离心式机器的振动问题

1、中国石化集团第五建设公司中级职称技术论文题目：离心式机器的振动问题2003 年 9 月 25 h离心式机器的振动问题一. 离心式机器的振动问题任何运转的机械都不可避免会有程度不同的振动。在许多情况下， 振动是有害的。它会加速零件的磨损，缩短机械的使用寿命，恶化操作 条件，对机器基础和厂房建筑也有不良影响。振动强烈时，甚至造成严 重事故。要使机械避免不应有的振动，保证安全平稳地运转，施工时， 应分析与解决振动问题。离心式机器运转时发生振动大多数由于转子的不平衡力或不平衡力 矩所引起，离心式机器内部的不平衡力或不平衡力矩主要来自转了的不 平衡。离心式机器在安装时，受材质及加工技术等方面的影响，不可

2、避 免总有一定的误差，转子的质量也可能不均匀，这些都会使转子的质心 不能与转轴的旋转中心相重合。而偏移一定的距离，转子在旋转时，就 受到一个周期性变化方向的不平衡力。此外，由于转子结构、尺寸的影 响，在转子旋转时会产生不平衡力矩。这些不平衡力或不平衡力矩随转 子一起旋转，作用于转转轴上，并经过轴承传递给机座，引起机器振动。机械设备施工及验收规范(gb50235-98)对离心式机器轴承处的振动 值有明确规定，如表1所示，现场转动设备的安装使用说明书都给出了 震动值要求。必须严格按技术要求执行并如实在交工资料试运转记录上 填写。表1, 离心式机器轴承处的振动位移幅值mm转速(r/min)轴承处的双

3、向振幅不大于三3750. 18>3756000. 15>6007500. 12>75010000. 10>1000-15000. 08>150030000. 06>300060000. 04>6000120000. 03>120000. 02从力学知识已知，任意一个弹性系统（如悬挂的单摆、弹簧、支承 的轴、梁等）当受外力作用后，该系统会按一定的频率振动，这种振动 称为自由振动。自由振动的频率称为该系统的i古i有频率，i古i有频率是系 统的固有属性，其数值与初始条件和所受外力的大小无关。当强迫振动 的频率与它木身的固有频率相等时，振动最为强烈振幅最

4、大，称为共振 现象，发生共振现象时的转速称为该回转系统的临界转速，在数值上就 是转轴的固有频率。离心式机器和所有机械一样，也是由许多零部件组成。由于部件本 身和它们之间都存在着弹性，因此可以看成是弹性系统。这类机器的振 动都是带转子的轴系统的振动，实际上是带有集屮载荷杆的振动问题。 由于引起振动的扰动方向与转轴垂直，因此其振动主要是转轴的弯曲振 动，转轴作弯曲振动时，其振动频率的数目与其弯曲方式的数目，亦即 与其自由度有关。二. 弹性系统共振现象转轴旋转时出现的临界转速现象，也即弹新系统的共振现象，如图1 所示：(o)0假设轴的质量忽略不计，轴的两端为较链支承，中间装有一个转子， 当作一集中载

5、荷，其质量为m。转子的质心与轴的中心线不可避免地有一微 小偏心值e,当轴旋转，此偏心将引起一周期性变化的不衡力,此力使轴弯曲，产 生挠度y.。转速越高，轴的弯曲也就越大，与此同吋，被弯曲的轴本身将 产生一弹心恢复力来抵抗弯曲，他和离心力c是大小相等而方向相反的。由材料力学可知，在一定支承情况下，轴的挠度y与弹性恢复力p 的大小成正比，即:y=pa式中 y轴的挠度；p弹心恢复力；a影响系数，相当与单位力作用下所产生的挠度。工程上习惯用1/a二k表示，即p=ky式中k轴的刚度系数(弹性系数)，相当于使轴产生单位挠度 所需要的力。k值的大小与轴的材料、尺寸、载荷位置和支承方式等有 关。当转子以o o

6、为中心旋转时，其质量中心m的回转半径为y+e, 弓i起的惯性离心力为c=mo2 (y+e)o根据平衡条件，在任何时候离心力 c应与轴的弹心恢复力p相平衡，即:°(y+e) =ky由此可得轴的挠度为：9id3-eey=k-m o2m«21999年洛阳石化总厂pta装置的安装施工中，两台搅拌器(搅拌器 轴转速300r/min)中的一台在试运转时，其振动和噪音异常，测量结果为0.29mm和120db,其安装与运转示意图如下:电机崔毁叶轮戒建咼1wij京邀示慰圈荃昭j支孩示瑕国區咄国2京装和远转示迓頤经过认真调査和多次实验分析，发现在贮罐施工中由于1贮罐本体上端法工面倾斜；2.搅拌

7、轴弯曲度超标。引起搅拌器的支承架偏斜，从而使搅拌轴强制偏斜，在冋转 运动过程中，其几何中心与回转轴偏移，带动搅拌器振动，产生噪 音。为此，改变罐体上法兰面已不可能，只好建议老外将搅拌器轴 进行调整，再次试运转时，振动值测量0.11mm，符合规范要求。三. 回转体轴线偏移引起的振动的控制安装时,联轴器对中误差和长轴支承点偏移,将造成回转体的 儿何轴线与其回转轴线发生偏移，引起机器的振动，甚至损坏回机 器。因此现场安装施工中，必须严格执行相关的标准或技术要求， 以达到控制振动和使用寿命的目的。联轴器对中时因考虑机器在运 转时动态的变化，主要包括负载、受热变形、磁场影响。2001年安 庆石化总厂丙烯

8、睛装置扩能改造中塔底部两台油泵，由于其出口管 道在安装过程中的误差，导致泵出口法兰处在与管道碰头时受到额外载荷f,这样就破坏了原来的对中精度。在试运转时，测量其轴承 处的振动值 分别为0.15mm和0.09mm,停机后复测两台泵的对中误 差，百分表读数和泵参数见表2o表2 p304a/b泵联轴器对中数值（mm）和相关参数设备位号轴向表的 冋转口径（do）运转时轴承处振动值（mm）泵转速(r/min)ai/bj2/ b23/a4/b4p-304a4)2050.15/0.060.03/0.070.04/0.040.16/0.033000p-304b©20502/0.090.10/0.080.02/0.060.04/0.073000离心式机器技术文件中要求的联轴器对中误差为:径向位移不人于0.05mm,轴向倾斜不人于0.10/1000o径向跳动测量如图3所示,图3测量示意图a径向表