旋转机械振动故障的基本特征和振动标准

1、旋转机械振动故障的基本特征和振动标准    2012-04-20     论文导读:振动故障的一般原因旋转机械运行时(即转子转动时)不可避免要发生振动，其振动量只要不超过一定的程度是完全允许的。但是当机组出现一些不正常的振动或振动过大时，就成了运行时的故障，必须及时排除才能保证安全运行。 转子的不平衡量过大，联轴器的加工或与.    振动故障的一般原因旋转机械运行时(即转子转动时)不可避免要发生振动，其振动量只要不超过一定的程度是完全允许的。但是当机组出现一些不正常的振动或振

2、动过大时，就成了运行时的故障，必须及时排除才能保证安全运行。转子的不平衡量过大，联轴器的加工或与轴的装配同轴度超出允许范围，3.轴系的对中超出允许范围，转子的失稳;转子上的零件发生松动;转子上有缺陷和损坏(如腐蚀、结焦、叶片断落和转子裂纹等)，动静部分摩擦，机组安装上的缺陷(如零部件松动、基座松动和热胀余地东足等)。引起机组振动的原因不同，反映出来的振动特征往往也不同。如果能够掌握各种振动特征，对分析和诊断各种振动的产生原因便具备了一定的基础。因此对机组振动特征的分析已成为故障预报和诊断的重要手段。典型振动故障的特征!.转子不平衡引起的振动特征因转子不平衡而产生的激振力(离心力)，是造成机组振

3、动的最基本和最普遍的原因。其激振力的大小与转子转速的平方成正比，因此转速越高，激振力越大，在支承系统动刚度及其他条件一定的情况下，产生的振幅也就越大。其振动频率与转子转速频率相同，即呈现同频振动。(1)对于刚性转子，其工作转速低于临界转速。随转速的升高、转子振幅将呈抛物线规律增大(见图1)，尤其在离临界转速较远时，上述规律比较明显。图1刚性转子振幅随转速的变化(2)对于挠性转子，其工作转速高于临界转速。在一阶临界转速时，山于转了发生共振而出现振动峰值。此时振动相位的变化率级大，从波特图(相领特性图)上可以看出振动高点滞后于不平衡重点为90。(见图2)。同时，由于转子一阶振型的出现，将产生明显的

4、动挠度，动挠度的产生又增加了转子的不平衡离心力，使振幅加大。转子出现的一阶振型为半个正弦波(见图3)，因此在两端轴承处的振动相位相同。呈正弦波的二阶振型(见图5)，此时转子的反向不平衡量将起主导作用引起转子的振动，因此，振幅又将逐渐增大。当到达二阶临界转速时，振幅再度出现一个共振峰值，而在两端轴承处的振动相位相反。枯找梅月夕恶尸于口图5挠性转子的二阶振型转盛汀翻图2波特图图3携性转子的一阶振型一阶临界转速后，由于振动高点滞后于不平衡重点的角度大于90"，即由动挠度引起的弹性力与不平衡重点引起的离心力之间，具有一定的反向分量，因此振幅有所下降(见图4)。根据上述振动特征，当需要判定转子

5、的振动故障是由于不平衡所引起时，只要通过对机组升降速过程的振动测试，观察其同频分量是否符合上述规律便可得到证实。为了尽可能地减小因转子不平衡而引起的振动，就需要提高转子的动平衡精度。对于刚性转子最好能进行工作转速下的动平衡，对于挠性转子则应尽可能进行高速动平衡，只进行低速动平衡，往往不能保证在通过临界转速时和工作转速下具有较优的振动水平。尤其是外伸端有不平衡的挠性转子，对振动很易造成恶劣的影响，不对其单独校正不平衡量，消除或减小它在高速下的动挠度变化量，转子将不能获得很好的动平衡精度，在工作时也不可能满足在不同转速下都具有良好的振动水平。一旋转中心O一几何中心C一质心0。C一偏心距00:一动挠

6、度图4转速在一阶临界前后振动相位的变化，当转速升高至接近二阶临界转速时，此时一阶振型已基本消失，而将逐渐产生一个2.联轴登加工或与轴装配误差引起的振动特征联轴器加工或与轴装配所产生的误差，反映在转子振动方面的内容包括两个方面:其一，联轴器加工或与轴装配不良使端面与轴线不垂直(见图6)，当拧紧连接螺栓后，轴颈处将变形而产生晃度，在旋转时便因附加的强迫力而受迫振动。其二，联轴器的有关圆柱面和连接螺栓孔节圆与内孔不同心(见图7)，当两串联轴器连接后将产生偏心(即两轴产生中心偏差)，旋转时也要引起附加强迫力而产生振动。与负荷大小和不对中程度有一定关系。4.油艘振然的特征日6联轴器端面与轴线不垂直-下巴

7、图7一司卜一两半联轴器连接后不同心以上两类误差引起的振动都随转速而变，其频率为转速频率，但也伴有一家的高次(倍频)分量。为了减小这两类误差所引起的振动，要求加工和装配后的上述误差尽可能小，并希望控制在O二毫米以内。轴系不对中引妞的振动特征轴系的不对中通常是指相邻两轴安装于各自的轴承后，两轴线的倾斜或偏移程度(见图8)。图8轴系不对中愉况由上所述，轴系不对中实质上就是反映了轴承座标高和左右位置的偏差。通常的检查方法大都是用百分表检测两半联轴器的外圆偏差和开口偏差。因此轴系不对中问题只要精心调整轴承座的位置就能得到解决。轴系不对中在旋转时也要产生附加强迫力而引起振动，其振动频率主要为转速的两倍频，

8、但也有转速的同频分量。其振动幅值油膜振荡是转子失稳现象之一。转子失稳时，振动呈不稳定状态，严重失稳时，其振幅将很快发散增大。油膜振荡的发生过程如下:当转子到达失稳转这时，振动的频率约为转泣之半，继续升速，振动频率总近似地保持这个关系，这种低频振动称为半速涡动，其振幅一般不是很大。当转速高于一阶临界转速的两倍之后，半速涡动的频率与一阶临界转巡重合，半速涡动将被共振放大，振动剧烈增加，这就是油膜振荡。油膜振荡一旦发生，转速再继续升高，振动频率便保持一阶临界转速的频率而不会再变，共振范围较宽。油膜振荡时，一般不能如冲越临界转速那样用提高转速的办法冲越，要防止发放和及时采取措施排除。油膜振荡在升速过程中发生时的转速，要比降速过程中消失时的转速高一些，这种惯性效应是油膜振荡的又一转征。对于刚性转子和工作转速低于两倍一阶临界转速的挠性转子，只可能产生半速涡动。只有上价传速高于两倍一阶临界转速的挠性转子，才艳发生油膜振荡。此外，挠性转子有时并不出现半速涡动而直接发生剧烈的油膜振荡。图9所示为某机组转子的振动三维谱'