旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障診斷分析案例

旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障診斷分析案例積累典型設(shè)備診斷案例在設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷工作中具有重要作用。首先它為設(shè)備診斷理論提供支撐。常見的設(shè)備故障有成熟的理論基礎(chǔ)，一個(gè)成功的案例通常是診斷理論在現(xiàn)場(chǎng)正確應(yīng)用和診斷人員長(zhǎng)期實(shí)踐的結(jié)果。典型診斷案例具有強(qiáng)大的說服力，一次成功而關(guān)鍵的診斷足可以改變某些人根深蒂固的傳統(tǒng)觀念，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)推廣設(shè)備診斷技術(shù)具有重要意義。其次它為理論研究提供素材。在醫(yī)學(xué)上，由典型的特例研究發(fā)現(xiàn)病理或重大理論的案例很多。設(shè)備故障的情形多種多樣，現(xiàn)場(chǎng)疑難雜癥還比較多，有許多故障很難用現(xiàn)有理論解釋，只能作為診斷經(jīng)驗(yàn)看待，這種經(jīng)驗(yàn)有沒有通用參考價(jià)值，需要在理論上進(jìn)行說明。另外，有許多案例無法在試驗(yàn)室模擬，而它們?cè)诓煌默F(xiàn)場(chǎng)又常常出現(xiàn)，因此典型案例為同行提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過證實(shí)的分析方法。診斷人員可以參考相似案例的解決方案解決新的問題，提供快速的決策維護(hù)支持，并為基于案例的推理方法提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。典型案例分析的重要性還表現(xiàn)在它是監(jiān)測(cè)診斷人員快速成長(zhǎng)的捷徑。目前實(shí)用的振動(dòng)診斷方法、技術(shù)和診斷儀器已經(jīng)相當(dāng)完善，而許多企業(yè)在診斷技術(shù)推廣應(yīng)用方面存在困難除了思想觀念方面的原因外，更主要的原因是缺乏專業(yè)人才。研究案例的一般做法是，從新安裝設(shè)備或剛檢修好的設(shè)備開始，可以選擇重點(diǎn)或典型設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)不同設(shè)備制定不同的監(jiān)測(cè)方案和監(jiān)控參數(shù)，定期測(cè)試設(shè)備的振動(dòng)，包括各種幅值、振動(dòng)波形和頻譜等。如果設(shè)備出現(xiàn)劣化跡象或異常，要縮短監(jiān)測(cè)周期，倍加留心振動(dòng)波形和頻譜的變化，注意新出現(xiàn)的譜線及其幅值的變化，在檢修之前做出故障原因的判斷。設(shè)備檢修時(shí)要到現(xiàn)場(chǎng)，了解第一手資料，全程跟蹤設(shè)備拆檢情況，掌握設(shè)備參數(shù)（如軸承型號(hào)，必要時(shí)測(cè)量有關(guān)尺寸、齒輪齒數(shù)、葉片數(shù)、密封結(jié)構(gòu)、聯(lián)軸器和滑動(dòng)軸承形式等），做好檢修記錄（有時(shí)需要拍照記錄），比較自己的判斷對(duì)在哪里，錯(cuò)在哪里，進(jìn)行完善的技術(shù)總結(jié)。幾個(gè)過程下來，水平自然有很大提高?？傊?，添置幾件診斷儀器是很容易的事，診斷成果和效益的產(chǎn)生不是一朝一夕的事，需要柞大量艱苦、細(xì)致的工作，長(zhǎng)期積累設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)此應(yīng)有應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)。表51為某鋼鐵公司多年來162例典型故障的原因或部位分布情況。可見轉(zhuǎn)子不平衡、軸承故障、基礎(chǔ)不良、不對(duì)中和齒輪故障是主要原因。設(shè)備故障原因分布序號(hào)原因次數(shù)百分比（）1轉(zhuǎn)子不平衡2917902滑動(dòng)軸承故障2414813滾動(dòng)軸承故障2213584基礎(chǔ)不良2112965軸系不對(duì)中169886齒輪故障169887機(jī)械松動(dòng)95568機(jī)械配合不良53099共振530910其他15926合計(jì)16210051轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)校正方法與實(shí)例分析511轉(zhuǎn)子不平衡的幾種類型與診斷轉(zhuǎn)子不平衡通常是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線存在物理差異引起的。按照兩線的物理位置可以將轉(zhuǎn)子不平衡分為四種類型靜不平衡或力不平衡、力矩不平衡或偶不平衡、準(zhǔn)靜不平衡和動(dòng)不平衡。靜不平衡或力不平衡（51）轉(zhuǎn)子中央平面內(nèi)存在不平衡質(zhì)量，使軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線偏離，但兩線平行。對(duì)于兩端支撐的簡(jiǎn)支型轉(zhuǎn)子，兩軸承處的振動(dòng)幅值和相位接近。圖51靜不平衡力矩不平衡或偶不平衡（圖圖52）轉(zhuǎn)子兩端平面存在質(zhì)量相等、相位相差180度的不平衡質(zhì)量，使軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線相交于重心處。力矩不平衡一般發(fā)生在寬徑比較大的轉(zhuǎn)子上。對(duì)于簡(jiǎn)支型轉(zhuǎn)子，兩軸承處的振動(dòng)幅值接近，但相位相差180度。圖52力矩不平衡準(zhǔn)靜不平衡（圖53）是靜不平衡和力矩不平衡的組合。但靜不平衡質(zhì)量于力矩不平衡質(zhì)量之一在一條與軸心線平行的直線上，使軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線相交但不交于重心處。對(duì)于簡(jiǎn)支型轉(zhuǎn)子，兩軸承處的振動(dòng)幅值存在差異，相位相差180度或相等。圖53準(zhǔn)靜不平衡動(dòng)不平衡（圖54）是靜不平衡和力矩不平衡的隨機(jī)組合，軸的質(zhì)量中心線與旋轉(zhuǎn)中心線不平行也不相交。對(duì)于簡(jiǎn)支型轉(zhuǎn)子，一般情況下兩軸承處的振動(dòng)幅值接近，但相位相差在0度180度之間。圖54動(dòng)不平衡一般情況下，葉輪的寬度與直徑之比大于5時(shí)易產(chǎn)生力矩不平衡，小于5時(shí)易產(chǎn)生動(dòng)不平衡。靜不平衡可采用單面平衡法校正；力矩不平衡應(yīng)采用雙面平衡法校正；動(dòng)不平衡采用單面法或雙面平衡法校正。轉(zhuǎn)子不平衡故障具有如下振動(dòng)特征（1）振動(dòng)波形接近正弦波、波形對(duì)稱、連續(xù)；（2）軸心軌跡近似圓形；（3）振動(dòng)頻率以1X轉(zhuǎn)頻振動(dòng)為主，高次諧波較??；沒有其它顯著頻率；（4）振動(dòng)以徑向?yàn)橹?，一般水平方向幅值大于垂直方向的幅值；?）水平方向和垂直方向的1X轉(zhuǎn)頻振動(dòng)幅值差別不大（31以內(nèi)）；（6）軸線方向1X轉(zhuǎn)頻振動(dòng)幅值明顯小于水平方向和垂直方向；（7）振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速增加而大幅度增加；（8）振動(dòng)相位一般穩(wěn)定（波動(dòng)范圍在20以內(nèi)）。要特別強(qiáng)調(diào)使用相位信息進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)于靜不平衡或力不平衡故障，兩軸承測(cè)點(diǎn)水平方向振動(dòng)同相位、垂直方向振動(dòng)也同相位；同一軸承垂直和水平測(cè)點(diǎn)相位差為90（30）。對(duì)于力矩不平衡故障，兩軸承測(cè)點(diǎn)水平方向振動(dòng)反相位、垂直方向振動(dòng)也反相位；同一軸承垂直和水平測(cè)點(diǎn)相位差為90（30）。對(duì)于一般的動(dòng)不平衡故障，兩軸承座同方向振動(dòng)相位差約為30，同一軸承垂直和水平測(cè)點(diǎn)相位差約為90（30）。（9）若轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的譜線能量占7080或更高，而其它頻率譜線成分所占比例只有2030，其幅值速度、位移超過正常的34倍。在排除了其它原因后，可認(rèn)為振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子不平衡引起的。在診斷轉(zhuǎn)子不平衡故障時(shí)，必須關(guān)注聯(lián)軸器的故障問題。聯(lián)軸器故障通常造成旋轉(zhuǎn)件之間同心度變差、質(zhì)量偏移、張角等，因此聯(lián)軸器故障常常引起轉(zhuǎn)子不平衡、軸系不對(duì)中的故障特征。根據(jù)一些診斷經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)軸器故障所引起的振動(dòng)主要表現(xiàn)為軸的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)，有時(shí)有較豐富的高次諧波，有時(shí)不一定有明顯的高次諧波。一般情況下振動(dòng)表現(xiàn)為徑向。由于診斷中，人們往往把注意力集中在與之相連的轉(zhuǎn)子上，因而通常把聯(lián)軸器的故障排除在診斷視線之外，常常判斷為轉(zhuǎn)子不平衡和不對(duì)中。從維修的經(jīng)濟(jì)性考慮，應(yīng)充分注意到聯(lián)軸器故障的可能性。對(duì)于懸臂式轉(zhuǎn)子，根據(jù)測(cè)試診斷經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子平衡狀況較好時(shí)，在垂直徑向、水平徑向和軸線方向，近轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)和遠(yuǎn)轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)都比較小，振動(dòng)值接近。當(dāng)轉(zhuǎn)子存較嚴(yán)重不平衡時(shí)，在垂直徑向和水平徑向，近轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)比遠(yuǎn)轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)大3040，軸線方向兩軸承振動(dòng)相當(dāng)或有一定差異，徑向振動(dòng)一般遠(yuǎn)大于軸向振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在非常嚴(yán)重不平衡時(shí)，在垂直徑向和水平徑向，近轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)比遠(yuǎn)轉(zhuǎn)子側(cè)軸承振動(dòng)大50100，軸線方向兩軸承振動(dòng)相當(dāng)或有一定差異，徑向振動(dòng)一般遠(yuǎn)大于軸向振動(dòng)。相位方面兩軸承測(cè)點(diǎn)軸向同相位振動(dòng)，而水平徑向相位可能不穩(wěn)定。512轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡故障的確認(rèn)在動(dòng)平衡前首先要排除是否存在潛在性的結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題，這是關(guān)系到平衡是否成功的關(guān)鍵因素之一。結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要問題有嚴(yán)重機(jī)械松動(dòng)、結(jié)構(gòu)共振以及基礎(chǔ)不良等。為檢查是否存在結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題，建議分別測(cè)量?jī)啥溯S承垂直和水平方向在轉(zhuǎn)頻上的振動(dòng)幅值、以及相位，如圖1，圖中顯示的數(shù)據(jù)是較為典型動(dòng)不平衡振動(dòng)模式。不平衡力是徑向力，它應(yīng)該分別在垂直和水平方向產(chǎn)生同樣的振幅。此外，軸承座從上到下，水平方向振幅應(yīng)該越來越小，而不是相當(dāng)或變大。通過這些數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)是否存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)等。圖1圖2參考圖2，首先注意到各點(diǎn)振幅相對(duì)差異較大，后軸承測(cè)點(diǎn)水平和垂直振幅比值超過3倍。其次后軸承測(cè)點(diǎn)水平和垂直徑向相位差為182，接近0或180，而不是接近90，因此很可能存在轉(zhuǎn)速下結(jié)構(gòu)共振的問題。在接近共振區(qū)運(yùn)行的轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)相位不穩(wěn)定、振幅很大的特點(diǎn)，而且經(jīng)常出現(xiàn)軸承等零部件的損壞等故障。513現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡質(zhì)量分解13MM/S15615MM/S1699MM/S5111MM/S7255MM/S155165MM/S27461MM/S7149MM/S92210FW）（NR513轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡現(xiàn)場(chǎng)校正方法5131單面平衡法靜不平衡指的是不平衡量處于單個(gè)平面里。當(dāng)轉(zhuǎn)子僅由安裝在完全平衡過的軸上的單個(gè)薄盤構(gòu)成或純粹是靜不平衡問題時(shí)才屬于單面平衡。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的許多轉(zhuǎn)子如大量的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，其動(dòng)不平衡問題都可以通過單面平衡校正【JS米切爾著機(jī)器故障的分析與監(jiān)測(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1990；施維新】。其平衡步驟如圖55為A在工作轉(zhuǎn)頻下，測(cè)試初始不平衡量A幅值和相角；B加上試重W后，測(cè)試新的不平衡量B幅值和相角；引入單位效果矢量，其方向角為零度，定義為BA/W，則平衡條件為PA（51）解式51可得校正質(zhì)量P幅值和相角。圖55單面平衡法過程加試重W的大小及方位的確定是現(xiàn)場(chǎng)平衡工作的重要技巧。試重加上后應(yīng)引起振動(dòng)有足夠大的變化，但不應(yīng)造成設(shè)備損壞如果加放的位置不當(dāng)，可以稱之為“3030規(guī)則”，即通常要求振幅變化在30以上或相位的變化量30度以上。一般認(rèn)為，試重引起的不平衡力約等于轉(zhuǎn)子重量的10，試重W可按下式計(jì)算式中W試加重量，GR加試重處的半徑，CMN旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速，R/MINF單個(gè)軸承承受的試重引起的不平衡力，約等于轉(zhuǎn)子重量的5（低速時(shí)為1020），KG例如，轉(zhuǎn)子質(zhì)量2000KG，加重半徑100CM，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1500R/MIN，則試重W為（52）G40150102W2）（5122雙面平衡法當(dāng)葉輪的寬度與直徑之比5時(shí)易產(chǎn)生力偶不平衡，這時(shí)宜應(yīng)采用雙面平衡法。雙面平衡法中影響系數(shù)法矢量運(yùn)算法應(yīng)用最廣泛，其運(yùn)算原理如下【袁宏義等著設(shè)備振動(dòng)診斷技術(shù)基礎(chǔ)國防工業(yè)出版社,1991；屈梁生、何正嘉編著機(jī)械故障診斷學(xué)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1986】平衡步驟為A）測(cè)得轉(zhuǎn)子的原始不平衡下左、右側(cè)面的不平衡量幅值V10、相角P10和幅值V20、相角P20；B）在左側(cè)面R1處加試重P1,測(cè)得左、右側(cè)面新的不平衡量V11、P11和V21、P21；C）取下試重P1,在右側(cè)面R2處加試重P2,測(cè)得左、右側(cè)面新的不平衡量V12、P12和V22、P22；D）據(jù)上述參數(shù)計(jì)算左、右側(cè)面的校正質(zhì)量和相位角。若定義K11V11V10/P1K21V21V20/P1K12V12V10/P2K22V22V20/P2上式中P1和P2的方向角為0則得平衡方程為K11MC1K12MC2V1053K21MC1K22MC2V2054式中MC1和MC2分別為左、右側(cè)面的校正質(zhì)量,包括幅值和相位。設(shè)Q1MC1/P155Q2MC2/P256則式53和式54可以改寫為Q1V11V10Q2V12V10V1057Q1V21V20Q2V22V20V2058解式57和式58可得Q1和Q2如下Q1V10Q2V12V10/V11V10（59）V20V11V10V10V21V20Q2（510）V21V20V12V10V22V20V11V10根據(jù)式（59）和式510計(jì)算的Q1和Q2的值，再結(jié)合式55和56可以得到校正質(zhì)量MC1和MC2（包括大小和相位）。5123靜偶分解平衡法影響系數(shù)法適用于一端配重對(duì)另一端振動(dòng)的交叉影響不超過5060的情況。若交叉影響更大，則用靜偶分解法能得到更好的結(jié)果。靜偶分解法矢量運(yùn)算原理【JS米切爾著機(jī)器故障的分析與監(jiān)測(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1990】是這樣的一般情況下，離心慣性力分解的結(jié)果為一個(gè)力和一個(gè)力偶，因此一般的動(dòng)不平衡都可以視為靜不平衡和偶不平衡合成的結(jié)果。如圖56A，假設(shè)矢量V10和V20分別代表平面1和平面2的初始不平衡量，C為線段BD的中點(diǎn)，則矢量AC即S0為初始靜不平衡分量，矢量CB即V101和矢量CD即V201分別為平面1和平面2的初始偶不平衡分量。因此可以分別校正靜不平衡分量和偶不平衡分量來校正轉(zhuǎn)子。A初始不平衡B加試重P后C靜不平衡校正后，加試重Q圖56靜偶分解法平衡過程AB圖57靜偶分解法試重加法靜偶分解法的平衡步驟是A）測(cè)得轉(zhuǎn)子在平面1和平面2的初始不平衡量V10幅值為V10,相位為P10和V20幅值為V20,相位為P20，計(jì)算矢量S0幅值S0,相位PS0、V101幅值V101,相位P101和V201幅值V201,相位P201；B）加靜不平衡試重P,測(cè)得轉(zhuǎn)子在平面1和平面2的新的不平衡量V11幅值為V11,相位為P11和V21幅值為V21,相位為P21,如圖圖56B,計(jì)算矢量S1幅值為S1,相位為PS1試重的加法如圖57A所示；C）根據(jù)矢量S0和S1校正靜不平衡；D）加偶不平衡試重Q,測(cè)得轉(zhuǎn)子在平面1和平面2新的偶不平衡量V12幅值為V12,相位為P12和V22幅值為V22,相位為P22，試重的加法如圖57B所示。由于靜不平衡得到校正,理論上有矢量V12V22,如圖56C。根據(jù)矢量V101和V12或矢量V201和V22,校正偶不平衡。5124四圓法做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡在測(cè)量不到相位情況下，仍然可以對(duì)轉(zhuǎn)子做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。這時(shí)需要運(yùn)用四次啟動(dòng)試驗(yàn)以求得校重的大小和位置。其做法是將轉(zhuǎn)子等分為3份（也可以不等分），見圖58，分別在等份位置標(biāo)上1、2和3。啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，測(cè)量不平衡情況下振動(dòng)初始幅值（如速度有效值）。停機(jī)，在1位置安放適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)配重，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，測(cè)量同一部位的振動(dòng)幅值。停機(jī)，將1點(diǎn)試驗(yàn)配重取下安放于2點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，再次測(cè)量同一部位的振動(dòng)幅值。停機(jī)，將2點(diǎn)試驗(yàn)配重取下安放于3點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，再次測(cè)量同一部位的振動(dòng)幅值。在極坐標(biāo)紙上，分別以圖58，中的O、1、2和3點(diǎn)為圓心，以上述四個(gè)幅值為半徑或直徑（或按照同樣比例）畫圓。求出O點(diǎn)到3個(gè)試驗(yàn)圓交叉區(qū)域中心的距離，據(jù)此求出校重的大小和方位角。下面以一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例說明該方法的應(yīng)用。某水泥生產(chǎn)線的一冷卻風(fēng)機(jī)機(jī)組，由電動(dòng)機(jī)（型號(hào)為Y280M2）直接帶動(dòng)一臺(tái)懸臂式風(fēng)機(jī)（型號(hào)為PCF0731）組成。電動(dòng)機(jī)為2790RPM，功率為90KW。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子重量約150KG，有11個(gè)葉片，流量為20000M3/H。機(jī)組投產(chǎn)后振動(dòng)一直較大，風(fēng)機(jī)靠近葉輪側(cè)軸承H向振動(dòng)速度有效值達(dá)到10MM/S。經(jīng)過診斷判定為轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡過程如下經(jīng)過計(jì)算，試驗(yàn)配重12G（含焊條重量）。試驗(yàn)配重加在1點(diǎn)，開機(jī)測(cè)量振幅為16MM/S；試驗(yàn)配重加在2點(diǎn)，開機(jī)測(cè)量振幅為12MM/S；試驗(yàn)配重加在3點(diǎn)，開機(jī)測(cè)量振幅為95MM/S。如圖58，分別以O(shè)、1、2和3點(diǎn)為圓心，以10、16、12和95為直徑畫圓。標(biāo)出3個(gè)試驗(yàn)圓的交點(diǎn)A、B和C。理論上A、B和C應(yīng)為一個(gè)點(diǎn)。但正如本例這樣，由于多種因素的影響（機(jī)組振動(dòng)特性、其它設(shè)備對(duì)振動(dòng)的影響、實(shí)際配重位置誤差、測(cè)量誤差、作圖誤差等），A、B和C三點(diǎn)不能交于一點(diǎn)。這時(shí)可以連接A、B、C三點(diǎn)成為三角形，求出該三角形的外接圓的圓心D點(diǎn)（繪圖求法以三角形的任意兩邊，分別做垂直平分線，兩直線的交點(diǎn)即為D點(diǎn)）。如果3個(gè)試驗(yàn)圓不能相交，則需要在3圓圍成的小區(qū)域求出3圓的最小公切圓，求出最小公切圓的圓心D點(diǎn)即可。連接OD，這就是校重重量的方位，如圖從2點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)72。根據(jù)比例求得OD36MM/S。則校重重量試驗(yàn)配重初始振幅（OD2）1210（362）17G。動(dòng)平衡效果在OD處的試重半徑位置焊接了一塊20G鋼板（含焊條重量）后，重新啟動(dòng)，機(jī)組整機(jī)的振動(dòng)速度有效值減小到2MM/S以下，消除了設(shè)備長(zhǎng)期振動(dòng)大的現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期效果。圖58四圓法做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡應(yīng)當(dāng)說明的是，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的效果往往好于在平衡機(jī)上對(duì)轉(zhuǎn)子做平衡，主要是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)平衡時(shí)測(cè)量的是軸承座的振動(dòng)，該振動(dòng)包含了轉(zhuǎn)子和軸承座的影響，現(xiàn)場(chǎng)平衡去除了對(duì)中等的影響。此外轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)平衡一般是在轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)頻下進(jìn)行，平衡轉(zhuǎn)速高于平衡機(jī)上轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而同樣的不平衡質(zhì)量在高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的離心力也大，因此對(duì)機(jī)組的振動(dòng)值影響也大，故現(xiàn)場(chǎng)平衡的計(jì)算精度和平衡精度更高。另外現(xiàn)場(chǎng)平衡不需要解體轉(zhuǎn)子，因而速度快，節(jié)省檢修時(shí)間。5125現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡質(zhì)量分解513煉鋼除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡故障診斷一機(jī)組簡(jiǎn)況1993年12月下旬，某煉鋼廠一臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)振動(dòng)忽然增大，風(fēng)機(jī)車間地基甚至廠房均有強(qiáng)烈振感，風(fēng)機(jī)機(jī)殼的振動(dòng)速度有效值達(dá)到135MM/S。機(jī)組傳動(dòng)與測(cè)點(diǎn)示意圖見圖59。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960RPM，風(fēng)機(jī)葉片數(shù)為12。圖59風(fēng)機(jī)傳動(dòng)測(cè)點(diǎn)示意圖二診斷分析首先測(cè)量了機(jī)組振動(dòng)值，見表52。可見，各測(cè)點(diǎn)H向振動(dòng)速度有效值較大?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管在水平徑向明顯處于共振狀態(tài)，車間地面振動(dòng)較大。表52機(jī)組振動(dòng)速度有效值和加速度有效值速度有效值（101000HZ），MM/S加速度有效值（05000HZ），G12341234垂直V185226270362233223187122水平H342313389587187202118164軸線A117169218251053077095103由振動(dòng)頻譜可知，電機(jī)上1、2測(cè)點(diǎn)譜圖有大量以轉(zhuǎn)頻為間隔的梳狀譜線。而風(fēng)機(jī)軸承座3、4測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)能量集中在葉輪轉(zhuǎn)頻上，風(fēng)機(jī)各基礎(chǔ)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)特征類似于風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)。圖510為4H測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波形與速度頻譜。風(fēng)機(jī)3、4點(diǎn)在H向振動(dòng)具有接近并且穩(wěn)定的相位，縱上分析判斷風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的主要原因是1）風(fēng)機(jī)葉輪不平衡；2）因不平衡振動(dòng)的激勵(lì)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管支架局部共振。風(fēng)機(jī)葉輪不平衡的常見原因有（1）制造過程中造成的（如平衡校正不正確或精度不夠等）；（2）因運(yùn)輸、保管不當(dāng)造成葉輪零部件松動(dòng)、葉輪鉚釘松動(dòng)、軸盤和軸的接合面松動(dòng)等；（3）葉輪軸彎曲；1234電機(jī)軸承座風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管（4）葉輪變形或損壞、主軸變形等；（5）氣體輸送管道負(fù)荷發(fā)生急劇變化，主要是進(jìn)出風(fēng)口閥門及管道有堵塞等；（6）軸向密封安裝不正確，導(dǎo)致軸于密封產(chǎn)生局部磨擦，引起軸局部過熱，使軸產(chǎn)生彎曲；（7）氣體中粉塵沖擊、腐蝕導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生不均勻磨損、甚至疲勞斷裂等；（8）葉輪表面粘著臟物（灰塵、油污或鐵銹等）；（9）其它原因。對(duì)以上各種情況分析如下因風(fēng)機(jī)一直處于作業(yè)狀態(tài)，而且風(fēng)機(jī)軸承座測(cè)點(diǎn)振動(dòng)譜圖上沒有高次諧波，所以可以排除原因（1）和（2）。在軸線方向，測(cè)點(diǎn)3和4的振動(dòng)同相位并且譜圖上是單一的葉輪轉(zhuǎn)頻，固不存在軸彎曲的可能。原因（）往往出現(xiàn)在新葉輪試車情況；根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀況，也不存在原因（）和（）的可能性。在剩下的情況中，由于機(jī)組是除塵風(fēng)機(jī)，所以造成不平衡的原因很可能是（）或（）。三檢修驗(yàn)證風(fēng)機(jī)在檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉輪積塵很多，經(jīng)清理，重新起動(dòng)，機(jī)組振動(dòng)正常，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管和廠房的振動(dòng)明顯下降，說明這是一起典型的風(fēng)機(jī)葉輪不平衡故障。圖5104H測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波形與速度頻譜514大型空壓機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷75MM/S002SEC017G017G0200HZ165HZ/555MM/S一機(jī)組簡(jiǎn)況2000年12月中旬，某空壓機(jī)進(jìn)行了一次年修。年修結(jié)束后在機(jī)組試車啟動(dòng)過程中，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)出氣側(cè)軸承見圖511中測(cè)點(diǎn)7在轉(zhuǎn)子通過二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)在線監(jiān)測(cè)儀表軸振動(dòng)讀數(shù)時(shí)達(dá)到130UM。過了二階臨界轉(zhuǎn)速后振動(dòng)值降到110UM不再下降，該直遠(yuǎn)大于報(bào)警值54M和停機(jī)值72M，導(dǎo)致保護(hù)跳機(jī)。后多次啟動(dòng)，均因振動(dòng)較大，未能成功。機(jī)組由同步電動(dòng)機(jī)（功率為15000KW，轉(zhuǎn)速為1500RPM）、增速齒輪箱（齒數(shù)比為29/112，嚙合頻率為2800HZ）和RIK100112型空壓機(jī)（轉(zhuǎn)子名義速度為5793RPM，一界臨界速度為1500RPM，二界臨界速度為4600RPM，三界臨界速度為8000RPM）組成。圖511空壓機(jī)機(jī)組簡(jiǎn)圖二診斷分析據(jù)多年監(jiān)測(cè)記錄，正常情況下該空壓機(jī)出氣側(cè)軸承座振動(dòng)速度有效值一般在283MM/S，年修停機(jī)前為V23MM/S，但水平振動(dòng)略大，為53MM/S。年修后啟動(dòng)時(shí)，在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速（機(jī)組空轉(zhuǎn)）時(shí)，7點(diǎn)振動(dòng)為V4MM/S，H5MM/S，A2MM/S。為分析機(jī)組振動(dòng)大原因，再次啟動(dòng)時(shí)記錄了機(jī)組振動(dòng)信號(hào)。測(cè)試系統(tǒng)為若干加速度傳感器、電荷放大器和磁帶記錄儀，同時(shí)用FFT分析儀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)觀察7H的啟動(dòng)過程三維頻譜圖。圖512為機(jī)組空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)7H的振動(dòng)加速度波形和速度頻譜，圖513為機(jī)組啟動(dòng)過程中7H的三維譜圖。56781234電動(dòng)機(jī)增速機(jī)空壓機(jī)圖512機(jī)組空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)7H的振動(dòng)加速度波形和速度頻譜圖513機(jī)組啟動(dòng)過程中7H的三維譜圖由圖512可見工頻9625HZ的振動(dòng)幅值為458MM/S，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，圖513也顯示啟動(dòng)過程中沒有其它顯著的振動(dòng)譜線，因此判斷空壓機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡是主要原因。了解檢修過程后判斷很可能是轉(zhuǎn)子清灰不徹底或不均勻造成。三檢修驗(yàn)證診斷結(jié)束后，再次拆開空壓機(jī)，發(fā)現(xiàn)1）轉(zhuǎn)子存在明顯積灰現(xiàn)象，灰塵厚度為12MM，仔細(xì)清灰又清掉了約500克以上的灰塵；2）空壓機(jī)出氣側(cè)下瓦調(diào)整存在一定缺陷。再次檢修后，機(jī)組一次性開機(jī)成功，開機(jī)過程及運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，在線軸振動(dòng)儀表讀數(shù)值最大僅為20UM?？諌簷C(jī)軸承座的最大速度有效值只有26MM/S。515高爐一次粉煤風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡與軸承座松動(dòng)故障診斷劉學(xué)華，王俊洪，徐劍峰，高爐粉煤風(fēng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷，冶金設(shè)備管理與維修，20012一機(jī)組簡(jiǎn)況高爐噴吹煤粉技術(shù)是煉鐵降耗的關(guān)鍵因素之一，制粉設(shè)備分別由一臺(tái)制粉機(jī)和兩臺(tái)風(fēng)機(jī)等主體設(shè)備組成。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的作用是一次風(fēng)機(jī)主要是制粉后煤粉進(jìn)行一次回收；二次風(fēng)機(jī)是對(duì)一次風(fēng)機(jī)收集后煤粉進(jìn)行二次收集。由于生產(chǎn)工藝的影響，通常一次風(fēng)機(jī)葉輪的磨損較二次風(fēng)機(jī)葉輪的磨損要大得多，因此一次風(fēng)機(jī)是故障多發(fā)設(shè)備，也是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的設(shè)備。一次風(fēng)機(jī)為懸臂式風(fēng)機(jī)，傳動(dòng)形式為電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，機(jī)組基本技術(shù)參數(shù)為電動(dòng)機(jī)為Y400504型三相異步電動(dòng)機(jī)；功率偉450KW；轉(zhuǎn)速為1485RPM。風(fēng)機(jī)為M926NO15D型離心鼓風(fēng)機(jī)；流量為101330M3/H；風(fēng)壓為9830PA；日產(chǎn)煤粉為450T。機(jī)組傳動(dòng)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意圖見圖514。圖514一次風(fēng)機(jī)傳動(dòng)示意圖長(zhǎng)期的振動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)以水平徑向?yàn)橹?，垂直振?dòng)和軸向次之。從生產(chǎn)工藝知，一次風(fēng)機(jī)主要是收集煤粉，因此在經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后，風(fēng)機(jī)葉輪遭沖刷磨損造成葉輪葉輪動(dòng)不平衡是機(jī)組存在的主要故障形式。二診斷分析從2000年7月11日始，一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)開始加大，逐步超出正常。經(jīng)過一段時(shí)間跟蹤測(cè)試，至10月8日振動(dòng)值已經(jīng)超出控制范圍，見表53，為此對(duì)機(jī)組進(jìn)行了精密診斷。表53機(jī)組振動(dòng)速度有效值（101000HZ，MM/S）測(cè)點(diǎn)日期1V1H1A2V2H2A3V3H3A4V4H4A10083060505095161520151027101507141009224518182820由表52知風(fēng)機(jī)振動(dòng)很大，測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸承座鋼基礎(chǔ)振動(dòng)也較大，3和4點(diǎn)鋼基礎(chǔ)H向振動(dòng)接近20MM/S。圖515為風(fēng)機(jī)4H振動(dòng)波形和速度頻譜，可見引起風(fēng)機(jī)H向振動(dòng)的主要頻率是風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率25HZ（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速為1490RPM，即2483HZ）及其諧波。1234鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)波上波形存在明顯沖擊，但波形不很對(duì)稱。從相位分析知3、4兩點(diǎn)H向振動(dòng)同相位。圖3為4H停機(jī)過程的三維譜圖。圖5154H測(cè)點(diǎn)振動(dòng)波形和速度頻譜圖5164H測(cè)點(diǎn)停機(jī)過程三維頻譜圖綜合以上各種振動(dòng)信息并結(jié)合風(fēng)機(jī)近年來的監(jiān)測(cè)診斷經(jīng)驗(yàn)，判斷引起風(fēng)機(jī)劇烈異常振動(dòng)的主要原因是1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組件動(dòng)平衡差；2）風(fēng)機(jī)軸承座松動(dòng)。建議檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組件動(dòng)平衡狀況并校正；檢查風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。三檢修驗(yàn)證日后該機(jī)組停機(jī)檢修，檢修發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸存在尺寸偏差，風(fēng)機(jī)軸與聯(lián)軸器連接一端滾動(dòng)軸承軸頸為橢圓，直徑差最大達(dá)到100M。根據(jù)前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)332550規(guī)定【蘇舒波夫著，電機(jī)的噪聲和振動(dòng)，機(jī)械工業(yè)出版社，1990】，軸承軸徑的許可橢圓度應(yīng)小于12M。軸的橢圓度過大將產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷并作用于軸承座上，產(chǎn)生類似平衡不良的效果。風(fēng)機(jī)葉輪一端滾動(dòng)軸承軸頸尺寸偏小，風(fēng)機(jī)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸配合存在松動(dòng)，風(fēng)機(jī)軸被判報(bào)廢。檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸承座基礎(chǔ)嚴(yán)重松動(dòng)，并重新做灌漿處理。檢修后2000年10月27日風(fēng)機(jī)試車結(jié)果見表52。可見檢修后除3H測(cè)點(diǎn)振動(dòng)稍大外，其它點(diǎn)均為優(yōu)質(zhì)狀態(tài)。3H振動(dòng)大的主要原因是該處下軸承座兩邊與軸承上蓋在水平徑向方向每邊有約10M的誤差。四滾動(dòng)軸承軸頸橢圓引起動(dòng)載荷分析轉(zhuǎn)子軸頸橢圓引起的振動(dòng)，類似與軸的兩個(gè)方向剛度不同時(shí)的情況，將引發(fā)機(jī)組的2倍轉(zhuǎn)頻振動(dòng)，如圖517所示。轉(zhuǎn)子重心在垂直徑向的位移可以表示為YDMAXDMIN/4SIN2T轉(zhuǎn)子重心的加速度幅值為YDMAXDMIN2則，作用于軸承座上的力的幅值為FMYMDMAXDMIN2圖517轉(zhuǎn)子軸頸橢圓以上式子中M為轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，為轉(zhuǎn)子的角頻率。將轉(zhuǎn)子質(zhì)量和角頻率值等代入上式可以估算力的幅值有幾千牛頓，可見軸頸橢圓引起的動(dòng)載荷是巨大的。因此為了減少轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)激勵(lì)，應(yīng)盡可能的減少轉(zhuǎn)子軸頸的橢圓度。本例中盡管軸徑出現(xiàn)橢圓，但是在頻譜圖中2倍工頻譜線并不是很高，很可能是是另一側(cè)軸承內(nèi)圈與軸松動(dòng)以及基礎(chǔ)的松動(dòng)對(duì)振動(dòng)的貢獻(xiàn)也相當(dāng)大造成的。516燒結(jié)廠機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)振動(dòng)診斷一機(jī)組簡(jiǎn)況機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式和測(cè)點(diǎn)布置見圖518。圖518機(jī)組測(cè)點(diǎn)布置電動(dòng)機(jī)為Y16008/1430型號(hào)異步電機(jī)，功率為1600KW，轉(zhuǎn)速為740RPM。液力偶合器型號(hào)為YOTCS1250，傳動(dòng)功率為11502050KW。風(fēng)機(jī)葉輪直徑315米，重量7噸多；葉片數(shù)12，風(fēng)機(jī)為滑動(dòng)軸承支撐。從2002年3月中旬開始，機(jī)組振動(dòng)有較大增長(zhǎng)，到3月19日，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在630RPM情況下，5H測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度有效值（以下同）為76MM/S，6H達(dá)到147MM/S。其他測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值在3MM/S以下。當(dāng)轉(zhuǎn)速降為550RPM時(shí)，5H和6H振動(dòng)值分別為4和7MM/S。電動(dòng)機(jī)和液力偶合器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。根據(jù)這種現(xiàn)象，初步判斷風(fēng)機(jī)葉輪平衡存在問題。二診斷分析為確診風(fēng)機(jī)故障，3月22日對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了精密診斷。1風(fēng)機(jī)振動(dòng)值現(xiàn)場(chǎng)使用轉(zhuǎn)速表測(cè)量風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在690RPM時(shí)風(fēng)機(jī)振動(dòng)值見表54。表54風(fēng)機(jī)振動(dòng)值測(cè)點(diǎn)振值（MM/S）測(cè)點(diǎn)振值（MM/S）5V6855點(diǎn)軸承鋼板基礎(chǔ)H8115H12156點(diǎn)軸承中部H18205A13186點(diǎn)軸承鋼板基礎(chǔ)H14186V11166點(diǎn)軸承中部A8116H22276點(diǎn)軸承鋼板基礎(chǔ)A7116A14182升降速試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)診斷時(shí)還進(jìn)行了風(fēng)機(jī)升降速試驗(yàn)。升速試驗(yàn)風(fēng)機(jī)從振動(dòng)非常平穩(wěn)的90RPM開始升速，逐步到690RPM。風(fēng)機(jī)在升速過程中振動(dòng)逐步變大，噪聲也越來越大。振動(dòng)最大的測(cè)點(diǎn)6H升速過程的速度三維譜圖見圖519。由圖2可知，升速時(shí)轉(zhuǎn)頻振動(dòng)不斷增加，2倍轉(zhuǎn)頻振動(dòng)也逐步變大。在轉(zhuǎn)速690RPM時(shí)，機(jī)組振動(dòng)值最大的測(cè)點(diǎn)6H的速度譜圖見圖3，可見振動(dòng)主要譜線為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻1125HZ和2倍頻。降速試驗(yàn)在690RPM穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間錄制了機(jī)組振動(dòng)信號(hào)后，風(fēng)機(jī)開始降速。將測(cè)振儀置于5H測(cè)點(diǎn)上，隨著轉(zhuǎn)速下降，振動(dòng)值明顯下降。到350RPM時(shí)，5H振動(dòng)值僅2MM/S。圖5196H測(cè)點(diǎn)升速過程速度譜圖3振動(dòng)相位分析在試驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄制的信號(hào)進(jìn)行了相位分析，見表55。表中的相位值指轉(zhuǎn)頻1125HZ譜線上的相位。可見風(fēng)機(jī)軸承在V和H向振動(dòng)基本上同相位。5V和5H之間以及6V和6H之間的相位差接近90。表55工頻相位加速度互譜相位角變化范圍5V、5H加速度互譜941036V、6H加速度互譜951205V、6V加速度互譜16105V、6H加速度互譜85125在加速度功率譜上，1125HZ譜線上的相位見表55。表中數(shù)據(jù)為分析儀上隨機(jī)讀取的數(shù)值。表56工頻相位測(cè)點(diǎn)瞬時(shí)同一時(shí)刻5點(diǎn)和6點(diǎn)相位角5V8141116627496V634226686345H10515596531613871816985571286H932167158817252861678878663118根據(jù)以上振動(dòng)特征，判斷風(fēng)機(jī)葉輪存在動(dòng)不平衡故障是機(jī)組振動(dòng)巨大的主要原因。一般來講，轉(zhuǎn)子平衡差往往是一倍頻振動(dòng)較大，但本例2倍頻振動(dòng)也較大；6H的加速度波形還存在明顯的沖擊。在各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度譜圖上轉(zhuǎn)頻的高次諧波也比較多。這似乎與平衡差的特征矛盾。但從點(diǎn)軸承座的振動(dòng)值可知，由于平衡差，導(dǎo)致軸承座基礎(chǔ)振動(dòng)很大，軸承座在H和A方向明顯擺動(dòng)，基礎(chǔ)有松動(dòng)的現(xiàn)象。三檢修驗(yàn)證診斷測(cè)試后，對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1）葉輪12個(gè)葉片中，各葉片的迎風(fēng)面焊縫存在不同程度的破壞，有6個(gè)葉片磨出通孔1個(gè)葉片已經(jīng)磨出深溝槽，即將通孔。2）葉輪積塵嚴(yán)重。以上因素是葉輪平衡破壞的原因。檢修時(shí)，首先對(duì)葉輪進(jìn)行清灰處理；之后對(duì)葉輪進(jìn)行補(bǔ)焊，每個(gè)葉片上焊補(bǔ)了2根焊條（每條估計(jì)重約60克）。處理后，風(fēng)機(jī)在580RPM下軸承座H向最大振動(dòng)值為41MM/S，630RPM下為71MM/S。顯然葉輪動(dòng)平衡還存在一定問題，主要是因?yàn)楦魅~片磨損量不同，但是焊補(bǔ)的焊條重量相同所致。但廠方考慮到風(fēng)機(jī)在580RPM下振動(dòng)值較小，而且除塵效果也很好，所以未進(jìn)行其它處理。517燒結(jié)抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡和不對(duì)中故障一機(jī)組簡(jiǎn)況抽風(fēng)機(jī)是燒結(jié)廠的重要設(shè)備，該抽機(jī)組的傳動(dòng)方式是由電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1485RPM即2492HZ。機(jī)組在2000年7月初出現(xiàn)異常振動(dòng)。二診斷分析機(jī)組各軸承處的振動(dòng)數(shù)據(jù)見表57。由振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)知,風(fēng)機(jī)3點(diǎn)軸承振動(dòng)最大。3H振動(dòng)的波形和頻譜見圖520，3A振動(dòng)波形和速度頻譜見圖521?？梢?點(diǎn)軸承振動(dòng)的主要頻率是風(fēng)機(jī)軸頻、2倍頻和高次諧波。水平方向工頻和2倍頻為主，軸向以2倍頻和工頻為主。綜合以上振動(dòng)特征以及幾臺(tái)類似工況下運(yùn)行的風(fēng)機(jī)診斷經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，機(jī)組故障為（1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡狀況差；（2）風(fēng)機(jī)軸與電機(jī)軸明顯對(duì)中不良。建議廠方停機(jī)檢修。表57機(jī)組振動(dòng)速度有效值（101000HZ，MM/S）設(shè)備名稱測(cè)點(diǎn)VHA1153535電動(dòng)機(jī)22442353306560風(fēng)機(jī)4204045圖5203點(diǎn)水平方向振動(dòng)波形和速度譜圖5213A振動(dòng)波形和速度頻譜三檢修驗(yàn)證在隨后的檢修中發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡差，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正結(jié)果為I面449克/123；II面227克/231。同時(shí)在檢修中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)軸器的連接孔磨損嚴(yán)重，是造成機(jī)組對(duì)中差的主要原因。對(duì)故障處理后開機(jī)，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。52不對(duì)中故障診斷與實(shí)例分析不對(duì)中指軸系中由聯(lián)軸器聯(lián)接的軸之間幾何中心線不在一條直線的故障。而同一轉(zhuǎn)子兩端軸頸在滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承中的安裝偏斜，一般稱為不同心。由于制造、安裝誤差、運(yùn)行中軸承座的膨脹、機(jī)客膨脹變形、管道力作用以及基礎(chǔ)的不均勻下沉等因素影響，都會(huì)造成轉(zhuǎn)子不對(duì)中。統(tǒng)計(jì)顯示，有大約60的設(shè)備達(dá)不到理想對(duì)中精度，成為軸承、密封等壽命縮短的重要原因和其它故障的重要誘因。不對(duì)中增大了轉(zhuǎn)子所受的動(dòng)負(fù)荷，使軸承磨損和發(fā)熱，大大縮短軸承壽命。同時(shí)還可能使聯(lián)軸器發(fā)熱，縮短聯(lián)軸器壽命，不對(duì)中還增加了設(shè)備的功率消耗等【JWESLEYHINES,STEPHENJESSE,ANDANDREWEDMONDSON,STUDYSHOWSSHAFTMISALIGNMENTREDUCESBEARINGLIFE,HTTP/WWWMTONLINECOM/】。根據(jù)大型汽輪發(fā)電機(jī)組的診斷資料【譚士森，袁立平，國外對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承不對(duì)中研究簡(jiǎn)況，中國振動(dòng)工程學(xué)會(huì)第二屆全國機(jī)械設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，北戴河，19884；袁立平，譚士森，大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系不對(duì)中的振動(dòng)響應(yīng)與故障識(shí)別，中國振動(dòng)工程學(xué)會(huì)第二屆全國機(jī)械設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，北戴河，19884；譚士森，袁立平等，國產(chǎn)大機(jī)組運(yùn)行中軸承不對(duì)中特性，中國振動(dòng)工程學(xué)會(huì)第二屆全國機(jī)械設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，北戴河，19884】，軸系對(duì)中不良可以引起多種故障，典型的有1）造成各軸承負(fù)荷分配變化和軸承的動(dòng)特性變化，影響轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如可以引起滑動(dòng)軸承的油膜渦動(dòng)、油膜振蕩和滑動(dòng)軸承損壞等嚴(yán)重故障參考本書第562和563節(jié)有關(guān)內(nèi)容。2）使軸系臨界轉(zhuǎn)速變化和振型變化，可誘發(fā)共振。3）使動(dòng)靜間隙不均，引起動(dòng)靜磨擦、電磁振動(dòng)或蒸汽流體自激振蕩。4）可能導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)呈現(xiàn)大的非線性，出現(xiàn)分?jǐn)?shù)諧波與高次諧波振動(dòng)。在可以大幅度延長(zhǎng)設(shè)備壽命的諸多因素中，除了精密的動(dòng)平衡、正確的潤(rùn)滑和提高油液的清潔度等級(jí)外，另一個(gè)最重要的因素就是提高設(shè)備對(duì)中精度。盡可能采用激光對(duì)中儀提高對(duì)中精度。良好的預(yù)知維修程序應(yīng)當(dāng)具有真實(shí)的、完整的對(duì)中記錄。最好的辦法是設(shè)備一停機(jī)，立即復(fù)查中心數(shù)據(jù)并記錄之，這應(yīng)該成為檢修、維護(hù)規(guī)程的一部分。實(shí)踐證明，提高設(shè)備對(duì)中精度可以顯著延長(zhǎng)設(shè)備平均無故障周期，延長(zhǎng)軸承壽命，減少設(shè)備維修費(fèi)用。521不對(duì)中故障特征與診斷不對(duì)中分為以下三種情況，見圖522，其故障特征見表58。A平行不對(duì)中B角度不對(duì)中C平行和角度不對(duì)中圖522不對(duì)中的類型表58不對(duì)中故障特征平行不對(duì)中角度不對(duì)中平行和角度不對(duì)中振動(dòng)方向徑向振動(dòng)大軸向振動(dòng)大徑向和軸向振動(dòng)都大振動(dòng)頻率以2FR和FR為主，2FR譜線往往超過FR；不對(duì)中嚴(yán)重時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生高階諧波。以FR和2FR為主，往往有高次諧波；如果2FR或3FR譜線超過FR30到50，則可認(rèn)為是存在不對(duì)中。以FR和2FR為主，往往有高次諧波。振動(dòng)相位1轉(zhuǎn)子兩端軸承工頻徑向相位差接近1802聯(lián)軸器兩側(cè)軸承工頻徑向相位差接近180；軸向同相位。1轉(zhuǎn)子兩端軸承工頻徑向相位差接近1802聯(lián)軸器兩側(cè)軸承工頻軸向相位差接近180；徑向同相位。1轉(zhuǎn)子兩端軸承工頻徑向相位差在0180之間。2聯(lián)軸器兩側(cè)軸承工頻徑向及軸向相位差在0180之間。振動(dòng)位置聯(lián)軸器兩側(cè)軸承振動(dòng)大聯(lián)軸器兩側(cè)軸承振動(dòng)大；其它軸承可能存在較大的軸向振動(dòng)聯(lián)軸器兩側(cè)軸承振動(dòng)大；其它軸承可能存在較大的軸向振動(dòng)注1）FR為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻。2）上表的分析是基于剛性聯(lián)軸器，典型的如齒形聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器的特征可能不同。3）不對(duì)中有多種情況，可以僅引起工頻振動(dòng)，特別是徑向工頻振動(dòng)，要與轉(zhuǎn)子不平衡區(qū)分。有大量文獻(xiàn)以剛性聯(lián)軸器為例對(duì)不對(duì)中問題進(jìn)行了較詳盡的分析【韓捷，張瑞林等編著，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，1997年8Y月第1版；】，對(duì)于齒輪聯(lián)軸器不對(duì)中，一般認(rèn)為存在以下振動(dòng)特征李明，齒輪聯(lián)軸器不對(duì)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)特性分析，機(jī)械強(qiáng)度，2002年第1期，第24卷1）對(duì)中不良會(huì)引起轉(zhuǎn)子2倍頻振動(dòng)分量，不對(duì)中越嚴(yán)重，2倍頻分量所占比例越大。2）不對(duì)中量和聯(lián)軸器內(nèi)阻尼越大，倍頻振動(dòng)的幅值越大。3）不對(duì)中產(chǎn)生的振動(dòng)幅值，隨轉(zhuǎn)速的升高而增大。4）對(duì)中不良引起的彎曲振動(dòng)中有工頻的2，4，6，8等偶數(shù)倍頻振動(dòng)分量，且靠近聯(lián)軸器處的軸承的彎曲振動(dòng)振幅大于遠(yuǎn)離聯(lián)軸器處的軸承振幅；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)有工頻的1，3，5，7等奇數(shù)倍頻振動(dòng)分量，且靠近聯(lián)軸器軸承振幅小于遠(yuǎn)離聯(lián)軸器的軸承振幅。522不對(duì)中故障診斷應(yīng)考慮的因素在診斷不對(duì)中問題時(shí)，應(yīng)考慮以下若干因素1）目前的理論分析多局限于齒形聯(lián)軸器。實(shí)際情況是聯(lián)軸器的種類非常多，在故障機(jī)理上，這些聯(lián)軸器與齒行聯(lián)軸器的差異有多大還需要進(jìn)一步的理論分析，因此要充分認(rèn)識(shí)到不對(duì)中故障診斷的復(fù)雜性。例如撓性和彈性聯(lián)軸器對(duì)不對(duì)中量的敏感度要低，剛性聯(lián)軸器對(duì)不對(duì)中量的敏感度要高。有些型式的聯(lián)軸器在不同振動(dòng)方向的敏感度也不同。根據(jù)一些研究結(jié)果HTTP/WWWMAINTENANCERESOURCESCOM/,WHYSHAFTMISALIGNMENTCONTINUESTOBEFUDDLEANDUNDERMINEEVENTHEBESTCBMANDPROACTIVEMAINTENANCEPROGRAMS,BYTURVACINCORPORATEDHTTP/WWWRELIABILITYWEBCOM/,THETRUTHBEHINDMISALIGNMENTVIBRATIONSPECTRAOFROTATINGMACHINERY,SPECTRAQUEST,INCBYSGANERIWALA,PATEL,HAHARTUNGHTTP/WWWCOMPSYSCOM/,CHARACTERIZINGSHAFTMISALIGNMENTEFFECTSUSINGDYNAMICMEASUREMENTS,BYDANNOWER,PECURTTHOMASCOMPUTATIONALSYSTEMS,INCORPORATED（1）不同型式的聯(lián)軸器在不對(duì)中情況下的頻譜和振動(dòng)值有顯著差異，因此不能簡(jiǎn)單地依據(jù)振動(dòng)頻譜判斷不對(duì)中故障。（2）不對(duì)中振動(dòng)值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和聯(lián)軸器剛度關(guān)系非常密切。（3）不同型式的聯(lián)軸器在不對(duì)中情況下的相位表現(xiàn)不同。在診斷不對(duì)中時(shí)，需要了解聯(lián)軸器的型式和性能。2）新設(shè)備投運(yùn)初期或檢修后出現(xiàn)振動(dòng)過大的現(xiàn)象，特別是振動(dòng)以工頻或工頻及其2，3階諧波為主的情況下，從維修的經(jīng)濟(jì)性和可能性方面考慮，都應(yīng)首先要檢查聯(lián)軸器和對(duì)中情況【金少先，旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障診斷中的幾個(gè)實(shí)際例子，振動(dòng)、測(cè)試與診斷，第16卷第3期，1996年9月】。對(duì)于齒輪聯(lián)軸器，如果轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，連接套筒在外齒軸套上移動(dòng)靈活，而且在連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后沒有發(fā)現(xiàn)齒的磨損現(xiàn)象，說明軸系對(duì)中良好。3）要考慮軸系在熱態(tài)和動(dòng)態(tài)時(shí)情況下的對(duì)中不良現(xiàn)象，新投運(yùn)或檢修后設(shè)備的振動(dòng)測(cè)試診斷，應(yīng)在機(jī)器達(dá)到工作溫度下進(jìn)行。例如，某煉鋼除塵風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、液力偶合器和風(fēng)機(jī)組成。試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)很大，特別是電動(dòng)機(jī)和液力偶合器的軸向振動(dòng)速度有效值值達(dá)到9MM/S，復(fù)查軸系中心，發(fā)現(xiàn)對(duì)中存在問題。原來偶合器在運(yùn)行中溫度升高后會(huì)產(chǎn)生熱脹，軸心高度升高最大可達(dá)04MM。偶合器制造廠家提供的軸心高度熱脹補(bǔ)償值為015025MM。安裝后實(shí)測(cè)熱脹補(bǔ)償值為017MM。偶合器的熱脹值按照下式計(jì)算A（THT）H式中A熱脹值，MM；TH平均最高工作溫度（）；T平均最低工作溫度（）；鋼材的線膨脹系數(shù)（1/），約等于115105；H偶合器的高度，MM。對(duì)該偶合器，熱脹值計(jì)算如下A（6227）1151051000040MM可見計(jì)算結(jié)果040MM比實(shí)測(cè)值（017MM）高了023MM，這時(shí)對(duì)中不良的主要原因。重新安裝偶合器，使其中心線較風(fēng)機(jī)和電機(jī)低了033MM。運(yùn)轉(zhuǎn)6小時(shí)，測(cè)試機(jī)組振動(dòng)值在28MM/S左右，滿足了要求。4）要關(guān)注設(shè)備基座的變形和軟腳問題JACKBOLAM，“PRECISIONCOUPLINGALIGNMENT”,ENTERACT96,CINCINNATI,USA,1996HTTP/WWWCOMPSYSCOM/ALIGNMENTPITFALLSHOWTOIDENTIFYANDELIMINATETHEM,BYROBERTDSKEIRIK,1997。不對(duì)中常常與其他問題如軟腳、管道應(yīng)力、基座變形、軸承間隙過大等有關(guān)聯(lián)。基座變形和軟腳是引起設(shè)備振動(dòng)的重要原因之一，是影響軸系對(duì)中的重要因素，對(duì)中完成后，鎖緊螺栓對(duì)中就會(huì)發(fā)生變化。現(xiàn)場(chǎng)診斷時(shí)應(yīng)注意留心基礎(chǔ)可能存在的軟腳問題，特別是新機(jī)組和檢修更換機(jī)組的振動(dòng)異常問題。測(cè)試各個(gè)基礎(chǔ)螺栓部位、基板部位的振動(dòng)值有助于發(fā)現(xiàn)軟腳故障。軟腳有以下幾種常見情況（AE）A基座與基板平行（短腳）B基座彎曲/傾斜C基板彎曲/傾斜D墊片過多E基座與基板（墊片）間有臟物523不對(duì)中、不平衡和軸彎曲故障的區(qū)分實(shí)際的不對(duì)中故障往往是平行和角度不對(duì)中的組合，與不平衡和軸彎曲故障一樣，都可以引起工頻、2倍和3倍等工頻振動(dòng)，診斷時(shí)應(yīng)仔細(xì)區(qū)分，見表59。表59不對(duì)中、不平衡和軸彎曲故障的區(qū)分不對(duì)中不平衡軸彎曲振動(dòng)位置最大振動(dòng)位置往往在聯(lián)軸器兩側(cè)軸承，徑向和軸向振動(dòng)均較大最大振動(dòng)位置往往在轉(zhuǎn)子兩端軸承，一般徑向振動(dòng)較大最大振動(dòng)位置往往在轉(zhuǎn)子兩端軸承，一般徑向振動(dòng)較大，軸向振動(dòng)可能較大振動(dòng)頻率以FR和2FR為主以FR為主以FR為主振動(dòng)相位轉(zhuǎn)子兩端軸承、聯(lián)軸器兩側(cè)軸承工頻徑向相位差在0180之間實(shí)際的不平衡一般為動(dòng)不平衡，簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)子兩端軸承工頻徑向相位差在0180之間。同一軸承V向和H向振動(dòng)相位差90簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)子兩端軸承工頻徑向同相位，工頻軸向相位差接近180與轉(zhuǎn)速關(guān)系隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，振動(dòng)幅值有增大隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，振動(dòng)幅值增大很快隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，振動(dòng)幅值增大很快與負(fù)荷關(guān)系不對(duì)中引起的振動(dòng)隨負(fù)荷增加明顯增大負(fù)荷對(duì)不平衡引起的振動(dòng)影響較小負(fù)荷對(duì)軸彎曲引起的振動(dòng)影響較小524嚴(yán)重不對(duì)中可以引起和頻與差頻振動(dòng)對(duì)中對(duì)于齒輪裝置的壽命是很重要的，對(duì)中不良引起振動(dòng)，從而損壞聯(lián)軸器和軸承。對(duì)中不良還引起齒輪單邊接觸，使齒輪超載。對(duì)于透平機(jī)械和高速機(jī)械，對(duì)中是非常突出的問題。對(duì)于有齒輪箱的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，如高爐鼓風(fēng)機(jī)組以及空壓機(jī)組等，當(dāng)電機(jī)或作業(yè)機(jī)械與增速機(jī)存在嚴(yán)重對(duì)中不良時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)和頻與差頻振動(dòng)譜線。由于對(duì)中不良，齒輪的嚙合間隙不正確，造成齒輪嚙合不良是造成和頻與差頻振動(dòng)譜線的主要原因，這些譜線還可能成為嚙合頻率的邊帶。參考本書第542節(jié)有關(guān)內(nèi)容。525軋機(jī)減速機(jī)與電動(dòng)機(jī)對(duì)中不良診斷一機(jī)組簡(jiǎn)況某軋鋼廠一臺(tái)軋機(jī)，驅(qū)動(dòng)部分由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為590RPM，減速機(jī)高速軸齒輪有29齒，則高速齒輪嚙合頻率為28517HZ。減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)都由滑動(dòng)軸承支撐。二診斷分析一段時(shí)間以來，機(jī)組出現(xiàn)了較大振動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)高速軸系振動(dòng)最大，表510為電動(dòng)機(jī)測(cè)點(diǎn)（1、2）和減速機(jī)測(cè)點(diǎn)（3、4）在空載和軋鋼時(shí)振動(dòng)值。表510高速軸14點(diǎn)最大振動(dòng)速度有效值（MM/S）狀態(tài)測(cè)點(diǎn)位置V向H向A向電動(dòng)機(jī)軸承1030403電動(dòng)機(jī)軸承2051211減速機(jī)3081514空轉(zhuǎn)減速機(jī)4091314電動(dòng)機(jī)軸承1911852軋鋼電動(dòng)機(jī)軸承213793197減速機(jī)31074185減速機(jī)49571168由振動(dòng)數(shù)據(jù)看，機(jī)組空運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)較小，但軋鋼時(shí)振動(dòng)很大，特別是高速軸的軸線方向和聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承測(cè)點(diǎn)2、3振動(dòng)很大。圖523、524分別是2A測(cè)點(diǎn)軋鋼時(shí)振動(dòng)加速度波形和速度頻譜。波形圖上有大量脈沖尖頭信號(hào)，是不對(duì)中故障的常見波形。速度譜圖上主要譜線為2倍電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)頻（1967HZ）、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)頻983HZ，也存在983HZ的35倍頻，但幅值較小。由圖可知，轉(zhuǎn)頻983HZ譜線幅值為461MM/S，而2倍轉(zhuǎn)頻譜線為952MM/S，比轉(zhuǎn)頻譜線幅值大1倍以上。結(jié)合振動(dòng)值判斷，這是一例很典型的軸系不對(duì)中故障。圖5232A測(cè)點(diǎn)軋鋼時(shí)振動(dòng)加速度波形圖5242A測(cè)點(diǎn)軋鋼時(shí)振動(dòng)速度頻譜三檢修驗(yàn)證檢查對(duì)中發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的對(duì)中誤差嚴(yán)重超標(biāo)，在垂直方向電動(dòng)機(jī)1瓦比減速機(jī)3瓦低2MM，電動(dòng)機(jī)2瓦比減速機(jī)3瓦低5MM，原因是車間進(jìn)水致電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)基礎(chǔ)不均勻下沉。526汽輪鼓風(fēng)機(jī)組對(duì)中故障診斷一機(jī)組簡(jiǎn)況某汽輪鼓風(fēng)機(jī)組于2000年元月安裝完畢，其功用是為煉鐵高爐鼓風(fēng)。機(jī)組由汽輪機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)組成。汽輪機(jī)功率為3200KW、額定轉(zhuǎn)速為5600MIN1。風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量為1100M3/MIN、出口壓力為019MPA。汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)用撓性聯(lián)軸器直接相連，試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)隨著轉(zhuǎn)速的升高振動(dòng)增大的現(xiàn)象，為此利用簡(jiǎn)易診斷儀器進(jìn)行了振動(dòng)診斷，通過對(duì)振動(dòng)值的分析并結(jié)合診斷經(jīng)驗(yàn)作出了正確的診斷，排除了故障。因汽輪機(jī)前軸承（1點(diǎn)）受空間位置所限無法測(cè)試，故選擇汽輪機(jī)的后軸承（2點(diǎn)），風(fēng)機(jī)的兩個(gè)軸承（3、4點(diǎn)）為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)大型風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期振動(dòng)監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，參考國際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該機(jī)組來講，汽輪機(jī)的振動(dòng)速度有效值應(yīng)小于3MM/SEC，風(fēng)機(jī)應(yīng)小于2MM/SEC。2000年2月26日機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速5600R/MIN時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)如下表511，表中記錄的振動(dòng)數(shù)據(jù)大大超過了振動(dòng)測(cè)試參考標(biāo)準(zhǔn)，尤其是2點(diǎn)的垂直方向及3點(diǎn)的軸向。表511機(jī)組試運(yùn)行振動(dòng)速度有效值（MM/S）測(cè)點(diǎn)位置測(cè)點(diǎn)方向2點(diǎn)（汽機(jī)傳動(dòng)側(cè)）3（風(fēng)機(jī)前瓦）4（風(fēng)機(jī)后瓦）V55352H3553A573二診斷分析引起機(jī)組振動(dòng)的原因可能是多方面的，一個(gè)或幾個(gè)部件工作不正常，都可能引起機(jī)組過大振動(dòng)，為了縮小振動(dòng)原因的分析范圍，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)測(cè)試。將機(jī)組轉(zhuǎn)速從1000MIN1到額定轉(zhuǎn)速5600MIN1分成五個(gè)階段遞增，監(jiān)測(cè)每一段轉(zhuǎn)速的振動(dòng)量。各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度有效值見表5