旋转机械故障诊断

1、徐小辉徐小辉 1611100325旋转机械的振动故障类型大概有以下几种 （1）转子的振动故障 转子组件是旋转机械的核心部分，由转轴及固定装上的各类盘状零件（如叶轮、齿轮、联轴器、轴承等）所组成。转子的故障又分为转子的不平衡、转子与联轴器不对中等故障。旋转机械转子由于受材料的质量分布、加工误差、转配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，至使其质量中心和旋转中心在一定程度上的偏心距。静不平衡的转子由于偏心距较大，表现出更为强烈的动不平衡振动。解决动平衡问题可以在转子安装之前做好平衡工作，但现在越来越多的是使用现场动平衡仪，可以省去转子安装与拆卸的不便，尤其对于大型转子更为方便。现场动平衡仪可以在

2、转子旋转的状态下直接计算出重量的偏差大小和角度，解决转子不平衡问题现场动平衡仪，可以在转子旋转的状态下直接计算出重量的 偏差大小和角度旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。 旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等，大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统。现场动平衡仪可以在转子旋转的状态下直接计算出重量的偏差大小和角度，解决转子不平衡问题转子不对中包括轴不对中和轴系不对中，轴承不对中本身不会引起振动，它影响轴承的载荷分布、油

3、膜形态等运行状况。一般情况下，转子不对中都是指轴系不对中，故障原因在联轴器处。引起轴系不对中有几方面的原因：安装使用中对中超差；轴承座热膨胀不均匀；机壳变形或移位；地基不均匀下沉；转子弯曲，同时产生不平衡和对中不良。解决不对中问题较为方便的是使用激光对中仪进行对中分析，根据分析结果进行转子轴系的位置调整，解决不对中问题（2）转轴的振动故障 转轴弯曲：设备停用一段时间后重新开机时，常常会遇到振动过大甚至无法开机的情况。这多半是设备停用后产生了转子轴弯曲的故障。转子弯曲有永久性弯曲和暂时性弯曲两种情况。永久性弯曲是指转子轴成弓形。造成永久性弯曲的原因有设计制造缺陷、长期停放方法不当、热态停机时未及

4、时盘车或遭凉水急冷所致。临时性弯曲指可恢复的弯曲。造成临时性弯曲的原因有负载过大、开机运行时暖机不充分、升速过快导致转子热变形不均匀等。转轴横向裂纹：转轴横向裂纹的振动响应与所在位置、裂纹深度及受力的情况等因素有极大的关系，因此所表现出的形式也是多样的。在一般情况下，转轴每转一周，裂纹总会发生张合。转轴的刚度不对称，从而引发非线性振动，能识别的振动主要是123倍频分量。 （3）其他原因引起的振动故障 连接松动、油膜涡动及振荡、磨碰、喘振等。以上是旋转机械的振动故障类型，我们在遇到旋转机械故障时，首先用振动分析仪进行分析，确定振动原因，再根据振动原因对症下药，分析出解决的办法。当然，旋转机械故障

5、是比较复杂的，往往出现几种原因共同发生的状况，这就需要振动分析人员有足够的经验。 当前，世界各工业国家的设备维修体制正从预防维修制向预知维修制发展。预知维修制也称预测维修制，其基础是设备诊断技术，即设备的状态监测与故障诊断技术。这是一种人类医学向设备工程引渡的专门技术，把研究故障机理的故障物理学同现代信号处理技术结合起来，对设备的现状进行判断，对设备的未来状态进行预测，实现设备的不解体诊断，为设备的维修设计提供了科学的依据，避免了设备的过度维修，以及由此而产生的设备精度下降和额外的停机损失，节省了维修的人力和物力，有显著的技术经济效益。因此，各国对其投了大量的人力、物力进行开发研究。我国国务院

6、发布的全民所有制工业交通企业设备管理条例中指出：“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设备管理和维修技术现代化水平”。这清楚地说明，我国正大力开展设备诊断技术的开发、研究、应用，尽快缩短在该领域同工业先进国家的差距，实现设备的综合管理。 目前常用的机械故障的诊断方法有一下几种：（1）振动检测诊断法 设备的零部件、整机都有不同程度的振动。机械设备的振动往往会影响其工作精度，加剧设备的磨损，加速疲劳破坏；而随着磨损的增加和疲劳损伤的瘇，机械设备的振动将更加剧烈，如此恶性循环，直至设备发生故障、破坏。 设备发生故障时，常表现为振动频率的变化，

7、通过检测振动的频率、转数、振动的速度、加速度、位移量、相位等参数，并进行分析，从中可以找出产生振动变化的原因。具有实用可靠,判断准确的特点。振动分析法主要采用时域分析、频域分析、时序分析、时频域分析等方法来分析所采集的振动信。振动检测诊断法仍是当今诊断技术的主题，是最常用的诊断方法，具有实用可靠,判断准确的特点。（2）噪声检测诊断法噪声检测诊断法就是以机器设备运行中的噪声作为信息源，在设备运行过程中，通过噪声参数的变化特征判别设备的运行状态。在机器设备的运行过程中，会辐射出一定能量的噪声。当发生故障时，其辐射的噪声信号也往往会发生改变，例如噪声级的加大，噪声信号频率的改变等等。同时，由于可以十

8、分方便地对噪声信号进行非接触式测量，因此利用噪声信号对机器设备进行故障诊断是一种可行、有效的方法。此法的本质与振动检测诊断法是一致的，因为噪声主要是由振动产生的。此法虽简便，但易受环境噪声影响，因此大都采用小波降噪。（3）温度检测诊断法温度检测诊断法即以可观测的机械零件的温度作为信息源，在机器设备运行过程中，通过温度参数的变化特征判别设备的运行状态。一方面，零件的振动可以影响温度的变化；另一方面，温度的变化也会使旋转件的振动进一步加剧。此外，其它故障类型和温度变化之间也具有某种确定的关系，即温度信号中隐含着其它故障诊断信号的信息。温度检测法并不是单一靠检测温度来对设备进行故障诊断,跟其他技术方法相结合就能更方便地应用于工程实践中。（4）声发射检测诊断法材料中由于能量从局部源快速释放而产生瞬态弹性波的现象称为声发射（acoustic emission，简称AE）。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测（acoustic emission testing 简称AET）技术声发射技术具有许多优点11，如适用于实时动态监控检测，且只显示和记录扩展的缺陷，与缺陷尺寸无关；对扩展的缺陷具有很高的灵敏度；整体性；缺陷所处位置和方向并不影响声发射的检测效果；受材料的性能和组织的影响小；方法比较简单，现场声发射检测