旋轉(zhuǎn)機械的常見故障診斷

馬昊++劉天保++劉鴻亮

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業(yè)，旋轉(zhuǎn)機械是我們廠的支柱產(chǎn)品。所以，旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷與分析，對于我廠產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞，產(chǎn)品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業(yè)的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉(zhuǎn)機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術(shù)水平。這個診斷和判別與醫(yī)學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經(jīng)驗，這必須有醫(yī)學上的理論基礎根據(jù)。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉(zhuǎn)機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉(zhuǎn)機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現(xiàn)實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統(tǒng)的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉(zhuǎn)動部分在轉(zhuǎn)動過程中，一定會產(chǎn)生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉(zhuǎn)動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉(zhuǎn)子的重心偏移所產(chǎn)生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉(zhuǎn)子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉(zhuǎn)角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉(zhuǎn)動時會發(fā)生振動，明顯地表現(xiàn)為1次/轉(zhuǎn)。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產(chǎn)生的離心力，迫使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生振動，其振動頻率為轉(zhuǎn)速的一次方成正比，轉(zhuǎn)速高而高，轉(zhuǎn)速低而低，這是判斷轉(zhuǎn)子由于偏心而產(chǎn)生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉(zhuǎn)子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸導熱性的影響，轉(zhuǎn)子可能會產(chǎn)生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉(zhuǎn)子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉(zhuǎn)子聯(lián)接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉(zhuǎn)子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中，也會發(fā)生振動。這相當于轉(zhuǎn)子軸被強制彎曲。發(fā)生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產(chǎn)生振動，這種情況一般發(fā)生二倍頻的現(xiàn)象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉(zhuǎn)子，也會產(chǎn)生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發(fā)生振動的頻率與轉(zhuǎn)子在某個轉(zhuǎn)速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據(jù)實際運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗，在0.3以上也可發(fā)生。（3）盡管轉(zhuǎn)速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉(zhuǎn)速升、降時，由于有摩擦振動發(fā)生和消失都有滯后現(xiàn)象。（5）振動的發(fā)生和消失時實發(fā)性的，不像臨界的出現(xiàn)是逐漸增加的。（6）振動發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉(zhuǎn)方向與運轉(zhuǎn)方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調(diào)整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調(diào)整瓦間隙。

（4）更換軸承結(jié)構(gòu)。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現(xiàn)象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側(cè)用閥門節(jié)流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉(zhuǎn)，進一步節(jié)流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統(tǒng)產(chǎn)生脈動，與振動噪聲，形成不穩(wěn)定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為喘振。

6 臨界轉(zhuǎn)速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)象是：轉(zhuǎn)速上升過程中，到達某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出現(xiàn)振動急速上升，越過此轉(zhuǎn)速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現(xiàn)，是由轉(zhuǎn)子的臨界和系統(tǒng)的共振而引起來的。應盡快越過此轉(zhuǎn)速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發(fā)生。臨界轉(zhuǎn)速（nk1）是轉(zhuǎn)子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經(jīng)在設計計算中得出，在運轉(zhuǎn)過程中已經(jīng)測量出來。用戶只要記住：小心操作即可。

7 轉(zhuǎn)軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現(xiàn)1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉(zhuǎn)子的撓性問題

每轉(zhuǎn)一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉(zhuǎn)軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區(qū)域：（1）屬于低頻范圍的回轉(zhuǎn)或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統(tǒng)的某些共振特性而產(chǎn)生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發(fā)生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產(chǎn)生凹凸或沖擊逐漸擴展發(fā)生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業(yè)，旋轉(zhuǎn)機械是我們廠的支柱產(chǎn)品。所以，旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷與分析，對于我廠產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞，產(chǎn)品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業(yè)的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉(zhuǎn)機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術(shù)水平。這個診斷和判別與醫(yī)學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經(jīng)驗，這必須有醫(yī)學上的理論基礎根據(jù)。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉(zhuǎn)機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉(zhuǎn)機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現(xiàn)實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統(tǒng)的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉(zhuǎn)動部分在轉(zhuǎn)動過程中，一定會產(chǎn)生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉(zhuǎn)動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉(zhuǎn)子的重心偏移所產(chǎn)生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉(zhuǎn)子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉(zhuǎn)角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉(zhuǎn)動時會發(fā)生振動，明顯地表現(xiàn)為1次/轉(zhuǎn)。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產(chǎn)生的離心力，迫使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生振動，其振動頻率為轉(zhuǎn)速的一次方成正比，轉(zhuǎn)速高而高，轉(zhuǎn)速低而低，這是判斷轉(zhuǎn)子由于偏心而產(chǎn)生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉(zhuǎn)子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸導熱性的影響，轉(zhuǎn)子可能會產(chǎn)生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉(zhuǎn)子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉(zhuǎn)子聯(lián)接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉(zhuǎn)子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中，也會發(fā)生振動。這相當于轉(zhuǎn)子軸被強制彎曲。發(fā)生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產(chǎn)生振動，這種情況一般發(fā)生二倍頻的現(xiàn)象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉(zhuǎn)子，也會產(chǎn)生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發(fā)生振動的頻率與轉(zhuǎn)子在某個轉(zhuǎn)速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據(jù)實際運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗，在0.3以上也可發(fā)生。（3）盡管轉(zhuǎn)速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉(zhuǎn)速升、降時，由于有摩擦振動發(fā)生和消失都有滯后現(xiàn)象。（5）振動的發(fā)生和消失時實發(fā)性的，不像臨界的出現(xiàn)是逐漸增加的。（6）振動發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉(zhuǎn)方向與運轉(zhuǎn)方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調(diào)整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調(diào)整瓦間隙。

（4）更換軸承結(jié)構(gòu)。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現(xiàn)象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側(cè)用閥門節(jié)流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉(zhuǎn)，進一步節(jié)流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統(tǒng)產(chǎn)生脈動，與振動噪聲，形成不穩(wěn)定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為喘振。

6 臨界轉(zhuǎn)速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)象是：轉(zhuǎn)速上升過程中，到達某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出現(xiàn)振動急速上升，越過此轉(zhuǎn)速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現(xiàn)，是由轉(zhuǎn)子的臨界和系統(tǒng)的共振而引起來的。應盡快越過此轉(zhuǎn)速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發(fā)生。臨界轉(zhuǎn)速（nk1）是轉(zhuǎn)子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經(jīng)在設計計算中得出，在運轉(zhuǎn)過程中已經(jīng)測量出來。用戶只要記?。盒⌒牟僮骷纯?。

7 轉(zhuǎn)軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現(xiàn)1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉(zhuǎn)子的撓性問題

每轉(zhuǎn)一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉(zhuǎn)軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區(qū)域：（1）屬于低頻范圍的回轉(zhuǎn)或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統(tǒng)的某些共振特性而產(chǎn)生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發(fā)生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產(chǎn)生凹凸或沖擊逐漸擴展發(fā)生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint

摘 要：沈鼓做為一家世界知名的鼓壓風機制造企業(yè)，旋轉(zhuǎn)機械是我們廠的支柱產(chǎn)品。所以，旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷與分析，對于我廠產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞，產(chǎn)品是否能夠讓用戶滿意，以至于企業(yè)的生存和核心競爭力，都有著致關重要的作用。作為一門獨立的學科，依靠振動分析儀對旋轉(zhuǎn)機械的異常故障進行診斷和判別，必須有較高的技術(shù)水平。這個診斷和判別與醫(yī)學上的診斷和判別是一個道理。要能夠準確地診斷和判別，要依靠大量的臨床實踐和臨床經(jīng)驗，這必須有醫(yī)學上的理論基礎根據(jù)。

關鍵詞：鼓壓風 旋轉(zhuǎn)機械 診斷 判別

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0105-01

盡管旋轉(zhuǎn)機械的故障是由機械儀表自行診斷是最終目的，但機械還是機械，它不是萬能的，現(xiàn)實的問題不能全部死搬硬套，自動診斷。系統(tǒng)的診斷只能做參考，最終診斷還需要人的大腦。人—機對話，還需要人的大腦。

下面舉幾個各種類型振動的典型例子，可以認為是固定模式的一類，可以在判斷故障時做以參考。

1 不平衡

大家知道，轉(zhuǎn)動部分在轉(zhuǎn)動過程中，一定會產(chǎn)生振動，振動是絕對的，不振動是相對的，不平衡是絕對的，平衡也是相對的。轉(zhuǎn)動部分或多或少會有殘余的不平衡量存在。這種不平衡量是由于轉(zhuǎn)子的重心偏移所產(chǎn)生的。由于重心偏移而引起離心力F=W/gεω2（W：轉(zhuǎn)子重量，kg；g：重力加速度，cm/s2；ε：偏心量；ω：回轉(zhuǎn)角速度；F：離心力）。這種情況，機械在轉(zhuǎn)動時會發(fā)生振動，明顯地表現(xiàn)為1次/轉(zhuǎn)。如是3000 r/min，振動頻率為50 Hz。這種由于偏心、不平衡產(chǎn)生的離心力，迫使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生振動，其振動頻率為轉(zhuǎn)速的一次方成正比，轉(zhuǎn)速高而高，轉(zhuǎn)速低而低，這是判斷轉(zhuǎn)子由于偏心而產(chǎn)生振動的不平衡的最簡單也是最直觀的判斷方法。

2 熱的不平衡

已在常溫下平衡好的轉(zhuǎn)子，當進入工況后，由于熱的影響溫度的上升，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸導熱性的影響，轉(zhuǎn)子可能會產(chǎn)生彎曲。這種振動可隨時間的延長而變大。也可能隨負荷的變化而改變。

3 找正同軸度的變化，而引起的不平衡振動

即使多缸的每個轉(zhuǎn)子都是完全平衡了，但當將二個或三個以上的轉(zhuǎn)子聯(lián)接在一起時，如果不能正確對中，也就是說給每個轉(zhuǎn)子重新增加了新的不平衡量，那么整個轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中，也會發(fā)生振動。這相當于轉(zhuǎn)子軸被強制彎曲。發(fā)生角不對中或端面不對中的振動，還可能是在找正對中時，對溫度梯度的影響考慮不周，預留量不合適也會產(chǎn)生振動，這種情況一般發(fā)生二倍頻的現(xiàn)象。

4 油膜振蕩問題

具有油膜的滑動軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由于滑動軸承油膜引起的自激振動，即使時完全平衡好的轉(zhuǎn)子，也會產(chǎn)生非常激烈的振動，使巴氏合金燒損。這種振動在一般的講來認為是“油膜振蕩”。油膜振蕩在實際過程中有如下特點，可以做為診斷和判別的一個基準：

（1）發(fā)生振動的頻率與轉(zhuǎn)子在某個轉(zhuǎn)速下的固有頻率相等。（2）這一振動的頻率是基頻的1/2以下，嚴格說來是0.42～0.49，但根據(jù)實際運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗，在0.3以上也可發(fā)生。（3）盡管轉(zhuǎn)速上升，但頻率特性不變（頻率不變）。（4）在轉(zhuǎn)速升、降時，由于有摩擦振動發(fā)生和消失都有滯后現(xiàn)象。（5）振動的發(fā)生和消失時實發(fā)性的，不像臨界的出現(xiàn)是逐漸增加的。（6）振動發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速提高，振動也不消失。（7）從軌跡上看，振動旋轉(zhuǎn)方向與運轉(zhuǎn)方向一致，即正進動。

處理方法：

（1）在軸承中沿圓周方向開槽，改變L/D比值。

（2）調(diào)整油溫，上升或下降。

（3）增加油壓，調(diào)整瓦間隙。

（4）更換軸承結(jié)構(gòu)。

（5）增大或減小負荷或提高軸承承載力。

5 喘振

喘振現(xiàn)象在航空上是叫“失速”。當風機出氣側(cè)用閥門節(jié)流時，阻力加大（阻力線變陡），風量就變小，對于某一流量可按照一定壓力運轉(zhuǎn)，進一步節(jié)流時，隨風量減小到風機特性曲線的右上方特性時，管路系統(tǒng)產(chǎn)生脈動，與振動噪聲，形成不穩(wěn)定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為喘振。

6 臨界轉(zhuǎn)速

在汽輪機拖動的壓縮機的啟動過程中，特別要注意一階臨界轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)象是：轉(zhuǎn)速上升過程中，到達某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出現(xiàn)振動急速上升，越過此轉(zhuǎn)速范圍后，振動又迅速回落。這種情況的出現(xiàn)，是由轉(zhuǎn)子的臨界和系統(tǒng)的共振而引起來的。應盡快越過此轉(zhuǎn)速范圍，使它一露頭就被抑制、扼殺。這樣就可避免重大事故的發(fā)生。臨界轉(zhuǎn)速（nk1）是轉(zhuǎn)子的固有頻率，改變是很困難的，制造廠已經(jīng)在設計計算中得出，在運轉(zhuǎn)過程中已經(jīng)測量出來。用戶只要記?。盒⌒牟僮骷纯伞?/p>

7 轉(zhuǎn)軸中有缺陷、裂紋時的振動

除1、2倍還有3、5…倍高次諧波外，還可以出現(xiàn)1/2、1/3、1/5倍的諧波。

8 轉(zhuǎn)子的撓性問題

每轉(zhuǎn)一周有二次正弦波變化，可激勵N振動。

9 齒輪變速箱振動

齒輪箱不僅是轉(zhuǎn)軸問題，還伴隨著齒的嚙合問題。一般講，可分為三個區(qū)域：（1）屬于低頻范圍的回轉(zhuǎn)或及其諧波。（2）屬于高頻范圍的齒輪嚙合頻率。（3）屬于高低之間的中間頻率范圍，是由于系統(tǒng)的某些共振特性而產(chǎn)生的頻譜。一般講來，僅用電渦流傳感器，往往會失去高頻信息，所以，需要用加速度傳感器來配合使用。

存在的一次成份為n×Z，搜索頻率到中間頻率發(fā)生異常，做沖擊測固有頻率。大峰值為低速的共振頻率。由于共振產(chǎn)生凹凸或沖擊逐漸擴展發(fā)生點蝕，等等。

參考文獻

[1] 馮晨，田濤.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)研究[J].電子制作，2013（14）.

[2] 王景哲.風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷技術(shù)分析[J].通訊世界，2013（18）.endprint