第五章旋转机械故障诊断技术第一节旋转机械典型故障的机理和特征1．转子质量不平衡力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转速的平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍的类型，它是力不平衡和力偶不平衡两者的组合。悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两者。总是必需要在两个修正面内加以修正重量。2．转子偏心：皮带轮、齿轮、轴承和电动机框架等旋转中心与几何中心线偏离时出现偏心。最大的振动出现在两个转子中心连线方向上。3．轴弯曲：弯曲的轴引起大的轴向振动，如果弯曲接近轴的中部，占优势的振动出现在转子转速频率，如果弯曲接近力偶，则占优势的振动出现在2倍转速频率。用千分表可以证实轴的弯曲。在汽轮发电机组中，通常是在盘车时和盘车后测量晃动度的大小来判断转子是否存在初始弯曲。4．转子热态不平衡：在机组的启动和停机过程中，由于热交换速度的差异，使转子横截面产生不均匀的温度分布，使转子发生瞬时热弯曲，产生较大的不平衡。热弯曲引起的振动一般与负荷有关。5．转子部件脱落可以将部件脱落失衡现象看作对工作状态的转子的瞬时阶跃响应，主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动幅值一般会有较明显的增大，如果有在线监测系统的话将能捕捉到这一情况。为了防止脱落部件在惯性力作用下飞出使机体发生二次事故，必要时应及时停机检修。6．转子部件结垢由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着年月逐渐增大的。7．联轴器不平衡通常是联轴器两端轴承的振动较大。转子不平衡的总体振动特征：实例一：转子不平衡故障的诊断某化纤公司聚酯装置一台热媒加热炉燃烧风机，2002年9月26日采集的径向速度频谱图中转速频率占绝对优势，是典型的转子（叶轮）不平衡信息，此时振动幅值相对不大，无需修理。热媒炉燃烧风机振动幅值——转速对照表在涤纶短纤维生产工艺流程中有这样一台瓶颈设备——喂入机，纤维丝束从喂入轮绕过，由于其结构和用途的特殊性，喂入轮不平衡现象频发。它们的共同频谱特征是：喂入轮转速频率占绝对优势。结合喂入轮实际特点，引起其不平衡的诱因主要有：制造误差，锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等。以前在检修时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装螺栓已经产生了大量锈蚀①，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在喂入轮齿形表面越积越厚(结垢)②，是造成喂入轮不平衡现象频发的主要原因。为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理。二、不对中后者对滑动轴承来说，与轴承是否形成良好的油膜有直接关系。滚动轴承的对中（如电动机转子两端的轴承对中），主要是由于两端轴承座孔不同轴，以及轴承元件损坏，外圈配合松动，内圈配合松动，两端支座（对电动机来说是前后端盖）变形等，都会引起不对中。有的机器，如汽轮发电机之类的设备，在冷态（未运转时）情况下转子对中情况是符合要求的，一旦运转中温度升高就可能发生热不对中。此外，地脚螺栓松动，基础下沉（这一点对于新安装的设备尤其需要注意），联轴器销孔磨损等故障的存在也会引发不对中。图5-7转子不对中的基本形式a)联轴器不对中；b)轴承不对中；c)带轮不对中1．角向不对中角向不对中的特征是轴向振动大。典型地出现转速频率和2倍转速频率大的轴向振动。还常见转速频率、2倍转速频率和3倍转速频率都占优势的情况。如果2倍转速频率或3倍转速频率超过转速频率的30%到50%，则可认为是存在角不对中。这些征兆也指示联轴器故障。严重的角向不对中可激起转速频率的许多阶谐波频率。2．平行不对中平行不对中的振动征兆类似于角向不对中，但是，径向方向振动大。2倍转速频率振动往往大于转速频率振动，联轴器的类型和结构决定2倍转速频率振动相对于转速频率振动的高度。角向不对中或平行不对中严重时，可在较高谐振波频率4倍到8倍转速频率谐波处出现大的振动，甚至出现类似于机械松动时出现的完整系列的高频谐波。3．滚动轴承偏斜地固定在轴上不对中的滚动轴承卡在轴上时，将产生明显的轴向振动。通常，必须卸下轴承并重新正确安装。不对中的总体振动特征：图5.8典型不对中谱图实例四：转子不对中故障的诊断不对中故障的影响和防治：三、共振设备共振案例一——某聚酯圆盘反应器升负荷试验设备共振案例一——某聚酯圆盘反应器升负荷试验设备共振案例二——某第二酯化反应器变速试验四、机械松动B型机械松动3．C型机械松动这种频谱通常是由零部件之间配合不良引起的。将产生许多谐波频率，而且往往引起精确的0.5倍或1.5倍转速频率等亚谐波频率。C型松动往往是由