4 转子系统故障诊断-1 1121

1、第四章 转子系统故障诊断重点实验室 张建宇2011-11-21Equipment Fault Diagnostics1故障诊断基础机械振动强迫振动模型无阻尼自由振动有阻尼自由振动2力学模型 例 圆盘转子的不平衡振动振动响应： 故障诊断基础机械振动3幅频与相频曲线 例 圆盘转子的不平衡振动故障诊断基础机械振动4频谱图 轴心轨迹 时域波形不平衡故障的振动特征： 波形、频谱：正弦波，一倍频为主；轴心轨迹：椭圆。高次谐波较小，呈“枞树形”例 圆盘转子的不平衡振动故障诊断基础机械振动5故障诊断基础振动信号采集信号拾取加速度速度位移信号调理抗混滤波（低通）信号转换模拟数字（采样定理）6故障诊断基础振动信号

2、分析(1) 时域分析有量纲指标无量纲指标(2) 频域诊断相关分析倍频分析边频分析(3) 解调分析Hilbert变换包络解调(4) 时频联合分析短时傅里叶WVD小波分析7第四章 转子系统故障诊断4.1 旋转机械振动的基本特性4.2 转子不平衡故障4.2 转子不对中故障84.1 旋转机械振动的基本特性(1) 什么是旋转机械？ 旋转机械：主要功能由旋转运动来完成的机械，尤其是指主要部件做旋转运动的、转速较高的机械。 如: 汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设备。 模拟故障试验台（不平衡故障、轴承故障）Bently转子试验台（不平衡故障、油膜涡动）94.1 旋转机械

3、振动的基本特性(1) 什么是旋转机械？大型汽轮机转子104.1 旋转机械振动的基本特性(2) 旋转机械的振动特性 由于旋转机械的结构及其零部件的加工和安装方面的缺陷，使机器在运行时引起振动，其振动类型可分为横向振动、轴向振动和扭转振动三类。 轴向振动横（径）向振动扭转振动 其中，过大的横（径）向振动往往是机器破坏的主要原因，所以成了振动监测的主要对象，也是对机组状态进行诊断的主要依据。11 因工作原理、制造误差、装配误差、材质不均匀、结垢不均匀、零部件脱落等原因，转子在工作过程中常常出现不平衡现象。4.1 转子不平衡(1) 何为不平衡？124.1 转子不平衡例：风机转子不平衡产生原因后果13原

4、始不平衡渐发不平衡突发不平衡4.1 转子不平衡(2) 不平衡的产生原因14类 型解决措施原始不平衡 按技术要求对转子进行动平衡按要求对位安装转子上的零部件消除转子上松动的部件 渐变不平衡 转子除垢，进行修复定期检修保证介质清洁，不带液，防止结垢和腐蚀 突发不平衡 停机检修，更换损坏的转子停机清理流道异物消除应力，防止转子损坏 4.1 转子不平衡(2) 不平衡的产生原因15特征参量 故障特征原始不平衡 渐变不平衡 突发不平衡 时域波形正弦波正弦波 正弦波特征频率 1X1X1X常伴频率 较小的高次谐波 较小的高次谐波 较小的高次谐波 振动稳定性 稳定 逐渐增大 突发性增大后稳定 4.1 转子不平衡

5、(3) 不平衡故障的振动特征振动方向 径向径向径向相位特征 稳定 渐变突变后稳定轴心轨迹 椭圆椭圆椭圆16透平机风机TOTI齿轮箱1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小4.1 转子不平衡故障实例117III4.1 转子不平衡(4) 不平衡的解决措施不平衡力不平衡转矩分解后的不平衡载荷配重面转子平衡基本思想：在平面I中F的反方向上加校正质量m1，加重半径为r1使m1r12= F。在平面中F的反方向加m2(半径为r2)，以平衡F。思考：在不解体情况下，应如何消除设备的不平衡问题？现场动平衡18影响系数法（前提：线性系统假设）：图中：I，II校正平面Q1，Q

6、2试重A，B测振点4.1 转子不平衡(4) 不平衡的解决措施现场动平衡配重盘Bently动平衡试验台19第一步：测出平衡前A、B两点振动的原始值A0、B0，包含振幅和相位。4.1 转子不平衡(4) 不平衡的解决措施现场动平衡第二步：先在平面I上加一试重Q1 ，角度为r1，并在平稳转速下测得两轴承的振动为A1、B120 第三步： 计算单位试重引起的效果矢量，影响系数1、1，即 1=(A1-A0)/Q1; 1=(B1-B0)/Q1第四步：取走Q1，再在平面上加试重Q2 。同样测得轴承振动为A2、B2，同理可得A2-A0和B2-B0 以及影响系数2、2。4.1 转子不平衡(4) 不平衡的解决措施现场动平衡214.1 转子不平衡(4) 不平衡的解决措施现场动平衡第五步：设校正平面I、II中所需的校正质量为W1、W2 ,则W1、W2应满足下列方程： 1W1+2W2=-A0 1W1+2W2=