧力消失，在靠背轮处产生不平衡力，两转子的对中性也产生变 化，随着转速升高及负荷增大化，随着转速升高及负荷增大, ,该处轴振动幅值明显增大。该处轴振动幅值明显增大。 ( () 3# ) 3# 轴瓦瓦枕与轴承间配合为间隙配合，没有紧力，对振动起放大作用轴瓦瓦枕与轴承间配合为间隙配合，没有紧力，对振动起放大作用 为逐步排除可能原因，按设备制造厂的技术要求对靠背轮进行热装；重新调整为逐步排除可能原因，按设备制造厂的技术要求对靠背轮进行热装；重新调整 瓦枕与轴承配合情况，使它们之间

24、有瓦枕与轴承配合情况，使它们之间有30m 30m 的紧力。的紧力。 3#轴承振动与负荷无关，但随转速增加而增加轴承振动与负荷无关，但随转速增加而增加 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 3# 轴承垂直振动能量同频占主导，是由于发电机侧靠背轮处存在质量不平 衡产生的离心力造成的。原因：(1)汽轮机生产厂家提供的联轴器与联接螺 钉没有相对应的安装编号，联接螺钉没有与汽轮机转子、联轴器一起做动平 衡。(2)发电机侧联轴器是在安装现场热装在发电机转子上，没与发电机转 子一起做高速动平衡，热套后存在不平衡质量。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 例：质量不平衡例：质量不平衡 125MW汽轮机轴

25、系图 机组大修后第一次试运行，当转速升到机组大修后第一次试运行，当转速升到1500rpm 时轴系中时轴系中2，3，7，轴，轴 承振动值严重超标，被迫打闸停机承振动值严重超标，被迫打闸停机 在分析轴系振动查找故障时，部分人认为这种振动可能是轴系中个别转子处在在分析轴系振动查找故障时，部分人认为这种振动可能是轴系中个别转子处在 第一阶临界转速范围，如果增加升速率快速冲过临界转速区域可能使轴承振幅第一阶临界转速范围，如果增加升速率快速冲过临界转速区域可能使轴承振幅 值降到合格范围，第二次启机试运，当转速升到值降到合格范围，第二次启机试运，当转速升到1700rpm 时，时，3#瓦振幅值已达瓦振幅值已达

26、 到到123m，因振动值严重超标第二次又被迫打闸停机，因振动值严重超标第二次又被迫打闸停机 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 通过振动特征分析认为低压转子振动是由于转子存在过大的不平衡通过振动特征分析认为低压转子振动是由于转子存在过大的不平衡 量，导致转子在高速旋转时将产生较大的变形，如果机组动静间隙偏量，导致转子在高速旋转时将产生较大的变形，如果机组动静间隙偏 小，将会引起摩擦，又将导致振动值不稳定，加剧了振幅值的增大。小，将会引起摩擦，又将导致振动值不稳定，加剧了振幅值的增大。 几次试运在转速不变的情况下，几次试运在转速不变的情况下，3#瓦振动

27、幅值由瓦振动幅值由40m 升到升到62m。 当转速由当转速由1600rpm 升到升到2200rpm 时振幅值直线上升，并迅速升到时振幅值直线上升，并迅速升到 144m，从升速过程中振幅值逐渐增大的现象和振动频率基本为工，从升速过程中振幅值逐渐增大的现象和振动频率基本为工 频，振动幅值随转速突变的特点可以认为这是由不稳定干扰力引起的频，振动幅值随转速突变的特点可以认为这是由不稳定干扰力引起的 强迫振动。强迫振动。 从从2#，3#瓦振动相位分析，振动是同相力为主，因而振动是由于低瓦振动相位分析，振动是同相力为主，因而振动是由于低 压转子一阶不平衡过大。压转子一阶不平衡过大。 励磁机励磁机7#瓦振动

28、过大的原因经分析主要是轴承座动刚度偏低，在激瓦振动过大的原因经分析主要是轴承座动刚度偏低，在激 振力不变的条件下，增大轴承支承刚度可降低轴承振幅。振力不变的条件下，增大轴承支承刚度可降低轴承振幅。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 不平衡类故障：不平衡类故障： 质量不平衡质量不平衡 轴永久弯曲轴永久弯曲 轴热弯曲轴热弯曲 如何区分？如何区分？ 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 5.2 转子不对中 旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子系统，转子间一般采用刚性旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子系统，转子间一般采用刚性 或半绕性联接轴联接。由

29、于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、或半绕性联接轴联接。由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、 管道力、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种原因影响，造成转子不对中管道力、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种原因影响，造成转子不对中 故障，引起机组的振动故障，引起机组的振动 a)平行不对中 b)角度不对中 c)组合不对中 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 （a）自动垫片轴承 （b）滑动浮块轴承 自动垫片和滑动浮块轴承 转子不对中故障的主要特征有转子不对中故障的主要特征有: : 改变轴承的支承负荷，使轴承的油膜压力也随之改变，改变轴承的支承负荷，使轴承的

30、油膜压力也随之改变， 负荷减小的轴承可能会产生油膜失稳；负荷减小的轴承可能会产生油膜失稳； 2) 最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上，且振动值最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上，且振动值 与转子的负荷有关，随负荷的增大而增高；与转子的负荷有关，随负荷的增大而增高； 3) 平行不对中主要引起径向振动，振动频率为两倍旋转频平行不对中主要引起径向振动，振动频率为两倍旋转频 率，同时也存在多倍频振动。率，同时也存在多倍频振动。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 不对中轴振动的某些特征不对中轴振动的某些特征 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 不对中轴心轨迹不对中轴心轨迹 第7章转子系

31、统状态监测与故障诊 断技术 左图是一台水泵的谱图，图中左图是一台水泵的谱图，图中2X处有峰值，存在某种程度的不对中。检处有峰值，存在某种程度的不对中。检 查发现不对中量达查发现不对中量达0.254mm。找正后谱图（右图）。找正后谱图（右图）2x处的幅值已明显变处的幅值已明显变 小，机组运行相当平稳。小，机组运行相当平稳。 说明：（说明：（1）两次测量结果，）两次测量结果，1X处的幅值无明显变化，而处的幅值无明显变化，而2X处幅值变化处幅值变化 很大，这正是不对中故障的典型频谱特征。（很大，这正是不对中故障的典型频谱特征。（2）在）在2X附近有两个谱峰，附近有两个谱峰， 一个在一个在7100rm

32、in处，为水泵的二倍轴频谱；另一个在处，为水泵的二倍轴频谱；另一个在7200rmin处，处， 它是电机定子绕组中电气故障引起的。它是电机定子绕组中电气故障引起的。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 例：某厂一台透平压缩机组整体布置如图。机组年度检修时，除正常检例：某厂一台透平压缩机组整体布置如图。机组年度检修时，除正常检 查、调整工作外，还更换了连接压缩机高压缸和低压缸之间的联轴器的查、调整工作外，还更换了连接压缩机高压缸和低压缸之间的联轴器的 连接螺栓，对轴系的转子对中情况进行了调整等连接螺栓，对轴系的转子对中情况进行了调整等 检修后启动机组透平和压缩机低压缸运行正常，而压缩机高压缸振

33、动较检修后启动机组透平和压缩机低压缸运行正常，而压缩机高压缸振动较 大（在允许范围内）；机组运行一周后压缩机高压缸振动突然加剧，测大（在允许范围内）；机组运行一周后压缩机高压缸振动突然加剧，测 点点4、5的径向振动增大，其中测点的径向振动增大，其中测点5振动值增加两倍，测点振动值增加两倍，测点6的轴向振动的轴向振动 加大，透平和压缩机低压缸的振动无明显变化；机组运行两周后，高压加大，透平和压缩机低压缸的振动无明显变化；机组运行两周后，高压 缸测点缸测点5的振动值又突然增加一倍，超过设计允许值，振动剧烈，危及的振动值又突然增加一倍，超过设计允许值，振动剧烈，危及 生产。生产。 第7章转子系统状态

34、监测与故障诊 断技术 发电机转子横截面设计 压缩机高压缸主要振动特征如下：压缩机高压缸主要振动特征如下： (1)连接压缩机高、低压缸之间的联轴器两端振动较大；连接压缩机高、低压缸之间的联轴器两端振动较大； (2)测点测点5的振动波形畸变为基频与倍频的叠加波，频谱中的振动波形畸变为基频与倍频的叠加波，频谱中2具有较具有较 大峰值；大峰值； (3)轴心轨迹为双椭圆复合轨迹；轴心轨迹为双椭圆复合轨迹； (4)轴向振动较大。轴向振动较大。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 诊断意见诊断意见：压缩机高压缸与低压缸之间转子对中不良，联：压缩机高压缸与低压缸之间转子对中不良，联 轴器发生故障，必须紧急

35、停机检修。轴器发生故障，必须紧急停机检修。 生产验证：生产验证：检修人员做好准备工作后，操作人员按正常停检修人员做好准备工作后，操作人员按正常停 机处理。根据诊断结论，重点对机组联轴器局部解体检查机处理。根据诊断结论，重点对机组联轴器局部解体检查 发现，连接压缩机高压缸与低压缸之间的联轴器（半刚性发现，连接压缩机高压缸与低压缸之间的联轴器（半刚性 联轴器）固定法兰与内齿套的连接螺栓已断掉三只。联轴器）固定法兰与内齿套的连接螺栓已断掉三只。 复查转子对中情况，发现对中严重超差，不对中量大于复查转子对中情况，发现对中严重超差，不对中量大于 设计要求设计要求16倍。倍。 同时发现连接螺栓的机械加工和

36、热处理工艺不符合要同时发现连接螺栓的机械加工和热处理工艺不符合要 求，螺纹根部应力集中，且热处理后未进行正火处理，金求，螺纹根部应力集中，且热处理后未进行正火处理，金 相组织为淬火马氏体，螺栓在拉应力作用下脆性断裂。相组织为淬火马氏体，螺栓在拉应力作用下脆性断裂。 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 5.3 5.3 滑动轴承的半速涡动和油膜振荡滑动轴承的半速涡动和油膜振荡 油膜压力产生示意图油膜压力产生示意图 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 圆柱轴承轴颈中心受力圆柱轴承轴颈中心受力 后在间隙中的位移后在间隙中的位移 轴颈中心涡动的可能形式轴颈中心涡动的可能形式 第7章转子系统状态监

37、测与故障诊 断技术 油膜对轴颈的作用油膜对轴颈的作用 按线性理论，油膜对轴颈的作用可用按线性理论，油膜对轴颈的作用可用4个刚度系数和个刚度系数和4个阻个阻 尼系数来表示：尼系数来表示： , xxxyyxyy KKKK刚度： , xxxyyxyy dddd阻尼： 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 第7章转子系统状态监测与故障诊 断技术 轴在轴颈中作偏心旋转时，形成一个轴液流速不马上下降，则轴颈从油轴在轴颈中作偏心旋转时，形成一个轴液流速不马上下降，则轴颈从油 楔中间隙大的地方带入的油量大于从间隙小的地方带出的油量。由于液楔中间隙大的地方带入的油量大于从间隙小的地方带出的油量。由于液 体的不可压缩性，多余的油就推动轴颈前进，形成与轴