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旋转机械故障诊断有哪些注意事项?

标签:旋转机械故障诊断      发布日期:2021-02-03 09:39:24      浏览量:74

  旋转机械在各行各业中应用十分广泛,其中许多设备都是生产流程上重点关键设备,是企业开展设备诊断的主要对象。旋转机械是指那些主要功能是由旋转运动完成的机械,尤其是指那些转速较高的机械,如电动机、离心式压缩机、汽轮发电机组,以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵等等,都属于旋转机械范围。加强对这类设备的监测诊断,对确保设备安全高效运转、增加产量、提高产品质量、改善企业的经济效益都具有重要意义。

  在对旋转机械实施故障诊断时,应注意以下几个方面:

  一、转子特性

  转子组件是旋转机械的核心部分,它是由转轴及固装其上的各类圆形盘状零部件(如叶轮、齿轮、联轴器、轴承、带轮、平衡盘、转盘、飞轮等)所组成。由于整个转子处于高速旋转运动之中,所以对其制造、安装、调试、维护管理都有很高的要求。如果其中某个零部件出了毛病,或在某个连接配合部位发生了异常变动,就会立即引起机组强烈的振动。可以说,旋转机械的诊断主要是监测诊断转子的运行状态。

旋转机械故障诊断现场

旋转机械故障诊断现场

  从动力学角度分析,转子系统分为刚性转子和柔性转子。凡是转子运行时的转速频率低于某一阶自振频率的转子称为刚性转子,如电动机转子;转子运行转速频率高于转子本身一阶横向自振频率的转子称为柔性转子,如离心压缩机转子、燃气轮机转子。刚性转子和柔性转子在振动特征上存在着某些区别。

  二、旋转机械振动的频率特征

  旋转机械的振动信号大多数是一些周期信号、准周期信号,或平稳随机信号。旋转机械振动故障的特征有一个共同点,即它们的故障特征频率都与转子的转速有关,等于转子的回转频率(简称转频,又称工频)及其倍频或分频。因此,分析振动信号的频率与转频的关系是诊断旋转机械故障的一把钥匙。

  故障特征频率与转频的关系通常有三种情况:

  1、同步振动

  即转子振动频率等于转子转速频率或倍频。强迫振动或受迫振动多表现为同步振动。转子不平衡属于典型的同步振动,联轴器不对中一般也表现为同步振动。

  2、亚异步振动

  旋转机械中还有一类故障,其主要振动成分的频率低于转频,为转频的分数倍谐波,称为亚异步振动。这一般多属于自激振动,如滑动轴承的油膜振荡,涡轮机械的喘振等。

  3、超异步振动

  旋转机械中另有一类故障,它的振动频率高于转频,称为超异步振动,如齿轮损坏时的啮合频率,叶轮叶片振动的通过频率也属于此类。

  有些比较复杂的机器设备,如果有多个不同的零件存在异常,它们会各自产生不同的振动信号,那么我们所测得的信号可能是几种信号组成的综合信号,其频谱结构就可能包含有同步振动、亚异步振动或超异步振动等多种频率成分,需仔细辨识。

  三、获取故障信息的主要途径

  振动信号分析是诊断旋转机械的基本方法,主要从3方面获取诊断信息。

  1、振动频率分析

  旋转机械的每一种故障都有其特征频率,在现场对振动信号作频率分析是诊断旋转机械最有效的方法。旋转机械的转速频率就像一条“三八线”,把整个频段区分为亚异步振动与超异步振动两个频率区段,抓住这一点,有助于我们对故障的分析判断。

旋转机械故障诊断现场

旋转机械故障诊断现场

  2、分析振幅的方向特征

  在有些情况下(当然不是所有的场合),旋转机械不同类型的故障在振动表现上有比较明显的方向特征。所以对旋转机械的振动测量,只要条件允许,一般每个测点都应该测量水平、垂直和轴向3个方向,因为不同方向给我们提供了不同故障的信息。漏测一个方向,就可能丢失一个信息。

  3、分析振幅随转速变化的关系

  旋转机械有相当一部分故障的振动幅值与转速变化有密切的关系,所以现场测量时,在必要的时候,要尽可能创造条件,在改变转速的过程中测量机器的振幅值。

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