以转子为例探究旋转机械振动中的问题及其解决措施

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1、以转子为例探究旋转机械振动常见问题及其解决措施TakingRotorAsanExample,ProbeintoCommonProblemsofVibrationofRotatingMachineryandSolutions能动1412陈姝宏1141171202摘要在电厂中最为常见的重要部件就是旋转机械，本文针对电厂中常见的几种旋转机械易出现的振动相关问题及原理进行介绍，并简述典型振动故障及其点检方法。关键词：转子转子不平衡转子不对中转子弯曲点检故障处理Keyword：Rotor,RotorImba

2、lance,MisalignmentofRotor,RotorBending，HandoverItembyItem,Troubleshooting引言在电厂中，汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机、电动机等都是常见的旋转机械部件，一直以来，旋转机械故障的原因多为振动导致，轻则损伤设备，且噪音污染环境；重则拉坏设备，危及人身安全和生产。因而，减轻和消除旋转机械振动故障一直是人们了解、摸索和研究的重要课题之一。作者认为要解决故障首先应了解旋转机械的类型，旋转机械振动主要分为

3、以下三种：一、旋转机械振动分类1.强迫振动强迫振动又称同步振动，是由外界持续周期性激振力作用而引起的振动。强迫振动从外界不断地获得能量来补偿阻尼所消耗的能量，使系统始终保持持续的等幅振动。该振动反过来并不影响扰动力。产生强迫振动的主要原因有转子质量的不平衡、联轴器不对中、转子的静摩擦、机械部件松动、转子部件或轴承破损等。强迫振动的特征频率总是等于扰动力的频率，例如，由于转子质量不平衡引起的强迫振动，其振动频率恒等于转速频率。2.自激振动机器运行过程中由机械内部运动本身产生的交变力引起的振动叫自激振

4、动，一旦振动停止，交变力也自然消失；自激振动频率即机械的固有频率（或临界频率），与外来激励的频率无关。旋转机械中常见的自激振动有油膜涡动和油膜振荡。它主要由转子内阻、动静部件的干摩擦等引起。与强迫振动相比，自激振动出现比较突然，振动的强度比较严重，短时间内就会对机器造成严重破坏。3.非定常强迫振动非定常强迫振动是由外来扰动力引起的一种强迫振动。其特点是与扰动力具有相同的频率；振动本身反过来会影响扰动力的大小与相位；振动的幅值和相位都是变化的。比如转子轴上某一位置出现不均匀的热变形，就相当于给转子增

5、加了不平衡质量，它将会使振动的幅值和相位都发生变化。反过来，振动幅值和相位的变化又影响不均匀热变形的大小与部位，从而使强迫振动连续不断地发生变化。旋转机械的主要部件是转子，本文将以转子为例探究旋转机械振动中的问题及其解决措施。转子的力学模型一般可简化为一圆盘装在一无质量的弹性转轴上，转轴两端由刚性的轴承及轴承座支承。转子转速增大到某一数值后振动大得使机组无法正常工作，此即临界转速，影响临界转速的因素有许多，如回转力矩、臂长附加力矩、弹性支承、组合转子等等。一、转子不平衡1.分类转子不平衡是由于转子

6、部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有近70%的故障与转子不平衡有关。因而对不平衡故障的研究与诊断也最具有实际意义。造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡几种情况。不平衡按其机理又可分为静不平衡、动不平衡、动静综合不平衡等3类。2.故障机理设转子的质量为M，偏心质量为m，偏心距为e，如果转子的质心到两轴承联心线的垂直距离不为零，其挠度为a，如图1所示。由于有偏心质量m和偏心距e的存在，转子转动时

7、将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转角速度w有关，即F=mew2。交变的力（方向和大小均周期性变化）会引起振动，这就是不平衡引起振动的原因。转子转动一周，离心力方向变化一个周期，因此不平振动的频率与转速一致。3.转子不平衡故障的特征（1）振动的时域波形近似为正弦波。（图2）（2）频谱图中，谐波能量集中于基频，并且会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“枞树形”。（图3）（3）当wwn后，即在临界

8、转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当w接近于wn时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。（图4）（4）当工作转速一定时，相位稳定。（5）转子的轴心轨迹为椭圆。（6）从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。图1图2图3图4表1一、转子不对中转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度，主要包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴承不对中本身不会产生振动，主要影响到油膜性能和阻尼，会由于对不平衡力的反作用，出现工频振动。轴系不对中的原因有安装误