旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷-不對(duì)中

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1、6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷： 指 機(jī) 器 在 運(yùn) 行 狀 態(tài) 下 ， 轉(zhuǎn) 子 與 轉(zhuǎn) 子 之 間的 連 接 對(duì) 中 超 出 正 常 范 圍 ， 或 者 轉(zhuǎn) 子 軸 頸 在 軸 承 中 的 相 對(duì)位 置 不 良 ， 不 能 形 成 良 好 的 油 膜 和 適 當(dāng) 的 軸 承 負(fù) 荷 ， 從 而引 發(fā) 機(jī) 器 振 動(dòng) 或 聯(lián) 軸 節(jié) 、 軸 承 損 壞 的 現(xiàn) 象 。 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 械 故 障 的 60%是 由 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 引 起 。 初 始 安 裝 對(duì) 中 超 差 ； 冷 態(tài) 對(duì) 中 時(shí) 沒 有 正 確 估 計(jì) 各 個(gè) 轉(zhuǎn) 子中 心 線 的 熱 態(tài) 升 高 量 ， 工 作

2、時(shí) 出 現(xiàn) 主 動(dòng) 轉(zhuǎn) 子 與 從 動(dòng) 轉(zhuǎn) 子 動(dòng) 態(tài)對(duì) 中 不 良 ； 軸 承 架 熱 膨 脹 不 均 勻 ； 管 道 力 作 用 ； 機(jī) 殼 變 形 或 移 位 ； 地 基 不 均 勻 下 沉 ； 基 礎(chǔ) 變 形 ； 轉(zhuǎn) 子 彎 曲 ，同 時(shí) 產(chǎn) 生 不 平 衡 和 不 對(duì) 中 故 障 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 聯(lián) 軸 器 的 結(jié) 構(gòu) 種 類 較 多 ， 大 型 高 速 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 械 常 用 齒 式 聯(lián) 軸 器 ， 中小 設(shè) 備 多 用 固 定 式 剛 性 聯(lián) 軸 器 。 下 圖

3、 表 示 兩 個(gè) 半 聯(lián) 軸 節(jié) 存 在 平 行 不 對(duì) 中 時(shí) 的 受 力 情 況 。 圖 中 O1為軸 1的 旋 轉(zhuǎn) 中 心 ， O2為 軸 2的 旋 轉(zhuǎn) 中 心 ， e為 兩 個(gè) 半 聯(lián) 軸 節(jié) 的 偏 心 距 ，P為 連 接 螺 柱 在 結(jié) 合 處 的 某 一 點(diǎn) ， w為 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 角 速 度 ， wt為 P點(diǎn) 在偏 心 方 向 上 的 轉(zhuǎn) 角 。 兩 半 聯(lián) 軸 節(jié) 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 在 螺 栓 力 作 用 下 有 把 偏 移 的 兩 軸 中 心 拉 到 一起 的 趨 勢(shì) 。 對(duì) 于 某 個(gè) 螺 栓 上 的 P點(diǎn) ， 因 為 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 P O 2 P O1 螺 栓上 的

4、拉 力 使 軸 1半 聯(lián) 軸 節(jié) 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 P O1的 金 屬 纖 維 受 壓 縮 ， 軸 2半 聯(lián)軸 節(jié) 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 ， P O2 的 金 屬 纖 維 受 拉 伸 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷O 1O2P w eS FyFxF wt 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 纖 維 彈 性 變 形 量 的 計(jì) 算 ， 可 在 P O2連 線 上 取 一 點(diǎn) S， 使 P O1 =PS， 因 為 P O2e， 可 近 似 的 看 作 O1 S與 P O2垂 直 。 則 ： 如 果 兩 半 聯(lián) 軸 節(jié) 尺 寸 和 材 料 相 同 ， 則 P O1受 壓 縮 ， P

5、O2受 拉伸 ， 兩 者 變 形 量 近 似 相 等 ， 均 為 ： 設(shè) 聯(lián) 軸 節(jié) 在 P O 2方 向 上 的 剛 度 為 K， 則 P O2方 向 上 存 在 一 個(gè) 拉伸 力 ； P O1方 向 上 同 樣 存 在 一 個(gè) 壓 縮 力 。 力 的 大 小 為 ： 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 F在 O1 O2方 向 上 的 投 影 就 是 它 在 垂 直 方 向 上 的 分 力 ， 其 值 為 ： （ 1） 水 平 方 向 上 的 分 力 為 ： （ 2） （ 1） 式 中 前 一 項(xiàng) 是 作 用 在 O 1 O2之 間 的 拉 力 ， 該 力 不 隨 時(shí) 間 變 化 ，

6、它 力 圖 把 兩 個(gè) 半 聯(lián) 軸 節(jié) 的 不 對(duì) 中 量 縮 小 ； 后 一 項(xiàng) 與 式 （ 2） 的 分 力Fx相 同 ， 是 隨 轉(zhuǎn) 速 而 變 化 的 兩 倍 頻 激 振 力 ， 也 就 是 聯(lián) 軸 節(jié) 每 旋 轉(zhuǎn)一 周 ， 徑 向 力 交 變 2次 ， 轉(zhuǎn) 子 徑 向 方 向 上 就 有 2次 力 的 脈 動(dòng) 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 軸 1和 軸 2半 聯(lián) 軸 節(jié) 發(fā) 生 平 行 不 對(duì) 中 時(shí) ， 則 在 不 對(duì) 中 方 向 上有 一 對(duì) 用 螺 釘 連 接 的 螺 孔 ， 當(dāng) 螺 釘 拉 緊 時(shí) ， 一 個(gè) 螺 孔 的 旋轉(zhuǎn) 半 徑 受 拉 伸 ， 另 一

7、 個(gè) 受 壓 縮 。 它 們 在 軸 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 ， 每轉(zhuǎn) 180 ， 各 螺 孔 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 拉 伸 和 壓 縮 交 變 一 次 ， 作 用 在 半聯(lián) 軸 節(jié) 上 的 力 也 交 變 一 次 ； 旋 轉(zhuǎn) 360 ， 則 力 交 變 2次 ， 使軸 在 徑 向 方 向 上 產(chǎn) 生 2倍 頻 振 動(dòng) 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 角 度 不 對(duì) 中 意 味 著 兩 軸 的 中 心 線 相 交 成 一 定 角 度 ， 在 螺 栓拉 力 作 用 下 兩 半 聯(lián) 軸 節(jié) 中 存 在 一 個(gè) 彎 矩 ， 彎 矩 的 作 用 方 向是 力 圖 減 小 兩 軸 中 心 線 的

8、交 角 。 從 聯(lián) 軸 節(jié) 某 一 點(diǎn) 上 觀 察 ， 軸 旋 轉(zhuǎn) 一 周 ， 彎 矩 的 作 用 方 向 交變 一 次 ， 彎 矩 施 加 于 軸 的 彎 曲 變 形 也 是 每 周 變 化 一 次 ， 由此 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 假 如 聯(lián) 軸 節(jié) 上 各 螺 栓 在 靜 止 狀 態(tài) 時(shí) 初 始 拉 緊 力 相 同 ， 由 于 角度 不 對(duì) 中 ， 兩 半 聯(lián) 軸 節(jié) 上 一 對(duì) 螺 孔 軸 向 距 離 不 相 等 。 軸 在 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 螺 孔 距 離 將 發(fā) 生 周 期 性 變 化 ， 上 側(cè) 螺 孔 原 始距 離 最 近 的 鏈 接 螺 栓 在 旋

9、轉(zhuǎn) 到 下 側(cè) 時(shí) ， 由 于 螺 孔 距 離 增 大 ，就 好 承 受 很 大 的 拉 伸 力 ， 軸 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周 ， 拉 伸 力 變 化 一 次 。如 果 螺 栓 不 變 形 ， 則 半 聯(lián) 軸 節(jié) 就 要 帶 著 軸 沿 軸 向 攢 動(dòng) 一 次 ，引 起 轉(zhuǎn) 子 軸 向 振 動(dòng) ， 振 動(dòng) 頻 率 正 是 轉(zhuǎn) 速 頻 率 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 聯(lián) 軸 節(jié) 不 對(duì) 中 ， 相 當(dāng) 于 在 聯(lián) 軸 節(jié) 上 附 加 一 個(gè) 不 平 衡 質(zhì) 量 ，會(huì) 產(chǎn) 生 類 似 于 質(zhì) 量 不 平 衡 一 樣 的 振 動(dòng) ， 尤 其 是 轉(zhuǎn) 子 懸 臂 端較 長(zhǎng) 的 聯(lián) 軸

10、 節(jié) ， 由 于 不 對(duì) 中 引 起 像 不 平 衡 那 樣 的 振 動(dòng) 現(xiàn) 象 ，可 能 會(huì) 表 現(xiàn) 得 十 分 明 顯 。 質(zhì) 量 較 小 的 轉(zhuǎn) 子 ， 不 對(duì) 中 的 聯(lián) 軸 節(jié) 用 螺 栓 拉 緊 后 ， 轉(zhuǎn) 子 就被 強(qiáng) 制 彎 曲 ， 產(chǎn) 生 初 始 變 形 ， 轉(zhuǎn) 子 在 工 作 時(shí) 就 破 壞 了 原 始的 動(dòng) 平 衡 狀 態(tài) ， 產(chǎn) 生 新 的 不 平 衡 振 動(dòng) 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 的 振 動(dòng) 特 征序號(hào) 特 征 參 量 故 障 特 征平 行 不 對(duì) 中 角 度 不 對(duì) 中 綜 合 不 對(duì) 中1 時(shí) 域 波 形 1X頻

11、 與 2X頻 疊 加 波 形 1X頻 與 2X頻 疊 加 波 形 1X頻 與 2X頻 疊 加 波 形2 特 征 頻 率 2X頻 明 顯 較 高 2X頻 明 顯 較 高 2X頻 明 顯 較 高3 常 伴 頻 率 1X頻 、 高 次 諧 波 1X頻 、 高 次 諧 波 1X頻 、 高 次 諧 波4 振 動(dòng) 穩(wěn) 定 性 穩(wěn) 定 穩(wěn) 定 穩(wěn) 定5 振 動(dòng) 方 向 徑 向 為 主 徑 向 、 軸 向 均 較 大 徑 向 、 軸 向 均 較 大6 相 位 特 征 較 穩(wěn) 定 較 穩(wěn) 定 較 穩(wěn) 定7 軸 心 軌 跡 雙 環(huán) 橢 圓 雙 環(huán) 橢 圓 雙 環(huán) 橢 圓 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷

12、轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 原 因 與 治 理 措 施 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 某 廠 一 臺(tái) 透 平 壓 縮 機(jī) 組 整 體 布 置 如 圖 所 示 。 機(jī) 組 年 度 檢 修 時(shí) ， 除正 常 檢 查 、 調(diào) 整 工 作 外 ， 還 更 換 了 連 接 壓 縮 機(jī) 高 壓 缸 和 低 壓 缸 之間 的 聯(lián) 軸 器 的 連 接 螺 栓 ， 對(duì) 軸 系 的 轉(zhuǎn) 子 對(duì) 中 情 況 進(jìn) 行 了 調(diào) 整 等 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 檢 修 后 啟 動(dòng) 機(jī) 組 時(shí) ， 透 平 和 壓 縮 機(jī) 低 壓 缸 運(yùn) 行 正 常 ，而 壓 縮 機(jī) 高 壓 缸 振 動(dòng)

13、 較 大 （ 在 允 許 范 圍 內(nèi) ） ； 機(jī) 組運(yùn) 行 一 周 后 壓 縮 機(jī) 高 壓 缸 振 動(dòng) 突 然 加 劇 ， 測(cè) 點(diǎn) 4、 5的 徑 向 振 動(dòng) 增 大 ， 其 中 測(cè) 點(diǎn) 5振 動(dòng) 值 增 加 兩 倍 ， 測(cè)點(diǎn) 6的 軸 向 振 動(dòng) 加 大 ， 透 平 和 壓 縮 機(jī) 低 壓 缸 的 振 動(dòng)無 明 顯 變 化 ； 機(jī) 組 運(yùn) 行 兩 周 后 ， 高 壓 缸 測(cè) 點(diǎn) 5的 振動(dòng) 值 又 突 然 增 加 一 倍 ， 超 過 設(shè) 計(jì) 允 許 值 ， 振 動(dòng) 劇 烈 ，危 及 生 產(chǎn) 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 (1)連

14、接 壓 縮 機(jī) 高 、 低 壓 缸 之 間 的 聯(lián) 軸 器 兩 端 振 動(dòng) 較 大 ； (2)測(cè) 點(diǎn) 5的 振 動(dòng) 波 形 畸 變 為 基 頻 與 倍 頻 的 疊 加 波 ， 頻 譜 中 2頻 諧 波 具 有 較 大 峰 值 ； (3)軸 心 軌 跡 為 雙 橢 圓 復(fù) 合 軌 跡 ； (4)軸 向 振 動(dòng) 較 大 。： 壓 縮 機(jī) 高 壓 缸 與 低 壓 缸 之 間 轉(zhuǎn) 子 對(duì) 中 不 良 ， 聯(lián)軸 器 發(fā) 生 故 障 ， 必 須 緊 急 停 機(jī) 檢 修 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 生 產(chǎn) 驗(yàn) 證 ： 檢 修 人 員 做 好 準(zhǔn) 備 工 作 后 ， 操 作 人 員 按 正

15、 常 停機(jī) 處 理 。 根 據(jù) 診 斷 結(jié) 論 ， 重 點(diǎn) 對(duì) 機(jī) 組 聯(lián) 軸 器 局 部 解 體 檢 查發(fā) 現(xiàn) ， 連 接 壓 縮 機(jī) 高 壓 缸 與 低 壓 缸 之 間 的 聯(lián) 軸 器 （ 半 剛 性聯(lián) 軸 器 ） 固 定 法 蘭 與 內(nèi) 齒 套 的 連 接 螺 栓 已 斷 掉 三 只 。轉(zhuǎn) 子 對(duì) 中 情 況 ， 發(fā) 現(xiàn) 對(duì) 中 嚴(yán) 重 超 差 ， 不 對(duì) 中 量 大 于 設(shè)計(jì) 要 求 16倍 。 同 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 連 接 螺 栓 的 機(jī) 械 加 工 和 熱 處 理 工 藝 不 符 合 要 求 ，螺 紋 根 部 應(yīng) 力 集 中 ， 且 熱 處 理 后 未 進(jìn) 行 正 火 處 理 ， 金 相

16、 組織 為 淬 火 馬 氏 體 ， 螺 栓 在 拉 應(yīng) 力 作 用 下 脆 性 斷 裂 。 根 據(jù) 診 斷 意 見 及 分 析 檢 查 結(jié) 果 ， 重 新 對(duì) 中 找 正 高 壓 缸 轉(zhuǎn) 子 ，并 更 換 上 符 合 技 術(shù) 要 求 的 連 接 螺 栓 ， 重 新 啟 動(dòng) 后 ， 機(jī) 組 運(yùn)行 正 常 ， 避 免 了 一 次 惡 性 事 故 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 （ 1） 故 障 情 況 某 化 工 廠 壓 縮 機(jī) 組 如 圖 所 示 。 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 1500r/min， 壓 縮 機(jī)轉(zhuǎn) 速 7758r/min。 3號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 位 移 150 m， 速 度 峰

17、值 9mm/s， 均 超過 允 許 值 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 （ 2） 診 斷 ： 3號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 位 于 齒 輪 箱頂 蓋 上 ， 由 于 頂 蓋 不直 接 壓 在 軸 承 蓋 上 ，而 且 箱 蓋 剛 度 不 很 高 ，所 以 傳 遞 途 徑 對(duì) 振 動(dòng)影 響 較 大 。 為 此 ， 將測(cè) 點(diǎn) 調(diào) 整 到 軸 承 座 的基 座 8號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 位 置 。 8號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 的 位 移 和 速 度頻 譜 圖 如 圖 所 示 。 8號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 頻 譜a位 移 頻 譜 ； b速 度 頻 譜 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷 由 圖 可 知 ， 2 RPM（ 50Hz）

18、 分 量 幅 值 很 大 ， 甚 至 超 過 l RPM ， 3 RPM幅 值 也 較 大 ， 說 明 該 軸 承 座 振 動(dòng) 異 常 。 考 慮 到 8號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 前 面有 聯(lián) 軸 節(jié) ， 故 診 斷 為 電 機(jī) 與 齒 輪 箱 的 聯(lián) 軸 節(jié) 對(duì) 中 不 良 。 （ 3） 驗(yàn) 證 ： 停 機(jī) 后 對(duì) 聯(lián) 軸 節(jié) 測(cè) 量 發(fā) 現(xiàn) ， 對(duì) 中 超 差 甚 大 ， 垂 直 方 向 兩 軸 中 心 偏移 達(dá) 0.15mm， 電 機(jī) 中 心 較 高 。 降 低 電 機(jī) 中 心 后 開 機(jī) ， 3號(hào) 點(diǎn) 位 移減 為 6 m， 速 度 峰 值 減 為 3mm/s， 其 他 各 點(diǎn) 振 幅 也 平 均 降 低 25%。8號(hào) 測(cè) 點(diǎn) 對(duì) 中 以 后 的 位 移 和 速 度 頻 譜 如 圖 所 示 ， 可 以 看 到 ， 2 RPM和 3 RPM分 量 已 基 本 消 失 。 6.2 轉(zhuǎn) 子 不 對(duì) 中 故 障 診 斷