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不对中故障的分析与诊断技巧

日期:2020-08-08 23:32
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摘要:轴系不对中本身不会产生振动,主要影响到油膜性能和阻尼,在转子不平衡时,由于轴承不对中对不平衡力的反作用,会出现工频振动;当其不对中过大时,有可能使转子失稳或产生碰摩,在一定条件下会出现高次谐波振动(负荷大时)或引起油膜涡动进而导致油膜振荡(负荷轻时)。而轴系不对中将导致轴向、径向交变力,引起其振动特征频率为转子工频的轴向振动和2倍频分量的径向振动。对于齿式联轴器,平行不对中时产生以轴向为主的振动,角度不对中及综合不对中时和刚性联轴器不对中一样,会产生径向振动和轴向振动。

.测轴振动与测机壳(轴承座)的选择,不对中故障的分析与诊断技巧

因故障时转子振动的变化比轴承座敏感,故用电涡流位移传感器测轴振动是优选,不具备条件时,可用速度(或加速度)传感器测量机壳(轴承座)的振动。

2.分析频带的选择

因不平衡、不对中故障均发生在低频带,故应根据机组转子转速选分析频带为1kHz或500Hz以下为宜。

3.测量参数的选择

位移d、速度v、加速度a是描述振动幅值大小的三个参数,由于位移参数对100Hz以下的低频信号敏感,速度参数对1kHz以下的低频信号敏感,加速度参数对1 kHz以上的高频信号敏感,故不对中应选位移或速度参数。

4.诊断标准与参考图谱的选择

在排除存在其他故障的情况下,根据机组类别和仪器功能进行选择;做简易诊断可选优良、相对、类比三种标准之一,在此基础上再选机组正常时的图谱或不对中故障图谱作为参考图谱,用实测分析图谱与之对比作出精密诊断。

三、诊断不对中故障力求方法得当

进行机组的故障诊断时,在熟知其故障振动机理的基础上,辨清各故障之间的区别与联系,以求在众多的信号分析谱图中,寻找与不对中故障对应的特征信息。诊断不对中故障,可用时域波形图、幅值(功率)谱、相位谱、轴心轨迹(或提纯的)、全息谱、级联图来识别。分别有如下一些表现形式。

1.时域波形为1X、2X叠加的M形波形。

2.幅值、功率谱上2X分量大,常伴有1X及高次谐波;当不对中比较严重时,会出现准确的分频X12、X13及调制和差频成分1X、3X。

3.轴线平行不对中的振动频率有明显的2X特征,而相位是基频的2倍;角度不对中的振动频率具有径向2X特征,激振力振幅对转速敏感;综合不对中特征频率为2X,激振力幅与不对中量成正比,且随转速升高而加大;联轴器同侧相互垂直的两个方向上,2X相位差是基频的2倍。

4.在联轴器两侧同一方向的相位差:在平行不对中时为0°,角度不对中时为180°,综合不对中时为0°~180°。

5.振动方向上:平行不对中主要以轴向为主,角度不对中和综合不对中时径向、轴向均较大。

6.轴心轨迹呈双环椭圆,提纯轴心轨迹呈香蕉形或8字形;其进动方向为正进动。

7.全息谱上2X、4X椭圆较扁,且两者长轴近似垂直。

8.振动随转速、负荷变化明显;油温、介质温度变化有影响;但不随压力、流量变化。

四、实践

现以汽轮发电机组故障诊断为例,介绍上述不对中故障的分析与诊断基本原则的实践。

根据机组结构和运行状态进行分析

大型机组常见振动故障类型有:齿轮和滚动轴承损伤、不平衡、不对中、轴弯曲、轴裂纹、支承联接松动、动静碰摩、轴配合失效、油膜涡动、油膜振荡、旋转失速、喘振等。因该机组是滑动轴承支承的转子,故不存在滚动轴承损伤故障;由于机组振动呈逐步平缓上升趋势,依据此振动形式和特征及机组情况,可排除原始不平衡、突发不平衡、轴弯曲、轴裂纹、轴配合失效、油膜振荡、旋转失速、喘振故障的产生。

选用电涡流位移传感器(水平、垂直、鉴相)测机组轴的振动。鉴于机组转子转速为3000r/min (50Hz ),故选分析频带为500Hz以下。由初步分析知,该机组可能发生的故障是渐变不平衡、不对中、支承联接松动、动静碰摩、油膜涡动,而这些故障均与转子工频(50Hz)、半频或倍频等低频成分相关,且因电涡流位移传感器本身输出的是位移参数,故选位移参数作为测量参数。在此基础上,选表1作为振动评价标准,并以机组正常时的图谱作为参考图谱,用当时所测图谱与其进行对比分析诊断,以确诊机组的故障类型。