设备故障诊断实质上是一种模式分类，是根据测试分析所获得的有关设备的状态信息，把设备故障归入某一个类型。所以对每一类故障的特征必须有足够的了解。设备诊断技术发展到今天，人们通过大量的实验研究和广泛的诊断实践，对各种设备（尤其是旋转机械）的故障机理、故障类型及其特征都有了相当的认识了解。今天，因大师将给大家介绍旋转机械几种常见故障中不平衡的振动特征、诊断方法及实例。机器转子不平衡引起的振动是旋转机械的常见多发故障。全面认识和掌握不平衡故障的机理特征及其诊断方法非常重要。01产生不平衡的原因旋转机械转轴上所装配的各个零部件，由于材质不均匀（如铸件中存在气孔、砂眼）、加工误差、装配偏心，以及在长期运行中产生不均匀磨损、腐蚀、变形，某些固定件松脱，各种附着物不均匀堆积等各种原因，都会导致零件发生质心偏移，如图1所示。这种转子零件的质心偏移是造成不平衡振动的根本原因。此外，因热不平衡、转子弯曲，甚至对中不良也会表现出不平衡的特征。图1转子不平衡原因举例影响不平衡振动的主要因素有三个，即转子质量大小、质心偏移距离的长短和转速的高低。假设转子质量为M，质心到两轴承连线的垂直距离（即偏心距）为e，转子旋转的角速度为w，则转子旋转时产生的离心力Fc=Mew2。这个离心力作用在支承转子的两个轴承上，方向与w相同。一个作用于物体上的力，当大小或方向，或两者同时变化时，就会引起振动，这是造成不平衡振动的根本原因。生产中使用的各种机器设备由于制造、安装时总免不了产生或大或小的误差，绝对平衡的转子是不存在的。所以，即使正常运行的机器也总会存在某种程度的振动，只是没有超出允许范围。我们从计算离心力Fc的公式中可知，不平衡振动对转速的变化反应最敏感（与转速平方成正比），这一特点对识别不平衡故障很有用处。不平衡振动还有另外一种情况。当转子系统是由多盘转子组成（如轴上装有几个叶轮），或者单个转子轴向尺寸较大（如电动机转子）时，即使转子的质心没有发生偏移，但由于转子产生扭曲变形等各种情况，因而在转子相距较远的两个平面上产生的离心力形成了力矩，这时，虽然转子在静态下是平衡的，但运转起来却出现了不平衡。这种情况，称为转子动不平衡，如图2所示。图2转子动不平衡02不平衡故障的振动特征不平衡产生的振动，具有以下几个特征：1）振动频率不平衡振动的频率成分单一而明朗，主要表现为转子的基频等于转子的旋转频率，即：fo=fr=n/60式中fo——转子一阶频率，即转子基频(Hz)；fr——转子旋转频率(Hz)；n——转子转速(r/min)。除此之外，不平衡振动还会激起其他一些弱小的频率成分，如1/2fr、2fr等，如图3所示。图3转子不平衡的频率特征2）振动幅值随转速变化的特征对于刚性转子，其振动幅值与偏心质量(M)、偏心距(e)成比例变化，在理论上与转速的平方成正比，但由于轴承支座的动刚度也是转速的函数，所以振幅的变化不一定与转速成准确的正比关系。可见不平衡故障对转速的变化反应非常敏感，且成一定的规律，其振形曲线如图4-a所示。然而对于柔性转子，其振动形态的变化却有点不同，在一定转速下会出现一个峰值，振动形态曲线为图4-b所示。所以在测振前弄清转子的特性是必要的。图4不同转子不平衡振形曲线3）振动的方向特征不平衡引起的振动，其振动量的大小反映在径向和轴向两个方向上是不一样的，径向振动比轴向要大。这是因为不平衡产生的离心力作用方向垂直于转子轴线所致。径向包括水平(H)和垂直(V)两个方向，但在有些情况下，常表现出水平方向大于垂直方向，这是由于轴承座在垂直方向的动刚度大于水平方向之故，但不能把这一点当作普遍规则，因为在另外一些情况下转子支座在水平方向的度也可能很大，这一特点就不存在了。4）振动相位不平衡振动在相位上保持恒定不变，与转速同步。03诊断不平衡故障的基本方法诊断不平衡故障，首先必须分析信号的频率成分，是否存在转频突出的情况。其次看振动的方向特征，必要时再分析振幅随转速的变化或测量相位，因为进行后两项测试比较麻烦，牵涉到停机问题，这在生产现场一般是难以做到的，只有到了非做不可的时候才不得已而为之，而且时间也不能拖延太长。04案例某公司有一台电动机，额定转速r/min，运行中发现振动异常，测取轴承部位的振动信号作频谱分析，其谱图如图5所示。以电动机转频(50Hz)最为突出，判断电动机转子存在不平衡。在作动平衡测试时，转子不平衡量达g.cm，远超过标准允许值g.cm。经动平衡处理后，振动状态达到正常。图5某电动机振动图谱这个案例，故障典型，过程完整。它的价值在于印证了不平衡故障的一个最重要特征，激振频率等于转频，又通过动平衡测试处理进一步验证了诊断结论的正确性。

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/6655.html