不对中故障的分析与诊断技巧

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.不对中故障的分析与诊断技巧王殿武 张敬伟 摘要 从追其不对中原因，辫其不对中形式，熟知不对中特征来谈不对中故障分析与诊断的基本原则，并以诊断实例进行说明，指出不断实践是提高监测效果和诊断水平的途径之一。关键词 不对中 分析 诊断中图分类号 TB53 文献标识码 B用用振动法法进行设设备状态态监测与与故障诊诊断时，应应力求做做到概念念清晰、思思路明确确、方法法得当、刻刻苦实践践，才能能取得满满意的效效果。 一、诊诊断不对对中故障障应做到到概念清清晰11追其其不

2、对中中原因 一是设设计对中中考虑不不够及计计算偏差差；二是是安装找找正误差差和对热热态转子子不对中中量考虑虑欠佳；三是运运行操作作上超负负荷运行行和机组组保温不不良，轴轴系各转转子热变变形不一一；四是是机器基基础、底底座沉降降不均使使对中超超差和软软地脚造造成对中中不良；五是环环境温度度变化大大，机器器热变形形不同。2辨其不对中形式 轴颈在轴承中偏斜称轴承不对中；用联轴器连接的转子不处在同一直线上称轴系不对中；轴系不对中可分为平行不对中、角度不对中、综合不对中。 3熟知不对中特征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

3、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。二、诊断不对中故障务必思路明确 1测轴振动与测机壳（轴承座）的选择 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首选，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

4、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；做简易诊断可选绝对、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

5、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

6、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0180。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。中国铝业河南分公司热力厂的汽轮发电机组，正常运行时各测点振值较小，2003年8月

7、初以来，振动呈逐步平缓上升趋势。为避免设备运行状态恶化，需查找故障源消除异常振动，因此，于9月16日对该机组按图1所示测点进行了监测分析诊断。1根根据机组组结构和和运行状状态进行行分析大型机机组常见见振动故故障类型型有：齿齿轮和滚滚动轴承承损伤、不不平衡、不不对中、轴轴弯曲、轴轴裂纹、支支承联接接松动、动动静碰摩摩、轴配配合失效效、油膜膜涡动、油油膜振荡荡、旋转转失速、喘喘振等。因因该机组组是滑动动轴承支支承的转转子，故故不存在在滚动轴轴承损伤伤故障；由于机机组振动动呈逐步步平缓上上升趋势势，依据据此振动动形式和和特征及及机组情情况，可可排除原原始不平平衡、突突发不平平衡、轴轴弯曲、轴轴裂纹、

8、轴轴配合失失效、油油膜振荡荡、旋转转失速、喘喘振故障障的产生生。 表1 汽轮轮机发电电机组转转轴振动动标准（双双振幅）m 选选用电涡涡流位移移传感器器（水平平、垂直直、鉴相相）测机机组轴的的振动。鉴鉴于机组组转子转转速为330000r/mmin (500Hz )，故故选分析析频带为为5000Hz以以下。由由初步分分析知，该该机组可可能发生生的故障障是渐变变不平衡衡、不对对中、支支承联接接松动、动动静碰摩摩、油膜膜涡动，而而这些故故障均与与转子工工频（550Hzz）、半半频或倍倍频等低低频成分分相关，且且因电涡涡流位移移传感器器本身输输出的是是位移参参数，故故选位移移参数作作为测量量参数。在在此

9、基础础上，选选表1作作为振动动评价标标准，并并以机组组正常时时的图谱谱作为参参考图谱谱，用当当时所测测图谱与与其进行行对比分分析诊断断，以确确诊机组组的故障障类型。 2根据机组信号各谱图呈现的故障对应特征来识别故障经监测对比分析，机组各测点的振值较正常时有所增大，尤其是测点3,测点4的振值增大较多；鉴于测点3处振值占首位，因此，选测点3的振动信号进行对比分析诊断。由图2和图3的时域波形对比可知：机组正常时，垂直方向和水平方向上均呈现出平稳的等幅正弦波；其通频双振幅值，垂直方向上为28m，水平方向上为38m，均属表1振动标准“良好”。而机组异常时，垂直、水平两方向上的波形均发生畸变，尤其在水平方

10、向上呈现出明显的工频、2倍频迭加的“M”形波形；其通频双振幅值，垂直方向上为42m，水平方向上为64m，且已超过表1振动标准的“良好”，其振值是正常时的1.7倍。由此可初步判断为转子不对中故障。 由图4和图图5的幅幅值谱对对比可知知：机组组正常时时，垂直直、水平平方向上上均以工工频能量量为主，分分别为221mm、300m；2倍频频能量很很小，分分别为77m 、122m，没没出现高高次谐波波。机组组异常时时，垂直直、水平平两方向向上工频频能量有有所增加加，但22倍频能能量显著著增大，垂垂直方向向上为115mm，是正正常时的的2倍，水水平方向向为366m，是是正常时时的3倍倍，且出出现了较较小的高

11、高次谐波波。由以以工频能能量为主主，2倍倍频成分分显著增增大且有有较小高高次谐波波之特征征，因而而可进一一步推断断为转子子不对中中故障。 由图6和图图7的仿仿真鉴相相轴心轨轨迹图对对比可知知：机组组正常时时，其轴轴心轨迹迹是一个个较为稳稳定的规规则椭圆圆。而机机组异常常时，轴轴心轨迹迹图畸变变为被损损伤的香香蕉形。由由此也充充分表明明是转子子不对中中故障。依据据测点33靠近联联轴器轴轴承处，具具有振动动较大特特征，也也符合转转子不对对中故障障的规律律性，综综合上述述各谱图图分析，可可推知机机组发生生的不是是渐变不不平衡、支支承联接接松动、动动静碰摩摩、油膜膜涡动故故障。参参照不对对中故障障振动

12、信信号特征征，最终终诊断为为汽轮发发电机组组产生了了稍为明明显的转转子不对对中故障障，但不不严重。鉴鉴于其振振值未接接近报誓誓值且转转子振动动是平缓缓渐变的的，不会会突然造造成机器器损坏，建建议对机机组加强强监测，在在振动双双峰值未未达到报报替值以以前，不不必停车车检修，但但当达到到其报警警值后应应及时进进行对中中处理。在在计划检检修期前前的几个个月内，机机组运转转无事故故发生。机机组运转转至计划划检修期期后进行行了对中中处理，其其振值降降到“良良好”标标准以内内，事实实充分表表明此诊诊断结论论正确。参考文献 1 盛兆顺顺，尹琦琦岭设设备状态态监测与与故障诊诊断技术术及应用用化学学工业出出版社，220033，6 2 陈大禧禧，朱铁铁光大大型回转转机械诊诊断现场场实用技技术机机械工业业出版社社，20002，9