转子系统状态监测与故障诊断技术课件.ppt

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1、转子系统状态监测与故障诊断技术机械故障的主要原因周期振动及其性质监测参数及分析方法转子系统主要故障及其诊断（不平衡、不对中、油膜失稳、动静碰摩、转子裂纹）♦机械设备中大部分都是旋转机械，它覆盖了动力、电力、化工、冶金、机械制造等重要工程领域。♦旋转机械转速一般都较高，因此对故障诊断技术的要求就特别迫切。如：汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等，其工况状态不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后续生产造成损失，严重时还会对国民经济造成重大损失，甚至导致机毁人亡事故。为保证机组安全运行，降低机组维修费用和提高机组利用率，大型旋转

2、机械的状态监视与故障诊断的研究就越来越受到研究者和工业部门的重视。1、机械故障的主要原因?设计原因①设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动②结构不合理，应力集中③设计工作转速接近或落人临界转速区④热膨胀量计算不准，导致热态对中不良?制造原因①零部件加工制造不良，精度不够②零件材质不良，强度不够，制造缺陷③转子动平衡不符合技术要求?安装、维修①机械安装不当，零部件错位，预负荷大②轴系对中不良③机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当④管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度⑤转子长期放置不当，

3、改变了动平衡精度⑥未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度?操作运行①过程/工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常②机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性③运行点接近或落入临界转速区④润滑或冷却不良⑤转子局部损坏或结垢⑥启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久?机器劣化①长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化②转子局部损坏、脱落或产生裂纹③零部件磨损、点蚀或腐蚀等④配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度⑤机器基础沉降不均匀，机器壳体

4、变形2、周期振动的定义：周期函数可以展开为傅里叶级数第1项为均值或直流分量第2项为基本振动（基频振动、工频振动）或基波，记为1x第3项以下总称为高次谐波振动，2x，3x，…，nx两个方向互相垂直的简谐振动的合成3、监测参数及分析方法振幅：表示振动的严重程度，可用位移、速度或加速度表示分频振动：机器特征频率下的振幅和相位。旋转机械主要有工频（1X）、半倍频（0.5X）和二倍频（2X）等频率：描述机器振动状态的十分重要的特征量相位：动态特性、故障特性及转子的动平衡等具有重要意义轴心位置：稳定情况轴承中心相对于转轴轴颈中心的位置轴向位

5、置（差胀）：转子与静子之间轴向间隙的变化值对中度：轴系转子之间的连接对中程度温度：轴瓦温度反映轴承运行情况润滑油压：反映滑动轴承油膜的建立情况涡流传感器的安装相位测量相位：基频信号相对于转轴上某一确定标记的相位差。相位的测量轴振动对应的高点H相位参考标记随机振动时历曲线脉冲宽度对相位的影响波特图（Bodeplot)从波特图中可以得到：转子系统在各个转速下的振幅和相位、转子系统在运行范围内的临界转速值、转子系统阻尼大小和共振放大系数、综合转子系统上几个测点可以确定转子系统的各阶振型。极坐标图-------是振动矢量端点轨迹，是由实

6、际响应的1x幅值与相位绘制的轴心位置图轴心位置图是指转轴在没有径向振动情况下轴心相对于轴承中心的稳态位置。通过轴心位置图可判断轴颈是否处于正常位置、对中好坏、轴承标高是否正常、轴瓦有否变形等情况，从长时间轴心位置的趋势可观察出轴承的摩损等轴心轨迹在同一个截面上两个涡流传感器所拾取的振动信号合成。它表征转子轴心在一个支承截面内的运动轨迹。表征轴颈在轴瓦中转动时轴心涡动轨迹基频(1X)幅值的测量--------通常由一台具有滤波功能的仪器完成滤波前后的波形及轴心轨迹转子系统的异常振动类型及其特征频谱比较利用瀑布图可以判断机器的临界转

7、速、振动原因和阻尼大小瀑布图利用瀑布图可以判断机器的临界转速、振动原因和阻尼大小瀑布图利用FFT频谱分析仪，将旋转机械的升速过程做阶次分析(OrderTracking)，以便进一步了解振动的构成原因。趋势分析特征数据值和预报值按一定的时间顺序排列起来进行分析。可以是通频振动、1X振幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，时间顺序可以按前后各次采样、按小时、按天等。相对轴位移相对轴膨胀5、转子系统主要故障及其诊断5.1不平衡振动：由于设计、制造、安装中转子材质不均匀、结构不对称、加工和装配误差等原因和由于机器运行时结垢、热弯曲、零

8、部件脱落、电磁干扰力等原因而产生质量偏心。转子旋转时，质量不平衡将激起转子的振动，这是旋转机械最常见的故障。不平衡振动的特征转子的质量不平衡所产生的离心力始终作用在转子上，它相对于转子是静止的，其振动频率就是转子的转速频率，也称为工频(即工作频率)，在频谱分析时