第6章旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷本章主要介紹以下內(nèi)容：旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)及故障概論；旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷信息表達(dá)和分析；旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的簡易診斷方法；旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的精密診斷原理及典型故障分析；現(xiàn)場(chǎng)平衡技術(shù)。6-1旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)及故障概論旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心----轉(zhuǎn)軸組件，它包括：轉(zhuǎn)子、軸、齒輪傳動(dòng)件、葉輪、聯(lián)軸器；滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承；支座、定子、機(jī)座；密封、密封裝置。6-1-1轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)和轉(zhuǎn)子故障間的關(guān)系1、機(jī)械設(shè)備振動(dòng)特點(diǎn)振動(dòng)存在的廣泛性振動(dòng)監(jiān)測(cè)的有效性振動(dòng)的可識(shí)別性振動(dòng)識(shí)別的復(fù)雜性----振動(dòng)特性受系統(tǒng)、故障的影響（系統(tǒng)固有特性不同、故障激勵(lì)傳遞通道不同、測(cè)點(diǎn)不同及其傳遞通道不同等）。設(shè)系統(tǒng)為定常線性系統(tǒng)，其輸入為x(t),輸出為y(t)，其拉氏變換為X（s）,Y（s）其中s=+i為復(fù)變量。則可定義：H(s)=Y（s）/X（s）6-1為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，用以描述系統(tǒng)的特性。由于傅氏變換只是拉氏變換的一種特例（=0時(shí)，s=i）。這時(shí)H(s)=H（i）稱為系統(tǒng)的頻響系數(shù)。由于FFT運(yùn)算很方便，故常用H（i）代替H(s)，這時(shí)系統(tǒng)特性可表示為H(i)=Y（i）/X（i）6-2由此可得：Y（i）=H(i)X（i）6-3式6-3為圖6-1的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，它表明設(shè)備的振動(dòng)現(xiàn)象由故障激勵(lì)和系統(tǒng)特性所共同決定。6-1-2轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子振動(dòng)和轉(zhuǎn)子故障的分類1、振動(dòng)分類：橫向振動(dòng)----振動(dòng)發(fā)生在包括轉(zhuǎn)軸的橫向xoy平面內(nèi)，大多數(shù)故障所激發(fā)的振動(dòng)為此類振動(dòng)；軸向振動(dòng)----振動(dòng)發(fā)生在轉(zhuǎn)軸軸線z方向上，某些故障如不對(duì)中將會(huì)激發(fā)軸向振動(dòng)；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)----沿轉(zhuǎn)軸軸線發(fā)生的扭振，多盤轉(zhuǎn)子的柔性軸將會(huì)產(chǎn)生扭振。yxz0圖6-2最簡單的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)2、系統(tǒng)分類----以臨界轉(zhuǎn)速分類⑴剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)----工作轉(zhuǎn)速在一階臨界轉(zhuǎn)速以下的系統(tǒng)。一階臨界轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有多個(gè)自振頻率，當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸增大到橫向振動(dòng)的一階自振頻率時(shí)，將發(fā)生一階共振，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為一階臨界轉(zhuǎn)速。判別依據(jù)：一般工作頻率<100Hz的機(jī)械系統(tǒng)屬于剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般采用滾動(dòng)軸承。同步振動(dòng)：工作頻率=激振頻率。強(qiáng)迫振動(dòng)：對(duì)線性系統(tǒng)，在周期激振下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。⑵柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)----工作轉(zhuǎn)速在一階臨界轉(zhuǎn)速以上的系統(tǒng)判別依據(jù)：一般工作頻率>100Hz的機(jī)械系統(tǒng)屬于柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。振動(dòng)特點(diǎn)：振動(dòng)頻率（自激振動(dòng)）<工作頻率，并與一階橫向自振頻率有關(guān)。自激振動(dòng)：振動(dòng)過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部不斷有能量輸入而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象，在設(shè)備診斷中又稱為亞同步振動(dòng)。3、故障分類圖6-3旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障分類6-2-1波形分析法波形分析法是通過觀察振動(dòng)波形的特征來獲取診斷信息。振動(dòng)波形：振動(dòng)位移、速度或加速度隨時(shí)間變化的曲線。與同步振動(dòng)有關(guān)的各種故障所激發(fā)的振動(dòng)都屬于周期函數(shù)，其基本成分是以基頻（工作頻率）成分為主及若干高次諧波函數(shù)再附加隨機(jī)噪聲所組成，如圖6-4所示。例1：對(duì)圖6-4曲線經(jīng)平滑處理后的振動(dòng)波形，如圖6-5所示。若其頻率f=1/T與轉(zhuǎn)子的工作頻率相等，則可初步判定振動(dòng)與不平衡有關(guān)。x(t)to圖6-5經(jīng)平滑處理后的振動(dòng)波形T例2：圖6-6所示曲線為徑向點(diǎn)觸摩擦故障表現(xiàn)的“截頭余弦”曲線，采用時(shí)域波形直接觀察的方法可獲得十分清晰的效果。x(t)t0圖6-6徑向點(diǎn)觸摩擦?xí)r的振動(dòng)波形6-2-2頻譜分析法1、頻譜分析的類型幅值譜與相位譜振動(dòng)信號(hào)的x(t)付氏變換：

應(yīng)用廣泛，可提供兩方面信息：信號(hào)的頻率及其諧波分量的組成分量中那些成分的幅值最為突出圖6-7為一臺(tái)透平壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的幅值譜m0f(Hz)圖6-7幅值譜fr2fr3fr4fr5fr6fr7fr8fr9fr階比幅值譜----將頻譜圖的頻率軸改為工作頻率的倍數(shù)來表示，提供與圖6-7相同的信息，如圖6-8所示。m0f/fr圖6-8階比幅值譜12

3

45

6

7

8

92、頻譜分析方法頻譜的最基本信息：譜峰的高低和頻率特征分析方法：譜圖分段：<fr區(qū)、fr區(qū)、>fr區(qū)不同位置（水平、垂直）的頻譜圖對(duì)比不同地點(diǎn)的譜圖差別6-2-3軸心軌跡分析法

軸心軌跡----轉(zhuǎn)子軸心點(diǎn)相對(duì)于軸承座運(yùn)動(dòng)而形成的軌跡。軸心軌跡的測(cè)量x放大器高通濾波器放大器高通濾波器軸承間隙軸心軌跡Y向渦流傳感器x向渦流傳感器y圖6-10軸心軌跡的測(cè)試（1）軸心軌跡的形狀

軸心軌跡的形狀與機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及發(fā)生故障的類型有密切關(guān)系，以下是幾種典型故障的軸心軌跡。不平衡----軸心軌跡理論上為圓形，但由于軸承油膜剛度在x,y方向上的差別，以及其它因素的影響，實(shí)際上為一橢圓。圖6-11為汽輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過程中基頻分量的仿真軸心軌跡圖。橢圓長軸傾角的變化主要是受到啟動(dòng)過程中溫度升高所致。abcdefghij圖6-11發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過程基頻軸心軌跡亞同步振動(dòng)圖6-13的內(nèi)“8”字形為典型的半速渦動(dòng)的軸心軌跡。由于渦動(dòng)頻率并非恰為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的一半，所以渦動(dòng)軌跡并不完全重復(fù)。大多數(shù)亞同步自激振動(dòng)的軸心軌跡都有上述特征。圖6-13油膜渦動(dòng)時(shí)的仿真軌跡轉(zhuǎn)子與靜止部件的碰撞和摩擦圖6-14為轉(zhuǎn)子與靜止部件產(chǎn)生不同程度的碰撞和摩擦?xí)r的軸心軌跡。圖6-14碰撞彈回的摩擦軌跡abcd（2）軸心軌跡的旋轉(zhuǎn)方向正向進(jìn)動(dòng)（軸轉(zhuǎn)向與軸心軌跡轉(zhuǎn)向一致）----例如：轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、油膜失穩(wěn)產(chǎn)生的亞同步渦動(dòng)、內(nèi)摩擦激發(fā)的渦動(dòng)等均為正向進(jìn)動(dòng)。絕大多數(shù)為正向進(jìn)動(dòng)。逆向進(jìn)動(dòng)（軸轉(zhuǎn)向與軸心軌跡轉(zhuǎn)向相反）----干摩擦等少數(shù)情況下發(fā)生。6-2-4轉(zhuǎn)速跟蹤分析方法----瞬態(tài)分析方法1、奈奎斯特（Nyquist）圖和波德圖(Bode)定義：起停車的每個(gè)轉(zhuǎn)速瞬間，取振動(dòng)信號(hào)的基頻分量的幅值為極坐標(biāo)的模，其基準(zhǔn)相位角為幅角，而構(gòu)成極坐標(biāo)平面上的一個(gè)點(diǎn)，這些形成極坐標(biāo)曲線稱為奈奎斯特圖。將各轉(zhuǎn)速下的基頻分量的幅值和基準(zhǔn)相位角分別繪制在轉(zhuǎn)速—幅值、轉(zhuǎn)速—相位兩個(gè)直角對(duì)數(shù)坐標(biāo)系的圖上，稱為波德圖。Nyquist圖和Bode圖用于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)（臨界轉(zhuǎn)速、阻尼等）性質(zhì)和系統(tǒng)故障的預(yù)測(cè)。基頻分量的基準(zhǔn)相位角的定義和求出圖6-15基準(zhǔn)相位角的測(cè)定x1(t)02frtxk(t)02frtx(t)02frtk1

1kp相位傳感器凹槽計(jì)時(shí)起點(diǎn)p轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)相位角：

p=2frt0式中：

fr—旋轉(zhuǎn)頻率，t0—轉(zhuǎn)過p所需時(shí)間?；l分量的基準(zhǔn)相位角：

1=1+p式中：1為基頻分量相位角K階分量的基準(zhǔn)相位角

k=k+2kfrt0=k+kp奈奎斯特圖和波德圖圖6-16奈奎斯特圖003006009001200150018002100240027000.130003300旋轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)順時(shí)針方向極坐標(biāo)速度增加0.0750.050.0253000r/min2000r/min3750r/min4000r/min5000r/min6000r/min7000r/min10000r/min123456710234009001800振幅相位滯后圖6-17波德圖—幅頻相頻圖轉(zhuǎn)速（r/min）上述兩圖可用于區(qū)分不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響。兩種圖形所攜帶的診斷信息基本相同，僅是表現(xiàn)形式不同，具體如下：圖中描述了在整個(gè)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)不平衡激勵(lì)的響應(yīng)變化情況；根據(jù)圖中的共振峰或最大向徑可以確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速；根據(jù)共振峰的高度可以導(dǎo)出系統(tǒng)的阻尼值；根據(jù)低轉(zhuǎn)速下的幅值和相位可以確定軸的彎曲程度。例如圖6-16中170度處的12.7m大小的慢滾動(dòng)向量就是由彎軸引起的。2、瀑布圖和坎貝爾（Compbell）圖瀑布圖是將振動(dòng)信號(hào)的功率譜或幅值譜隨著轉(zhuǎn)速的變化疊置而成的三維譜圖.它可以顯示各種諧波成分譜圖隨著轉(zhuǎn)速變化的情況，如圖6-18所示.坎貝爾圖如圖6-19所示,其中橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速,縱坐標(biāo)為頻率,斜線為各倍頻分量的階次比(f/fr),而分量的振幅則用圓圈的大小來表示,它與瀑布圖提供共同的信息,但不如瀑布圖形象.瀑布圖同樣坎貝爾圖的共同缺點(diǎn)是沒有提供相位信息.圖6-18由機(jī)器在不同轉(zhuǎn)速下的功率譜疊置成的瀑布圖頻率分量轉(zhuǎn)速0圖6-19坎貝爾圖實(shí)例1000200030004000n(r/min)87654321141312111096005004003002001000f(Hz)6-2-5統(tǒng)計(jì)分析方法----量化處理方法量化指標(biāo)=診斷指標(biāo)可直接從振動(dòng)參數(shù)獲取，也可從波形曲線或頻譜圖中獲取。在簡易診斷中可用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在精密診斷中可組成特征向量進(jìn)行模式識(shí)別。1、振動(dòng)峰峰值（p-p值）常用的峰-峰值為位移xp-p值和加速度的峰-峰ap-p值，它可以從一般的測(cè)振儀中讀出。

用于汽輪機(jī)、壓縮機(jī)初步狀態(tài)評(píng)判。x(t)t0圖6-20峰-峰值的測(cè)量方法xp-p2、振動(dòng)烈度（振動(dòng)速度的均方根）Arms3、無量綱指標(biāo)波形指標(biāo)：峰值指標(biāo)：脈沖指標(biāo)：裕度指標(biāo)：4、根據(jù)功率譜圖Sx(f)導(dǎo)出的一些診斷指標(biāo)譜圖的均方值MS譜圖的重心C譜圖的峰值指標(biāo)R譜圖的方差實(shí)踐證明：MS，C，R用于描述譜圖主峰的位置，V用于描述譜圖能量分布的分散程度。6-2-6診斷信息研究的新發(fā)展

如何全面地從信號(hào)中提取診斷信息并以更直觀醒目的形式進(jìn)行表達(dá)是信號(hào)處理技術(shù)的主要任務(wù)之一。近年來在這方面取得了新方法為全息譜及全息瀑布圖的分析方法。1、二維全息譜及其應(yīng)用前述一些分析存在的不足：如譜分析法是幅值譜和相位譜分離，垂直方向和水平方向分別考慮，很難形成統(tǒng)一的、比較形象的圖象。又如當(dāng)振動(dòng)比較復(fù)雜時(shí)，軸心軌跡雖然是兩個(gè)方向的合成的結(jié)果，但也難反映振動(dòng)的特點(diǎn)和故障的原因。二維全息譜：對(duì)轉(zhuǎn)子的某一支承面的垂直、水平方向的振動(dòng)信號(hào)作FFT后，可從幅值譜、相位譜中提取各主要頻率分量的幅值和相位，然后做復(fù)合處理，可得各頻率分量對(duì)應(yīng)的振動(dòng)軌跡，并將其按順序排列在一長譜圖上，得一張二維全息譜。優(yōu)點(diǎn)：反映了兩個(gè)方向振動(dòng)的信號(hào)幅值及它們之間的相位關(guān)系。i<1X1X2X3X4X圖6-21二維全息譜的一般形狀f2、三維全息譜將n個(gè)支承截面的二維全息圖中某一階的振動(dòng)分量的圖形同時(shí)顯示在一張圖上，則構(gòu)成立體的三維全息圖。如圖6-22所示。圖6-22氮壓縮機(jī)組基頻振動(dòng)三維全息譜3、全息瀑布圖將二維全息譜按轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行疊置，構(gòu)成全息瀑布圖，表示轉(zhuǎn)子某一支承截面的振動(dòng)信號(hào)各組成分量的幅值和相位跟蹤轉(zhuǎn)速變化的狀況它將有效揭示轉(zhuǎn)子起停過程中的振動(dòng)特征，如圖6-23所示。31.2462.4693.74124.99156.24187.49218.74f(Hz)301727832373216719331699149412891142900791n(r/min)圖6-2350MW汽輪機(jī)全息瀑布圖（停車過程）6-3旋轉(zhuǎn)機(jī)械的簡易診斷方法簡易診斷方法是采用一些便攜式測(cè)振儀拾取信號(hào)，并直接由信號(hào)的某些參數(shù)或統(tǒng)計(jì)量構(gòu)成診斷指標(biāo)，根據(jù)對(duì)診斷指標(biāo)的分析以判定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是正?；蚴钱惓！１竟?jié)主要介紹以下內(nèi)容：振動(dòng)信號(hào)的測(cè)定簡易診斷方法原理簡易診斷方法應(yīng)用舉例6-3-1振動(dòng)信號(hào)的測(cè)定正確選澤測(cè)定方式和參數(shù)方式：在線、離線；參數(shù)：低頻范圍（10~100Hz）----位移（xp-p,xp,xrms等）中頻范圍（10~1000Hz）----速度（Vrms振動(dòng)烈度等）高頻范圍（>1kHz）----加速度（arms,ap等）2、合理布置測(cè)點(diǎn)主要測(cè)點(diǎn)布置測(cè)軸承的振動(dòng)（絕對(duì)值）：測(cè)量時(shí)采用速度或加速度傳感器，要同時(shí)把測(cè)點(diǎn)布置在垂直Y、水平X和軸向Z三個(gè)方向上進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于監(jiān)測(cè)引起同步振動(dòng)的一些故障，如不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)等常采用這種布置。測(cè)軸位移（相對(duì)值）：測(cè)量時(shí)采用電渦流位移傳感器。一般，測(cè)點(diǎn)布置在垂直（V）和水平（H）兩個(gè)方向上，或450互成垂直的方向上。必要時(shí)也在軸向（A）布置測(cè)點(diǎn)。對(duì)于監(jiān)測(cè)引起亞同步振動(dòng)的一些故障，如半速渦動(dòng)、油膜振蕩以及旋轉(zhuǎn)失速、喘振等常采用這種布置方式。輔助測(cè)點(diǎn)布置對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，還必要根據(jù)具體情況增加輔助測(cè)點(diǎn)來全面反映所有的診斷信息。如壓縮機(jī)的增速箱或網(wǎng)管系統(tǒng)的振動(dòng)、風(fēng)機(jī)機(jī)殼的振動(dòng)、基礎(chǔ)的共振等，一般可布置在機(jī)殼、箱體、基礎(chǔ)等部位。3)注意事項(xiàng)為了保證所測(cè)數(shù)據(jù)的可比性，在測(cè)定數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：每次測(cè)量要在同一測(cè)點(diǎn)、每次測(cè)量機(jī)器工況相同、每次測(cè)量所使用的儀器、傳感器及測(cè)量方法相同。3、選定合適的測(cè)定周期測(cè)定周期為每次采集信號(hào)的間隔時(shí)間，它與機(jī)械的類型及故障發(fā)展的速度有關(guān)。例如對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的與亞同步振動(dòng)有關(guān)的故障應(yīng)保持較短的測(cè)定周期，而一般低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械或與磨損有關(guān)的故障，則采用較長的測(cè)定周期，但一發(fā)現(xiàn)故障進(jìn)程較快時(shí)，就應(yīng)縮短測(cè)定周期。高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械（壓縮機(jī)、透平機(jī)等）每周測(cè)定；一般旋轉(zhuǎn)機(jī)械（風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床）每月測(cè)定。6-3-2簡易診斷方法原理

統(tǒng)計(jì)分析法和劣化趨勢(shì)圖按規(guī)定周期，將測(cè)定數(shù)據(jù)（統(tǒng)計(jì)量）按時(shí)間順序排列，可得劣化趨勢(shì)圖，由此識(shí)別和預(yù)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)。t0紅區(qū)R黃區(qū)Y綠區(qū)G劣化程度圖6-24劣化趨勢(shì)圖2、簡易診斷判別標(biāo)準(zhǔn)的制定絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)----將測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值比較來判斷設(shè)備狀態(tài)。絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有國際ISO標(biāo)準(zhǔn)德國VDI2056標(biāo)準(zhǔn)英國BS4175標(biāo)準(zhǔn)中國風(fēng)機(jī)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/TQ334-87、JB/TQ433-85等）加拿大CAD/MS/NVSH107標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)----將正常值作為初值，實(shí)測(cè)值為初值的倍數(shù)作為閥值判斷。類比標(biāo)準(zhǔn)----同類型測(cè)試值比較，倍數(shù)為閥值。各類標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先順序----

絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)>相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)>類比標(biāo)準(zhǔn)6-3-3簡易診斷方法舉例----壓縮機(jī)的簡易診斷1、設(shè)備簡圖及測(cè)點(diǎn)布置：某化工廠一臺(tái)大型合成壓縮機(jī)，由低壓缸、中壓缸及高壓缸組成，并由蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡圖及測(cè)點(diǎn)布置如圖6-25所示。各測(cè)點(diǎn)處均裝有本特利公司的Bently5000系列渦流式位移傳感器。12734568低壓缸透平中壓缸高壓缸圖6-25合成氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖及測(cè)點(diǎn)布置2、故障簡況1989年12月發(fā)現(xiàn)中壓缸進(jìn)口端測(cè)點(diǎn)4的表頭顯示的軸振動(dòng)逐漸由19m增至65m，已超過本機(jī)預(yù)設(shè)計(jì)報(bào)警值38m，而跳車停機(jī)?；謴?fù)生產(chǎn)后，軸振動(dòng)繼續(xù)上升至93m，12月底達(dá)滿量程127m。操作人員感到極大威脅，但又不能貿(mào)然決定停機(jī)（停機(jī)每日損失70萬元）。因此決定采用Vm-63便攜式振動(dòng)計(jì)，用簡易診斷方法監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)是否繼續(xù)惡化，以便進(jìn)一步采取對(duì)策。3、監(jiān)測(cè)方法振動(dòng)計(jì)主要用于測(cè)量軸承的絕對(duì)振動(dòng)，單因測(cè)點(diǎn)4的軸承位于機(jī)殼筒體內(nèi)部，與筒體之間還有一環(huán)形空腔，不能直接測(cè)試軸承振動(dòng)，因此改用中壓缸進(jìn)口端作為測(cè)點(diǎn)，來代替測(cè)點(diǎn)4，測(cè)定參數(shù)為Vrms及xp-p，并分別測(cè)試垂直（V）和水平（H）兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)。4、趨勢(shì)圖分析圖6-26為1989年12月底至1991年6月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Vrms及xp-p值的劣勢(shì)趨勢(shì)圖。參照ISO-2372標(biāo)準(zhǔn)及本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將危險(xiǎn)閥值定為Vrms=3mm/s及xp-p=10m，根據(jù)Bently5000表頭數(shù)據(jù)表明，中壓缸肯定處于異常狀態(tài)。但由監(jiān)測(cè)趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)，測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)基本保持穩(wěn)定，而未超出給定的域值。因此直到1991年8月大修時(shí)才停機(jī)檢查，為國家節(jié)約了大量的財(cái)富。振動(dòng)速度值（RMS）（mm/s）振動(dòng)位移值（P-P）（,m）(b)振動(dòng)位移垂直方向水平方向t089.12.2612.27283090..1.31.691011123~6月024681012(a)振動(dòng)速度垂直方向水平方向t089.12.2612.27283090..1.31.691011123~6月0123圖6-26中壓缸測(cè)點(diǎn)4振動(dòng)值趨勢(shì)圖5、檢修結(jié)果及故障原因分析

1991年8月大修拆機(jī)檢查結(jié)果為中壓缸止推軸承推力盤磨損，副推力瓦基環(huán)碎裂，因而引起振動(dòng)。此外還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子與隔板摩擦造成轉(zhuǎn)子失衡而加劇了振動(dòng)。6-4旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的精密診斷原理及典型故障分析next本節(jié)主要介紹以下內(nèi)容：旋轉(zhuǎn)機(jī)械的精密診斷原理旋轉(zhuǎn)機(jī)械的典型故障分析6-4-1旋轉(zhuǎn)機(jī)械的精密診斷原理本小節(jié)主要介紹以下內(nèi)容：兩種診斷原理比較模式識(shí)別方法原理模式識(shí)別方法1、兩種診斷原理比較信號(hào)源信號(hào)采集及記錄傳感器精密診斷簡易診斷統(tǒng)計(jì)量閥值趨勢(shì)圖正常狀態(tài)或異常狀態(tài)診斷決策狀態(tài)識(shí)別信號(hào)分析典型故障的振動(dòng)特征振動(dòng)特征故障的類型、原因、部位等模式識(shí)別圖6-27簡易診斷與精密診斷過程比較2、模式識(shí)別方法原理模式識(shí)別：把待檢模式Xt與k種典型故障模式Xi（i=1,2,3,…,k）進(jìn)行比較、分類的方法，其方法原理如圖6-28所示。待檢模式Xt典型模式X1典型模式X2典型模式X3典型模式Xk模式識(shí)別（比較、分類）圖6-28模式識(shí)別方法原理3、模式識(shí)別方法----其理論基礎(chǔ)是聚類分析法直接觀察法（經(jīng)驗(yàn)法）：將待檢模式的特征與典型模式的特征進(jìn)行直觀比較、分析后進(jìn)行分類。計(jì)算機(jī)輔助診斷法：有時(shí)序診斷法、模糊診斷法、灰色系統(tǒng)診斷法等，解決模式邊界不太清晰問題。計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別法：又稱診斷專家系統(tǒng)。由專家知識(shí)、各種故障全部診斷信息組成知識(shí)庫，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別和診斷的方法。6-4-2旋轉(zhuǎn)機(jī)械的典型故障分析本小節(jié)主要介紹以下內(nèi)容：轉(zhuǎn)子不平衡（失穩(wěn)）轉(zhuǎn)子不對(duì)中基座或裝配松動(dòng)油膜失穩(wěn)引起的故障----油膜渦動(dòng)及油膜振蕩流體機(jī)械工況失穩(wěn)引起的故障----旋轉(zhuǎn)失速和喘振1、轉(zhuǎn)子不平衡（失穩(wěn)）轉(zhuǎn)子不平衡原因分析：材質(zhì)不均、安裝不良、配合松動(dòng)、軸變形、零件磨損、斷裂等。轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)分析：如圖6-29所示單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由于質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心不重合而產(chǎn)生不平衡。F（t）te

c（a）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)MFsinty(t)ck(b)振動(dòng)模型圖6-29轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及其振動(dòng)模型設(shè)：偏心距e，轉(zhuǎn)子質(zhì)量M，軸剛度k，阻尼系數(shù)c，轉(zhuǎn)速n（r/min）,角速度=2n/60,離心力F=Me2,分解為兩方向的力為：H（）----幅頻響應(yīng)函數(shù)，表示振幅Y隨頻率比/n的變化而變化的放大系數(shù)，當(dāng)/n

1時(shí)出現(xiàn)共振峰；（）---相頻響應(yīng)函數(shù)，表示1時(shí)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)。轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)特征頻率特征：激振頻率單一=旋轉(zhuǎn)頻率相位特征：工作頻率下相位穩(wěn)定轉(zhuǎn)速跟蹤動(dòng)態(tài)特征：單自由度，振幅隨增加而增加，當(dāng)

/n≌1（臨界轉(zhuǎn)速）時(shí)出現(xiàn)共振峰；多自由度，超過臨界轉(zhuǎn)速（在一階和二階共振峰之間）時(shí)振幅逐漸減小而趨向于一定值，既偏心值，它與轉(zhuǎn)速及阻尼水平有關(guān)。注意事項(xiàng)：剛性轉(zhuǎn)子與柔性轉(zhuǎn)子的區(qū)別：剛性轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行，故振幅隨轉(zhuǎn)速增大而增大；柔性轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行，故振幅隨轉(zhuǎn)速先增大而后減小。轉(zhuǎn)子不平衡與基礎(chǔ)共振的區(qū)別：前者有相位差，后者無相位差。采用渦流位移傳感器時(shí)，區(qū)別軸彎曲等對(duì)振幅的影響。2、轉(zhuǎn)子不對(duì)中轉(zhuǎn)子不對(duì)中分為：轉(zhuǎn)子中心與軸承中心不對(duì)中；多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)子的軸線不對(duì)中。轉(zhuǎn)子不對(duì)中類型及危害危害：滾動(dòng)軸承：振動(dòng)噪聲、過度磨損、“卡死”等；滑動(dòng)軸承：油膜承載失穩(wěn)，半速渦動(dòng)，油膜振蕩，嚴(yán)重時(shí)油膜破裂而燒損軸瓦。（見圖6-30）平行不對(duì)中角度不對(duì)中綜合不對(duì)中e(a)平行不對(duì)中(b)角度不對(duì)中(b)綜合不對(duì)中圖6-30不對(duì)中類型產(chǎn)生不對(duì)中原因分析安裝不良軸承支座由不均勻膨脹引起的變形地基下沉不對(duì)中轉(zhuǎn)子振動(dòng)特征振動(dòng)形態(tài)特征平行不對(duì)中引起轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)角度不對(duì)中引起徑向和軸向振動(dòng)綜合不對(duì)