高速旋转机械故障诊断设计

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1、高速旋转机械故障诊断设计一.高速旋转机械常见故障1（一）转子不平衡故障1（二）转子不对中3（三）油膜振荡及涡动5（四）迷宫密封气流激振的故障特征10（五）喘振的机理与故障特征10（六）转子亚异步振动12一.传感器选择及安装12（一）测振动传感器选择12（二）测噪声传感器选择13二.选择放大电路14三.滤波器选择15四.测量放大电路15五.夕己录器选择16六.主要参考文献17七.课程设计心得体会17一.高速旋转机械常见故障(一)转子不平衡转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它

2、是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有一半以上的故障与转子不平衡有关。因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。1.不平衡的种类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等几种情况。原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求，在投用之初，便会产生较大的振动。渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成

3、的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。2、不平衡故障的特征实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90。，因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆，如图1-2所示。由上述分析知，转子不平衡故障的主要振动特征如下。(1)振动的时域波形近似为正

4、弦波(图1-2)。(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“枫树形”，如图1-3所示。图1-2转子不平衡的轴心轨迹Al图1-3转子不平衡故障谱图(1)当3<3n时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当3>3n后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当3接近于3n时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感，如图1-4所示。(2)当工作转速一定时，相位稳定。(3)转子的轴心轨迹为椭圆。(4)从轴心轨

5、迹观察其进动特征为同步正进动。5WIWQ2OT®诽/(F加血e》柔性转于图1-4转子不平衡的主要特征大型机组通常由多个转子组成，各转子之间用联轴器联接构成轴系，传递运动和转矩。由于机器的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机器基础的不均匀沉降等，有可能会造成机器工作时各转子轴线之间产生不对中。（二）转子不对中具有不对中故障的转子系统在其运转过程中将产生一系列有害于设备的动态效应，如引起机器联轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳、轴弯曲变形等，导致机器发生异常振动,危害极大。1、转子不对中的类型如

6、图1-1所示，转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴颈在轴承中偏斜称为轴承不对中。轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响到油膜性能和阻尼。在转子不平衡情况下，由于轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动。机组各转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。通常所讲的不对中多指轴系不对中。造成轴系不对中的原因有安装误差、管道应变影响、温度变化热变形、基础沉降不均等。由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。由于不对中引起的振动会随不对中严重程度的增加而增

7、大。不对中是非常普遍的故障，即使采用自动调位轴承和可调节联轴器也难以使轴系及轴承绝对对中。当对中超差过大时，会对设备造成一系列有害的影响，如联轴节咬死、轴承碰磨、油膜失稳、轴挠曲变形增大等，严重时将造成灾难性事故。图1-1转子不对中的受力情况如图1-2所示，轴系不对中一般可分为以下三种情况:(1)轴线平行位移，称为平行不对中；⑵轴线交叉成一角度，称为角度不对中；(3)轴线位移且交叉，称为综合不对中。邈0钟平肝肿图1-2齿式联轴器转子不对中形式2、转子不对中的故障特征实际工程中遇到的转子不对中故障大多

8、数为齿式联轴器不对中，在此以齿式联轴器不对中为例介绍其故障特征。由上述分析知，齿式联轴器连接不对中的转子系统，其振动主要特征如下。(1)故障的特征频率为角频率的2倍。(2)由不对中故障产生的对转子的激励力随转速的升高而加大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求。(1)激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大。(2)联轴器同一侧相互垂直的两个方向，2倍频的相位差是基频的2倍；联轴器两侧同一方向的相位在平行位移不对中时为0。，在角位移不对中时为18