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      不對中故障的分析與診斷技巧
      作者:勒振檢測 發布日期:2018-12-14 11:46

        用振動法進行設備狀態監測與故障診斷時,應力求做到概念清晰、思路明確、方法得當、刻苦實踐,才能取得滿意的效果。

        一、診斷不對中故障應做到概念清晰

        1.追其不對中原因

        一是設計對中考慮不夠及計算偏差;二是安裝找正誤差和對熱態轉子不對中量考慮欠佳;三是運行操作上超負荷運行和機組保溫不良,軸系各轉子熱變形不一;四是機器基礎、底座沉降不均使對中超差和軟地腳造成對中不良;五是環境溫度變化大,機器熱變形不同。

        2.辨其不對中形式

        軸頸在軸承中偏斜稱軸承不對中;用聯軸器連接的轉子不處在同一直線上稱軸系不對中;軸系不對中可分為平行不對中、角度不對中、綜合不對中。

        3.熟知不對中特征

        軸系不對中本身不會產生振動,主要影響到油膜性能和阻尼,在轉子不平衡時,由于軸承不對中對不平衡力的反作用,會出現工頻振動;當其不對中過大時,有可能使轉子失穩或產生碰摩,在一定條件下會出現高次諧波振動(負荷大時)或引起油膜渦動進而導致油膜振蕩(負荷輕時)。而軸系不對中將導致軸向、徑向交變力,引起其振動特征頻率為轉子工頻的軸向振動和2倍頻分量的徑向振動。對于齒式聯軸器,平行不對中時產生以軸向為主的振動,角度不對中及綜合不對中時和剛性聯軸器不對中一樣,會產生徑向振動和軸向振動。

        

       

        二、診斷不對中故障務必思路明確

        1.測軸振動與測機殼(軸承座)的選擇

        因故障時轉子振動的變化比軸承座敏感,故用電渦流位移傳感器測軸振動是首選,不具備條件時,可用速度(或加速度)傳感器測量機殼(軸承座)的振動。

        2.分析頻帶的選擇

        因不平衡、不對中故障均發生在低頻帶,故應根據機組轉子轉速選分析頻帶為1kHz或500Hz以下為宜。

        3.測量參數的選擇

        位移d、速度v、加速度a是描述振動幅值大小的三個參數,由于位移參數對100Hz以下的低頻信號敏感,速度參數對1kHz以下的低頻信號敏感,加速度參數對1 kHz以上的高頻信號敏感,故不對中應選位移或速度參數。

        4.診斷標準與參考圖譜的選擇

        在排除存在其他故障的情況下,根據機組類別和儀器功能進行選擇;做簡易診斷可選絕對、相對、類比三種標準之一,在此基礎上再選機組正常時的圖譜或不對中故障圖譜作為參考圖譜,用實測分析圖譜與之對比作出精密診斷。

        三、診斷不對中故障力求方法得當

        進行機組的故障診斷時,在熟知其故障振動機理的基礎上,辨清各故障之間的區別與聯系,以求在眾多的信號分析譜圖中,尋找與不對中故障對應的特征信息。診斷不對中故障,可用時域波形圖、幅值(功率)譜、相位譜、軸心軌跡(或提純的)、全息譜、級聯圖來識別。分別有如下一些表現形式。

        1.時域波形為1X、2X疊加的M形波形。

        2.幅值、功率譜上2X分量大,常伴有1X及高次諧波;當不對中比較嚴重時,會出現準確的分頻X12、X13及調制和差頻成分1X、3X。

        3.軸線平行不對中的振動頻率有明顯的2X特征,而相位是基頻的2倍;角度不對中的振動頻率具有徑向2X特征,激振力振幅對轉速敏感;綜合不對中特征頻率為2X,激振力幅與不對中量成正比,且隨轉速升高而加大;聯軸器同側相互垂直的兩個方向上,2X相位差是基頻的2倍。

        4.在聯軸器兩側同一方向的相位差:在平行不對中時為0°,角度不對中時為180°,綜合不對中時為0°~180°。

        5.振動方向上:平行不對中主要以軸向為主,角度不對中和綜合不對中時徑向、軸向均較大。

        6.軸心軌跡呈雙環橢圓,提純軸心軌跡呈香蕉形或8字形;其進動方向為正進動。

        7.全息譜上2X、4X橢圓較扁,且兩者長軸近似垂直。

        8.振動隨轉速、負荷變化明顯;油溫、介質溫度變化有影響;但不隨壓力、流量變化。

        四、實踐

        現以汽輪發電機組故障診斷為例,介紹上述不對中故障的分析與診斷基本原則的實踐。

        根據機組結構和運行狀態進行分析

        大型機組常見振動故障類型有:齒輪和滾動軸承損傷、不平衡、不對中、軸彎曲、軸裂紋、支承聯接松動、動靜碰摩、軸配合失效、油膜渦動、油膜振蕩、旋轉失速、喘振等。因該機組是滑動軸承支承的轉子,故不存在滾動軸承損傷故障;由于機組振動呈逐步平緩上升趨勢,依據此振動形式和特征及機組情況,可排除原始不平衡、突發不平衡、軸彎曲、軸裂紋、軸配合失效、油膜振蕩、旋轉失速、喘振故障的產生。

        選用電渦流位移傳感器(水平、垂直、鑒相)測機組軸的振動。鑒于機組轉子轉速為3000r/min (50Hz ),故選分析頻帶為500Hz以下。由初步分析知,該機組可能發生的故障是漸變不平衡、不對中、支承聯接松動、動靜碰摩、油膜渦動,而這些故障均與轉子工頻(50Hz)、半頻或倍頻等低頻成分相關,且因電渦流位移傳感器本身輸出的是位移參數,故選位移參數作為測量參數。在此基礎上,選表1作為振動評價標準,并以機組正常時的圖譜作為參考圖譜,用當時所測圖譜與其進行對比分析診斷,以確診機組的故障類型。

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