状态监测和故障诊断.ppt

alchimie\Analyst Presentation 14 March 02\Latest Drafts\01 Restore Value.ppt 4．轴心轨迹图 5．轴心位置图 9．极联图 6. 机 械 松 动 通常有三种类型的机械松动。第一种类型的松动是指机器的底座、台板和基础存在结构松动，或水泥灌浆不实以及结构或基础的变形，此类松动表现出振动频谱为1X分量。第二种类型的松动主要是由于机器底座固定螺栓的松动或轴承座出现裂纹引起。其振动频谱除包含1X分量外，还存在相当大的2X分量，有时还激发出1／2X和3X振动分量。第三种类型的松动是由于部件间不合适的配合引起的，由于松动部件对来自转子动态力的非线性响应,因而其产生许多振动谐波分量，如1X，2X，……，nX，有时亦产生精确的1／2X或1／3X……等等的分数谐波分量，这时的松动通常是轴承盖里轴承瓦枕的松动、过大的轴承间隙、或者转轴上的叶轮存在松动。这种松动的振动相位很不稳定，变化范围很大。松动时的振动具有方向性。在松动方向上，由于约束力的下降，将引起振动幅度加大。 7. 转子断叶片与脱落 转子断叶片、零部件或垢层脱落的故障机理与动平衡故障是 相同的。其特征如下： A 振动的通频振幅在瞬间突然变化； B 振动的特征频率为转子的工作频率； C 工频振动的相位也会发生突变。 图3－6a ×××空压机透平断叶片的通频振动趋势图 图3－6b ×××空压机透平断叶片的工频振动趋势图 图3－6c ×××空压机透平断叶片时振动信号的频谱图 图3－6d ×××空压机透平断叶片时的轴心轨迹变化图 图3－6e ×××空压机透平断叶片的现场照片 图3－6f ×××空压机3段叶轮破裂的通频振动趋势图 图3－6g ×××空压机3段叶轮破裂的现场照片 图3－6h ×××炼厂主风机断叶片的波形频谱图 图3－6i ×××炼厂主风机断叶片的轴心轨迹图 图3－6j ×××炼厂主风机断叶片的现场照片 8. 摩 擦 当旋转机械的旋转部件和固定部件接触时，就会发生动、静部分的径向摩擦或轴向碰摩。这是一个严重的故障，它可能会导致机器整个损坏。在摩擦产生时通常分为两种情况：第一种是部分摩擦，此时转子仅偶然接触静止部分，同时维持接触仅在转子进动整周期的一个分数部分，这通常对于机器的整体来说，它的破坏性和危险性相对比较小；第二种，特别是对于机器的破坏性效果和危险性来说就是更为严重的情况了，这就是整周的环状摩擦，有时候也称为“全摩擦”或“干摩擦”，它们大都在密封中产生。在整周环状摩擦发生时，转子维持与密封的接触是连续的，产生在接触处的摩擦力能够导致转子进动方向的剧烈改变，从原本是向前的正进动变成向后的反进动。摩擦一般会产生更多的次谐波振动分量，此外，转子摩擦可能产生一系列的分数谐波振动分量（1／2X，1／3X，1／4X，l／5X，…，1／nX），转子摩擦可能也会激起许多高频振动分量；这可能会在原本正常的频谱图上面叠加一个粉红色的噪声信号。摩擦的危害性很大，即使转轴和轴瓦短时间摩擦也会造成严重后果。 有的大型机组在转子和静子发生径向部分摩擦时,振动频谱主要是基频分量，但也有2X、3X、4X等高次谐波分量，其中2X分量较大。摩擦时振动急剧增大，而且相位也会发生变化，相位变化是逆转动方向。摩擦后若转子发生热弯曲，则降速过转子通过临界转速时振动也急剧放大。 当转子发生动静摩擦后，降转速或降负荷振动并不立即减小，反而有所增大。只有当转速或负荷降低到某一数值后，振动才缓慢减小，即振动变化存在着一定的滞后。 图3－7a 摩擦发生前的轴心轨迹（正进动） 图3－7b 摩擦发生时的轴心轨迹（反进动） 9. 轴 裂 纹 转子裂纹产生的原因多是疲劳损伤。旋转机械的转子如果设计不当（包括选材不当或结构不合理）或者加工方法不妥，或者是运行时间超长的老旧机组，由于应力腐蚀、疲劳、蠕变等，会在转子原本存在诱发点的位置产生微裂纹，再加上由于较大而且变化的扭矩和径向载荷的持续作用，微裂纹逐渐扩展，最终发展成为宏观裂纹。原始的诱发点通常出现在应力高而且材料有缺陷的地方，如轴上应力集中点、加工时留下的刀痕、划伤处、材质存在微小缺陷（如夹渣等）的部位等。 在转子出现裂纹的初期，其扩展的速度比较慢，径向振动的幅值增长也比较小。但裂纹的扩展速度会随着裂纹深度的加深而加速，相应的会出现振幅迅速增大的现象。尤其是二倍频幅值的迅速上升和其相位的变化往往可以提供裂纹的诊断信息，因此可以利用二倍频幅值和相位的变化趋势来诊断转子裂纹。 转