第五章設(shè)備狀態(tài)的判定與趨勢分析5．1設(shè)備狀態(tài)診斷標(biāo)準(zhǔn)5．1．1振動診斷標(biāo)準(zhǔn)的判定參數(shù)設(shè)備振動診斷標(biāo)準(zhǔn)

(或稱判定標(biāo)準(zhǔn))是通過振動測試與分析，用來評價設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的一種標(biāo)準(zhǔn)。在選好對象設(shè)備，決定測試方案之后，就要進(jìn)行認(rèn)真的測試。而對所測得的數(shù)值如何，判定它是正常值還是異常值或故障值，就需要依靠診斷標(biāo)準(zhǔn)的幫助。因此診斷標(biāo)準(zhǔn)的制訂和應(yīng)用是設(shè)備診斷工作中一項(xiàng)十分重要和必不可少的任務(wù)。

理論證明，振動部件的疲勞是與振動速度成正比，而振動所產(chǎn)生的能量則是與振動速度的平方成正比，由于能量傳遞的結(jié)果造成了磨損和其他缺陷，因此，在振動診斷判定標(biāo)準(zhǔn)中，是以速度為準(zhǔn)比較適宜。對于大多數(shù)的機(jī)器設(shè)備，最佳參數(shù)是也速度，這也就是為什么有很多診斷標(biāo)準(zhǔn)，如IS02372、IS03945及VDl2056（德）等采用該參數(shù)的原因，當(dāng)然也還有一些標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)備的低、高頻工作狀態(tài)，分別選用振幅(位移)和加速度。5．1．2狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)的分類根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)的制定方法的不同，通常將振動判定標(biāo)準(zhǔn)分為三類。1）絕對判定標(biāo)準(zhǔn)絕對判定標(biāo)準(zhǔn)由某些權(quán)威機(jī)構(gòu)頒布實(shí)施。由國家頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)又稱為法定標(biāo)準(zhǔn)，具有強(qiáng)制執(zhí)行的法律效力。還有由行業(yè)協(xié)會頒布的標(biāo)準(zhǔn)，稱為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會ISO頒布的國際標(biāo)準(zhǔn)。以及大企業(yè)集團(tuán)聯(lián)合體頒布的企業(yè)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都是絕對判定標(biāo)準(zhǔn)，其適用范圍覆蓋頒布機(jī)構(gòu)所管轄的區(qū)域。國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)某類設(shè)備長期使用、觀測、維修及測試后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并規(guī)定了相應(yīng)的測試方法。因此在使用這些標(biāo)準(zhǔn)時，必需按規(guī)定的適用范圍和測定方法操作。目前應(yīng)用較廣泛的是：

ISO2372《機(jī)器振動的評價標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)》ISO3945《振動烈度的現(xiàn)場測定與評定》CDA/MS/NVSH107《軸承振動測量的判據(jù)》VDI2056《震動烈度判據(jù)》 （德國標(biāo)準(zhǔn)）等2）相對判定標(biāo)準(zhǔn)相對判定標(biāo)準(zhǔn)是對同一設(shè)備，在同一部位定期測試，按某個時刻的正常值作為判定基準(zhǔn)，而根據(jù)實(shí)測值與基準(zhǔn)值的倍數(shù)，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)判定的方法。由于是基于設(shè)備自身某時刻的測量值作為判定基準(zhǔn)，所以稱為相對判定標(biāo)準(zhǔn)。

3）類比判定標(biāo)準(zhǔn)相對判定標(biāo)準(zhǔn)是建立在長期對某一設(shè)備的測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。若某個設(shè)備運(yùn)行時間不長、或沒有建立長期測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，在對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)判定時，可以采用類比判定標(biāo)準(zhǔn)。類比判定標(biāo)準(zhǔn)是對多臺同樣設(shè)備在相同條件下運(yùn)行時，通過對各設(shè)備的同一部位的測量值進(jìn)行相互對比，來判定設(shè)備狀態(tài)的方法。5．1．3振動判定標(biāo)準(zhǔn)介紹1．旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動標(biāo)準(zhǔn)

(1)旋轉(zhuǎn)機(jī)械幾個常用的絕對標(biāo)準(zhǔn)

目前，旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的振動診斷標(biāo)準(zhǔn)有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的ISO2372和ISO3945，德國標(biāo)準(zhǔn)VDI12056，英國標(biāo)準(zhǔn)BS4675，我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T1l347一1989等。這些標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)值級別上大同小異，但在各類診斷文獻(xiàn)中常以各自的標(biāo)準(zhǔn)名稱出現(xiàn)。表5—1ISO2372和ISO3945機(jī)械振動診斷標(biāo)準(zhǔn)振動強(qiáng)度ISO2372ISO3945分級范圍速度有效值mm/sⅠ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)0.280.280.450.711.121.802.804.507.1011.2182845AAAA優(yōu)優(yōu)0.450.711.12B1.80B2.80CB良4.50CB良7.10DC可11.2DC可18D不可28D不可4571（2）旋轉(zhuǎn)機(jī)械相對標(biāo)準(zhǔn)

表5—5旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動診斷的相對標(biāo)準(zhǔn)注：1．本標(biāo)準(zhǔn)的判斷依據(jù)有二：(1)實(shí)際測量振動值與其初始值之比；

(2)所測振動信號的頻率范圍。

2．標(biāo)準(zhǔn)將設(shè)備狀態(tài)的評判分為三個等級：“良好…注意”、“危險”。振動頻率1234567低頻振動（≤1000Hz）良好注意危險高頻振動（>1000Hz）良好注意危險實(shí)測值與初值之

比（3）電動機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn)

電動機(jī)也屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械。它是一種原動機(jī)，為它制定了專用標(biāo)準(zhǔn)后，便于單機(jī)檢測，有利于加強(qiáng)對電動機(jī)的維護(hù)管理。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂的ISO32373標(biāo)準(zhǔn)和德國標(biāo)準(zhǔn)DIN45665，在內(nèi)容上是相同的，故合并列于表5—6。表5—6ISO32373和DIN45665電動機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn)注：1．本標(biāo)準(zhǔn)把電動機(jī)按其中心高度(H)分為三個類型，中心高度越大，振動閾值越大。

2．電動機(jī)狀態(tài)判別分為三個等級：正常、良好、特佳。

3．本標(biāo)準(zhǔn)是指電動機(jī)在空轉(zhuǎn)（不帶負(fù)荷）條件下的閾值。

4．診斷參數(shù)為速度有效值(Vrms)。質(zhì)量等級轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)中心高H=80～400mm，允許最大Vrms(mm/s)S≤H≤132132<H≤225225<H≤400N（正常值）600～36001.82.84.5H（良好級）600～18000.711.121.81800～36001.121.82.8S（特佳級）600～18000.450.711.121800～36000.711.121.8(4)汽輪機(jī)及汽輪發(fā)電機(jī)組振動標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)也屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的類型。表5一7為我國水電部于1959年頒布的《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》，其中規(guī)定1500r／min、3000r／min和5000r／min之內(nèi)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承的振動標(biāo)準(zhǔn)。表5一7水電部汽輪發(fā)電機(jī)組振動標(biāo)準(zhǔn)（軸承雙振幅允許值）注：1．本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測點(diǎn)位置在軸承處的垂直和水平方向。

2．閾值的大小取決于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速愈大，振動位移允許值愈小。

3．狀態(tài)評判分為三個等級：“優(yōu)”、“良”、“合格”。

4．診斷參數(shù)為位移峰峰值(即雙振幅)。轉(zhuǎn)速r/min標(biāo)準(zhǔn)（Dp-p/μm）優(yōu)良合格150030以下50以下70以下300020以下30以下50以下≤300010以下30以下30以下表5—8為國際電工委員會(IEC)推薦的汽輪機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn)注：1．本標(biāo)準(zhǔn)按轉(zhuǎn)速將汽輪機(jī)分為五種類型，隨轉(zhuǎn)速增大：汽輪機(jī)允許振幅減小。

2．表中分別列出兩種測量方式的標(biāo)準(zhǔn)值，即：測量軸承與測軸，軸振動允許值約為軸承振動的2倍。

3．測量參數(shù)為位移峰峰值。

(5)離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)振動標(biāo)準(zhǔn)表5—9為機(jī)電部關(guān)于《離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)技術(shù)條件》中規(guī)定的軸承振動標(biāo)準(zhǔn)。表5—9離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)技術(shù)振動標(biāo)準(zhǔn)注：1．本標(biāo)準(zhǔn)按轉(zhuǎn)速將離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)分為4個類型，轉(zhuǎn)速越高，允許振動值越小。2．測點(diǎn)部位分兩種型式：主軸軸承和齒輪箱軸承，后者振動值允差略高予前者。3．診斷參數(shù)為振動位移峰峰值(雙幅)。（其它，如：機(jī)床、齒輪、軸承等機(jī)械的判定標(biāo)準(zhǔn)，請參考教材本章的內(nèi)容）標(biāo)準(zhǔn)（Dp-p|μm）轉(zhuǎn)速

（r/min）≤1000150030003600≥6000軸承上7550252112軸上（靠近軸承）150100504420標(biāo)準(zhǔn)（Dp-p|μm）轉(zhuǎn)速

（r/min）≤1000150030003600≥6000軸承上7550252112軸上（靠近軸承）150100504420(6)略（見書）(7)行業(yè)設(shè)備判斷標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)有的部門也曾制定了本行業(yè)的設(shè)備判斷標(biāo)準(zhǔn)。表5—13是化工行業(yè)制訂的幾種設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)。表5—13部分化工設(shè)備的振幅標(biāo)準(zhǔn)序號設(shè)備類別設(shè)備轉(zhuǎn)速r/min允許全振幅mm標(biāo)準(zhǔn)代號1活塞式壓縮機(jī)①基礎(chǔ)振動<200200～400>4000.250.150.10HGJ1018—792汽輪機(jī)0.02HGJ1019—793離心式壓縮機(jī)0.015HGJ1020—794離心式冷凍機(jī)0.015HGJ1021—795螺桿式壓縮機(jī)0.05HGJ1022—796離心式通(鼓)風(fēng)機(jī)1000150020002500300040000.120.110.100.090.060.05HGJ1024—797軸流式通風(fēng)機(jī)0.15HGJ1025—79(8)部分引進(jìn)設(shè)備振動標(biāo)準(zhǔn)

表5—15日本制造廠為寶鋼引進(jìn)設(shè)備提供的部分振動標(biāo)準(zhǔn)注：1．本表所列全部是風(fēng)機(jī)的振動標(biāo)準(zhǔn)?？紤]的相關(guān)因素有：轉(zhuǎn)速、功率、測點(diǎn)位置及設(shè)備的作業(yè)地位等，這也是參考使用表中數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)考慮的。

2．判斷參數(shù)為位移峰峰值(Dp-p)。序號設(shè)備名稱測定位置功率KW轉(zhuǎn)速r/min振動標(biāo)準(zhǔn)Dp-pμm1高爐引風(fēng)機(jī)軸48003000502燒結(jié)機(jī)主排風(fēng)機(jī)軸承93001000283轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)軸承3100600～1450804初軋均熱爐風(fēng)機(jī)軸承3701426805焦化煤氣排送機(jī)軸承8307308306燒結(jié)余熱回收風(fēng)機(jī)軸承570～1440337燒結(jié)冷卻機(jī)送風(fēng)機(jī)軸承750538除塵風(fēng)機(jī)軸承1.68mm/s(9)類比判斷標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)有數(shù)臺機(jī)型相同，規(guī)格一致的設(shè)備，在相同的條件下對它們進(jìn)行同等測量時，一般按下列標(biāo)準(zhǔn)判斷：

1）在低頻段(≤1000Hz)測量，其振動值大于其它大多數(shù)設(shè)備振動值的l倍以上時，判為異常；在高頻段(>1000Hz)實(shí)測振動值大于正常值的2倍以上時，判為異常。

2）在低頻段測量，若其振動值大于其他設(shè)備的2倍以上；或高頻段的振動測值大于其他設(shè)備4倍以上時，一般判為故障嚴(yán)重，應(yīng)考慮停機(jī)修理。5．2設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢分析5．2．1狀態(tài)趨勢分析在故障監(jiān)測預(yù)警中的作用設(shè)備診斷的實(shí)質(zhì)就是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)識別。在工業(yè)現(xiàn)場有兩類設(shè)備診斷模式都在應(yīng)用，一類是在線故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)，它依靠復(fù)雜的測試分析系統(tǒng)對重要設(shè)備進(jìn)行24小時的連續(xù)監(jiān)測分析。另一種是采用便攜式儀器，對設(shè)備進(jìn)行定期的巡檢，記錄所測定的參數(shù)，根據(jù)在時間歷程的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障判斷、劣化趨勢分析。這類模式稱為點(diǎn)巡檢制度。又稱定人員、定時間、定測點(diǎn)參數(shù)、定測點(diǎn)部位、定測量儀器的五定作業(yè)制度。這兩種設(shè)備診斷模式都在使用過程中產(chǎn)生大量的具有時間序列特征的數(shù)據(jù)，是設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢分析的基礎(chǔ)。趨勢分析屬于預(yù)測技術(shù)，對于設(shè)備劣化趨勢分析屬于設(shè)備趨勢管理的內(nèi)容，也是狀態(tài)預(yù)知維修與其他維修方式相比，所具有的顯著而獨(dú)特的方式，其目標(biāo)是從過去和現(xiàn)在的已知情況出發(fā)，利用一定技術(shù)手段，去分析設(shè)備的正常、異常和故障三種狀態(tài)，推測故障的發(fā)展過程，有利維修決策和過程控制。設(shè)備劣化趨勢分析的作用有：

l）檢查設(shè)備狀態(tài)是否處于控制范圍以內(nèi)；

2）觀測設(shè)備狀態(tài)的變化趨向或現(xiàn)實(shí)狀況；

3）預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展到危險水平的時間；

4）早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時采取對策；

5）及時找出有問題的設(shè)備(提交精密診斷)。趨勢圖樣例

設(shè)備劣化趨勢分析的數(shù)據(jù)類型可以是狀態(tài)信號分析中的各項(xiàng)時域指標(biāo)，也可以是頻譜分析中的某一特征頻率的振幅，或者是執(zhí)行點(diǎn)巡檢制度所獲得的記錄數(shù)據(jù)。圖5—5是時域指標(biāo)的趨勢分析圖例。其中：最下面的趨勢曲線是有效值Vrms；中間的趨勢曲線是峰值指標(biāo)；最上面的是劣化指標(biāo)——峭度值β2。圖5—5時域指標(biāo)的趨勢分析圖例繪制趨勢管理圖的步驟第1步

制作圖表格式首先要編制如圖5—6所示的表，在左上欄繪出設(shè)備簡圖，標(biāo)明測點(diǎn)。設(shè)備的規(guī)格參數(shù)是診斷的重要依據(jù)，必須從實(shí)填寫。第2步

標(biāo)明刻度低頻領(lǐng)域以振動速度表示，選擇合適的計量單位，如圖所示的范圍在0.01—10cm／s之間，每格為0.1cm/s。中頻領(lǐng)域Hd及高頻領(lǐng)域Hi以加速度g為計量單位。第3步

填入標(biāo)準(zhǔn)值把設(shè)備在正常狀態(tài)下的振值作為標(biāo)準(zhǔn)值

記入圖表。當(dāng)無歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以確定標(biāo)準(zhǔn)值時，可用正常狀態(tài)下的振動平均值取代。第4步

填入判斷標(biāo)準(zhǔn)需填入報警(Caution)值Xc及危險(Danger)值Xd，當(dāng)無歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，可利用第3步中在正常狀態(tài)下測得的N個振值，首先計算出標(biāo)準(zhǔn)方差σ，然后再利用σ計算出報警值Xc及危險值Xd。以上報警值和危險值都必須記入圖中。第5步

按時間序列填寫測定值按規(guī)定的點(diǎn)檢測定周期，對被監(jiān)測的設(shè)備各規(guī)定測點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的測取，然后將測得的值按時間序列的先后填入表格，用曲線或折線將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來，構(gòu)成了設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的趨勢曲線。5．2．2趨勢分析應(yīng)用方法即便是趨勢管理圖中的總體測量值都是位于注意范圍之內(nèi)，也必須經(jīng)常注意有無任何特殊的趨勢。因?yàn)樵O(shè)備如在正常狀態(tài)下，其測點(diǎn)值是中間多兩端少，在標(biāo)準(zhǔn)線

的上下均等，并且應(yīng)是隨機(jī)分布。因此，在采用了理論性的統(tǒng)計方法之后，對數(shù)據(jù)的不規(guī)則性的檢查很有必要，在現(xiàn)場如能對以下五項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)，將會取得好的效果。

1）測點(diǎn)值的連接鏈?zhǔn)欠駢蜷L；

2）測點(diǎn)值是否偏向標(biāo)準(zhǔn)值()的一側(cè)；

3）測點(diǎn)值是否多分布于注意線(±)的近旁；

4）測點(diǎn)值是否具有一定的傾向性；

5）測點(diǎn)值是否具有一定的周期性。

通常當(dāng)測定值跑出上下管理線外時，已經(jīng)有了設(shè)備存在異常的證據(jù)，所以可以很好地判定異常。若要更好地進(jìn)行趨勢分析，請看教材中豐田利夫的經(jīng)驗(yàn)。通常在線機(jī)械故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)自帶趨勢分析功能模塊，因此很方便觀察預(yù)測的趨勢走向。而點(diǎn)巡檢模式下的測量數(shù)據(jù)則需要利用Excel電子表格來進(jìn)行趨勢預(yù)報分析。圖5—8從測量數(shù)據(jù)擬合拋物線趨勢公式第六章旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷

6．1旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的動力學(xué)特征及信號特點(diǎn)6．1．1轉(zhuǎn)子特性轉(zhuǎn)子組件是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部分，由轉(zhuǎn)軸及固定裝上的各類盤狀零件（如：葉輪、齒輪、聯(lián)軸節(jié)、軸承等）所組成。

從動力學(xué)角度分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)動頻率低于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子，如電動機(jī)、中小型離心式風(fēng)機(jī)等。轉(zhuǎn)動頻率高于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)子為柔性轉(zhuǎn)子，如燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子。在工程上，我們也把對應(yīng)于轉(zhuǎn)子一階橫向固有頻率的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)代的大型轉(zhuǎn)動機(jī)械，為了提高單位體積的做功能力，一般均將轉(zhuǎn)動部件做成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的柔性轉(zhuǎn)子(工作轉(zhuǎn)速高于其固有頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速)，采用滑動軸承支撐。由于滑動軸承具有彈性和阻尼，因此，它的作用遠(yuǎn)不止是作為轉(zhuǎn)子的承載元件，而且已成為轉(zhuǎn)子動力系統(tǒng)的一部分。在考慮到滑動軸承的作用后，轉(zhuǎn)子——軸承系統(tǒng)的固有振動、強(qiáng)迫振動和穩(wěn)定特性就和單個振動體不同了。柔性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速

由于柔性轉(zhuǎn)子在高于其固有頻率的轉(zhuǎn)速下工作，所以在起、停車過程中，它必定要通過固有頻率這個位置。此時機(jī)組將因共振而發(fā)生強(qiáng)烈的振動，而在低于或高于固有頻率轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)組的振動是一般的強(qiáng)迫振動，幅值都不會太大，共振點(diǎn)是一個臨界點(diǎn)。故此，機(jī)組發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速也被稱之為臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個，它與系統(tǒng)的自由度數(shù)目有關(guān)。實(shí)際情況表明帶有一個轉(zhuǎn)子的軸系，可簡化成具有一個自由度的彈性系統(tǒng)，有一個臨界轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)軸上帶有二個轉(zhuǎn)子，可簡化成二個自由度系統(tǒng)，對應(yīng)有二個臨界轉(zhuǎn)速，依次類推。其中轉(zhuǎn)速最小的那個臨界轉(zhuǎn)速稱為一階臨界轉(zhuǎn)速nc1，比之大的依次叫做二階臨界轉(zhuǎn)速nc2、三階臨界轉(zhuǎn)速nc3。工程上有實(shí)際意義的主要是前幾階，過高的臨界轉(zhuǎn)速已超出了轉(zhuǎn)子可達(dá)的工作轉(zhuǎn)速范圍。臨界轉(zhuǎn)速的變動為了保證大機(jī)組能夠安全平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸系轉(zhuǎn)速應(yīng)處于該軸系各臨界轉(zhuǎn)速的一定范圍之外，一般要求：剛性轉(zhuǎn)子

n<0.75nc1

柔性轉(zhuǎn)子

1.4nc1<n<0.7nc2

式中，nc1、nc2分別為軸系的一階、二階臨界轉(zhuǎn)速。機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速可由產(chǎn)品樣本查到或在起停車過程中由振動測試獲取。需提出的是，樣本提供的臨界轉(zhuǎn)速和機(jī)組實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速可能不同，因?yàn)橄到y(tǒng)的固有頻率受到種種因素影響會發(fā)生改變。設(shè)備故障診斷人員應(yīng)該了解影響臨界轉(zhuǎn)速改變的可能原因。一般地說，一臺給定的設(shè)備，除非受到損壞，其結(jié)構(gòu)不會有太大的變化，因而其質(zhì)量分布、軸系剛度系數(shù)都是固定的，其固有頻率也應(yīng)是一定的。但實(shí)際上，現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)變動的情況還是很多的，最常遇到的是換瓦，有時是更換轉(zhuǎn)子，不可避免的是設(shè)備維修安裝后未能準(zhǔn)確復(fù)位等等，都會影響到臨界轉(zhuǎn)速的改變。6．1．2轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)子——軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指轉(zhuǎn)子在受到某種小干擾擾動后能否隨時間的推移而恢復(fù)原來狀態(tài)的能力，也就是說擾動響應(yīng)能否隨時間增加而消失。如果響應(yīng)隨時間增加而消失，則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是穩(wěn)定的。若響應(yīng)隨時問增加，則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)就失穩(wěn)了。比較典型的失穩(wěn)是油膜渦動。在瓦隙較大的情況下，轉(zhuǎn)子常會因不平衡等原因而偏離其轉(zhuǎn)動中心，致使油膜合力與載荷不能平衡，就會引起油膜渦動。機(jī)組的穩(wěn)定性能在很大程度上取決于滑動軸承的剛度和阻尼。當(dāng)系統(tǒng)具有正阻尼時，系統(tǒng)具有抑制作用，振動逐漸衰減。反之系統(tǒng)具有負(fù)阻尼時，油膜渦動就會發(fā)展為油膜振蕩。油膜渦動與油膜振蕩都是油膜承載壓力波動的反映，表現(xiàn)為軸的振動。（1）油膜渦動與油膜振蕩的發(fā)生條件①只發(fā)生在使用壓力油潤滑的滑動軸承上。在半潤滑軸承上不發(fā)生。②油膜振蕩只發(fā)生在轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速的設(shè)備上。

（2）油膜渦動與油膜振蕩的信號特征①油膜渦動的振動頻率隨轉(zhuǎn)速變化，與轉(zhuǎn)頻保持

=（0.43～0.48）

n。②油膜振蕩的振動頻率在臨界轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的固有頻率附近，不隨轉(zhuǎn)速變化。③兩者的振動隨油溫變化明顯。（3）油膜渦動與油膜振蕩的振動特點(diǎn)①油膜渦動的軸心軌跡是由基頻與半速渦動頻率疊加成的雙橢圓，較穩(wěn)定。②油膜振蕩是自激振蕩，維持振動的能量是轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)中供應(yīng)的，具有慣性效應(yīng)。由于有失穩(wěn)趨勢，導(dǎo)致摩擦與碰撞，因此軸心軌跡不規(guī)則，波形幅度不穩(wěn)定，相位突變。

（4）消除措施①設(shè)計時使轉(zhuǎn)子避開油膜共振區(qū)；②增大軸承比壓，減小承壓面；③減小軸承間隙；④控制軸瓦預(yù)負(fù)荷，降低供油壓力；⑤選用抗振性好的軸承結(jié)構(gòu)；⑥適當(dāng)調(diào)整潤滑油溫；⑦從多方面分析并消除產(chǎn)生的因素。6．1．3轉(zhuǎn)子的不平衡振動機(jī)理旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、裝配因素以及運(yùn)行中的沖蝕和沉積等因素的影響，致使其質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心存在一定程度的偏心距。偏心距較大時，靜態(tài)下，所產(chǎn)生的偏心力矩大于磨擦阻力矩，表現(xiàn)為某一點(diǎn)始終恢復(fù)到水平放置的轉(zhuǎn)子下部，其偏心力矩小于磨擦阻力矩的區(qū)域內(nèi)，稱之為靜不平衡。偏心距較小時，不能表現(xiàn)出靜不平衡的特征，但是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，表現(xiàn)為一個與轉(zhuǎn)動頻率同步的離心力矢量，離心力F=Meω2，從而激發(fā)轉(zhuǎn)子的振動。這種現(xiàn)象稱之為動不平衡。靜不平衡的轉(zhuǎn)子，由于偏心距e較大，表現(xiàn)出更為強(qiáng)烈的動不平衡振動。雖然作不到質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心絕對重合，但為了設(shè)備的安全運(yùn)行，必需將偏心所激發(fā)的振動幅度控制在許可范圍內(nèi)。（1）不平衡故障的信號特征①時域波形為近似的等幅正弦波。②軸心軌跡為比較穩(wěn)定的圓或橢圓，這是因?yàn)檩S承座及

基礎(chǔ)的水平剛度與垂直剛度不同所造成。③頻譜圖上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率處的振幅。④在三維全息圖中，轉(zhuǎn)頻的振幅橢園較大，其他成份較小。

（2）敏感參數(shù)特征①振幅隨轉(zhuǎn)速變化明顯，這是因?yàn)?，激振力與轉(zhuǎn)速ω是平方指數(shù)關(guān)系。②當(dāng)轉(zhuǎn)子上的部件破損時，振幅突然變大。例如某燒結(jié)

廠抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子焊接的合金耐磨層突然脫落，造成振幅

突然增大。6．1．4轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸節(jié)的不對中振動機(jī)理轉(zhuǎn)子不對中包括軸承不對中和軸系不對中。軸承不對中本身不引起振動，它影響軸承的載荷分布、油膜形態(tài)等運(yùn)行狀況。一般情況下，轉(zhuǎn)子不對中都是指軸系不對中，故障原因在聯(lián)軸節(jié)處。

引起軸系不對中的原因：①安裝施工中對中超差；②冷態(tài)對中時沒有正確估計各個轉(zhuǎn)子中心線的熱態(tài)升高量，工作時出現(xiàn)主動轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生動態(tài)對

中不良；③軸承座熱膨脹不均勻；④機(jī)殼變形或移位；⑤地基不均勻下沉；⑥轉(zhuǎn)子彎曲，同時產(chǎn)生不平衡和不對中故障。

軸系不對中可分為三種情況：①軸線平行不對中②軸線交叉不對中③軸線綜合不對中在實(shí)際情況中，都存在著綜合不對中。只是其中平行不對中和交叉不對中所占的比重不同而已。由于兩半聯(lián)軸節(jié)存在不對中，因而產(chǎn)生了附加的彎曲力。隨著轉(zhuǎn)動，這個附加彎曲力的方向和作用點(diǎn)也被強(qiáng)迫發(fā)生改變，從而激發(fā)出轉(zhuǎn)頻的2倍、4倍等偶數(shù)倍頻的振動。其主要激振量以2倍頻為主，某些情況下4倍頻的激振量也占有較高的份量。更高倍頻的成份因所占比重很少，通常顯示不出來。軸系不對中故障特征：①時域波形在基頻正弦波上附加了2倍頻的諧波。②軸心軌跡圖呈香蕉形或8字形。③頻譜特征：主要表現(xiàn)為徑向2倍頻、4倍頻振動成份，有角度不對中時，還伴隨著以回轉(zhuǎn)頻率的軸向振動。④在全息圖中2、4倍頻橢圓較扁，并且兩者的長軸近似垂直。

不對中故障甄別：①不對中的譜特征和裂紋的譜特征類似，均以兩倍頻為主，二者的區(qū)分主要是振動幅值的穩(wěn)定性，不對中振動比較穩(wěn)定。用全息譜技術(shù)則容易區(qū)分，不對中為單向約束力，二倍頻橢圓較扁。軸橫向裂紋則是旋轉(zhuǎn)矢量，二倍頻全息譜比較圓。②帶滾動軸承和齒輪箱的機(jī)組，不對中故障可能引發(fā)出通過頻率或嚙合頻率的高頻振動，這些高頻成分的出現(xiàn)可能掩蓋真正的振源。如高頻振動在軸向上占優(yōu)勢，而聯(lián)軸器相聯(lián)的部位軸向工頻亦相應(yīng)較大，則齒輪振動可能只是不對中故障所產(chǎn)生的過大的軸向力的響應(yīng)。③軸向工頻有可能是角度不對中，也有可能是軸承不對中。一般情況，角度不對中，軸向工頻振值比徑向?yàn)榇?，而軸承不對中正好相反，因?yàn)楹笳呤怯刹黄胶庖?，它只是對不平衡力的一種響應(yīng)。6．1．5轉(zhuǎn)軸彎曲故障的機(jī)理設(shè)備停用一段較長時間后重新開機(jī)時，常常會遇到振動過大甚至無法開機(jī)的情況。這多半是設(shè)備停用后產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子軸彎曲的故障。轉(zhuǎn)子彎曲有永久性彎曲和暫時性彎曲兩種情況。永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈弓形。造成永久彎曲的原因有設(shè)計制造缺陷(轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)性能不均勻)、長期停放方法不當(dāng)、熱態(tài)停機(jī)時未及時盤車或遭涼水急冷所致。臨時性彎曲指可恢復(fù)的彎曲。造成臨時性彎曲原因有預(yù)負(fù)荷過大、開機(jī)運(yùn)行時暖機(jī)不充分、升速過快等致使轉(zhuǎn)子熱變形不均勻等。軸彎曲振動的機(jī)理和轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都要產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力，與質(zhì)心偏離不同點(diǎn)是軸彎曲會使軸兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大昀工頻振動。

轉(zhuǎn)軸彎曲故障的振動信號特征：（軸彎曲故障的振動信號與不平衡基本相同。）①時域波形為近似的等幅正弦波；②軸心軌跡為一個比較穩(wěn)定的圓威偏心率較小的橢圓，由于軸彎曲常陪伴某種程度的軸瓦摩擦，故軌跡有時

會有摩擦的特征；③頻譜成份以轉(zhuǎn)頻為主，伴有高次諧波成份。與不平衡故障的區(qū)別在于：彎曲在軸向方面產(chǎn)生較大的振動。6．1．6轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的故障機(jī)理轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動響應(yīng)與所在的位置、裂紋深度及受力的情況等因素有極大的關(guān)系，因此所表現(xiàn)出的形式也是多樣的。在一般情況下，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周，裂紋總會發(fā)生張合。轉(zhuǎn)軸的剛度不對稱，從而引發(fā)非線性振動，能識別的振動主要是1X、2X、3X倍頻分量。

轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的振動信號特征：

①振動帶有非線性性質(zhì)，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)頻率的l×、2×、3×…·等高倍分量，隨裂紋擴(kuò)展，剛度進(jìn)一步下降，l×、2×……等頻率幅值隨之增大，相位角則發(fā)生不規(guī)則波動，與不平衡相角穩(wěn)定

有差別。②開停機(jī)過程中，由于非線性諧頻關(guān)系，會出現(xiàn)分頻共振，即轉(zhuǎn)子在經(jīng)過1／2、1／3……臨界轉(zhuǎn)速時，由于相應(yīng)的高倍頻(2×

、3×)正好與臨界轉(zhuǎn)速重合，振動響應(yīng)會出現(xiàn)峰值。③裂紋的擴(kuò)展速度隨深度的增大而加速，相應(yīng)的l×、21×的振動也會隨裂紋擴(kuò)展而快速上升，同時1×、2×相位角出現(xiàn)異常

波動。④全息譜表現(xiàn)為2×橢圓，與不對中的扁圓有明顯的差別。故障甄別穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，應(yīng)能與不對中故障區(qū)分。全息譜是最好的區(qū)分方法。6．1．7連接松動故障的機(jī)理振動幅值由激振力和機(jī)械阻抗共同決定，松動使連接剛度下降，這是松動振動異常的基本原因。支承系統(tǒng)松動引起異常振動的機(jī)理可從兩個側(cè)面加以說明。

1)當(dāng)軸承套與軸承座配合具有較大間隙或緊固力不足時，軸承套受轉(zhuǎn)子離心力作用，沿圓周方向發(fā)生周期性變形，改變軸承的幾何參數(shù)。進(jìn)而影響油膜的穩(wěn)定性。

2)當(dāng)軸承座螺栓緊固不牢時，由于結(jié)合面上存在間隙，使系統(tǒng)發(fā)生不連續(xù)的位移。上述兩頂因素的改變，都屬于非線性剛度改變，變化程度與激振力相聯(lián)系，因而使松動振動顯示出非線性特征。松動的典型特征是產(chǎn)生2×及3×、4×、5×等高倍頻的振動。連接松動故障的振動特征：①軸心軌跡混亂，重心飄移②頻譜圖中，具有3×、5×、7×等高階奇次倍頻分量，也有偶次分量。③松動方向的振幅大。高次諧波的振幅值大于轉(zhuǎn)頻振幅的1/2時，應(yīng)懷疑有松動故障。6．1．8碰摩故障的機(jī)理動靜件之間的輕微摩擦，開始時故障癥狀可能并不十分明顯，特別是滑動軸承的輕微碰摩，由于潤滑油的緩沖作用，總振值的變化是很微弱的，主要靠油液分析發(fā)現(xiàn)這種早期隱患；有經(jīng)驗(yàn)的診斷人員，由軸心軌跡也能做出較為準(zhǔn)確的診斷。當(dāng)動靜碰摩發(fā)展到一定程度后，機(jī)組將發(fā)生碰撞式大面積摩擦，碰摩特征就將轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕Y狀。動靜碰摩與部件松動具有類似特點(diǎn)。動靜碰摩是當(dāng)間隙過小時發(fā)生動靜件接觸再彈開，改變構(gòu)件的動態(tài)剛度；松動是連接件緊固不牢、受交變力(不平衡力、對中不良激勵等)作用，周期性地脫離再接觸，同樣是改變構(gòu)件的動態(tài)剛度。不同點(diǎn)是，前者還有一個切向的摩擦力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動。轉(zhuǎn)子強(qiáng)迫振動、碰摩自由振動和摩擦渦動運(yùn)動疊加到一起，產(chǎn)生出復(fù)雜的、特有的振動響應(yīng)頻率。由于碰摩力是不穩(wěn)定的接觸正壓力，時間上和空間位置上都是變化的，因而摩擦力具有明顯的非線性特征(一般表現(xiàn)為豐富的超諧波)。因此，動靜碰摩與松動相比，振動成分的周期性相對較弱，而非線性更為突出。

碰摩故障的振動特征：

1)時域波形存在“削頂”現(xiàn)象，或振動遠(yuǎn)離平衡位置時出現(xiàn)高頻小幅振蕩。

2)頻譜上除轉(zhuǎn)子工頻外，還存在非常豐富的高次諧波成分(經(jīng)常出

現(xiàn)在氣封摩擦?xí)r)。

3)嚴(yán)重摩擦?xí)r，還會出現(xiàn)1／2×、l／3×、1/N×等精確的分頻成分(經(jīng)常出現(xiàn)在軸瓦磨損時)。

4)全息譜上出現(xiàn)較多、較大的高頻橢圓，且偏心率較大。

5)提純軸心軌跡(1×、2×、3×、4×合成)存在“尖角”。

6)軸瓦磨損時，還伴有軸瓦溫度升高、油溫上升等特征，氣封摩

擦?xí)r，在機(jī)組起停過程中，可聽到金屬摩擦?xí)r的鉉聲。

7)軸瓦磨損時，對潤滑油樣進(jìn)行鐵譜分析，可發(fā)現(xiàn)如下特征：

①譜片上磁性磨粒在譜片入口沿磁力線方向呈長鏈密集狀排列，且存在超過20μm的金屬磨粒；

②非磁性磨粒隨機(jī)地分布在譜片上，其尺寸超過20μm；

③譜片上測試的光密度值較上次測試有明顯的增大。碰摩故障的故障甄別：1)由于故障機(jī)理與松動類似，兩者不容易加以區(qū)分。據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，松動時以高次諧波為特征，摩擦?xí)r以分諧波為特征。另外，松動振動來源于不平衡力，故松動振動隨轉(zhuǎn)速變化比較明顯，碰摩受間隙大小控制，與轉(zhuǎn)速關(guān)系不甚密切，由此可對兩者加以區(qū)分。在波形表現(xiàn)形式上，摩擦?？梢姷较黜敳ㄐ?，松動則不存在削頂問題。2)局部碰摩與全弧碰摩的區(qū)分。全弧碰摩分頻明顯，超諧波消失，局部輕摩擦很少有分頻出現(xiàn)，諧波幅值小但階次多，局部嚴(yán)重摩擦介于兩者之間，有分頻也有低次諧波，且諧波幅值比基頻還大?；l則由未碰撞前的較大值變?yōu)檩^小值。在軌跡上，局部摩擦軌跡亂而不放大，正進(jìn)動；連續(xù)全弧摩擦則隨時間逐漸擴(kuò)散，進(jìn)動方向?yàn)榉催M(jìn)動。6．1．9喘振的機(jī)理喘振是一種很危險的振動，常常導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部密封件、葉輪導(dǎo)流扳、軸承等損壞，甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲、聯(lián)軸器及齒輪箱等機(jī)構(gòu)損壞。它也是流體機(jī)械特有的振動故障之一。喘振是壓縮機(jī)組嚴(yán)重失速和管網(wǎng)相互作用的結(jié)果。它既可以是管網(wǎng)負(fù)荷急劇變化所引起，也可以是壓縮機(jī)工作狀況變化所引起。當(dāng)進(jìn)入葉輪的氣體流量減少到某一最小值時，氣流的分離區(qū)擴(kuò)大到整個葉道，使氣流無法通過。這時葉輪沒有氣量甩出，壓縮機(jī)出口壓力突然下降。由于壓縮機(jī)總是和管網(wǎng)連在一起的，具有較高背壓的管網(wǎng)氣體就會倒流到葉輪里來。瞬間倒流來的氣流使葉輪暫時彌補(bǔ)了氣體流量的不足，葉輪因而恢復(fù)正常工作，重新又把倒回來的氣流壓出去，但過后又使葉輪流量減少，氣流分離又重新發(fā)生。如此周而復(fù)始。壓縮機(jī)和其連接的管路中便產(chǎn)生出一種低頻率高振幅的壓力脈動，造成機(jī)組強(qiáng)烈振動。喘振是壓力波在管網(wǎng)和壓縮機(jī)之間來回振蕩的現(xiàn)象，其強(qiáng)度和頻率不但和壓縮機(jī)中嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，還和管網(wǎng)容量有關(guān)；管網(wǎng)容量越大，則喘振振幅愈大，頻率愈低；管網(wǎng)容量小，則喘振振幅小，喘振頻率也較高，一般為0.5～20Hz。6．2不平衡分析案例

某廠芳烴車間一臺離心式氫氣壓縮機(jī)是該廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。驅(qū)動電動機(jī)功率為610KW，壓縮機(jī)軸功率550KW，主機(jī)轉(zhuǎn)予轉(zhuǎn)速15300r／min，屬4級離心式回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，工作介質(zhì)是氫氣，氣體流量38066Nm／h，出口壓力1.132MPa，氣體溫度200℃，該壓縮機(jī)配有本特利公司7200系列振動監(jiān)測系統(tǒng)；測點(diǎn)有7個，測點(diǎn)A、B、C、D為壓縮機(jī)主軸徑向位移傳感器，測點(diǎn)E、F分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑向位移傳感器，測點(diǎn)G為壓縮機(jī)主軸軸向位移傳感器。該機(jī)組于5月中旬開始停車大檢修，6月初經(jīng)檢修各項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。6月10日下午啟動后投入催化劑再生工作。再生工作要連續(xù)運(yùn)行一周左右。再生過程中工作介質(zhì)為氮?dú)狻嚎s機(jī)啟動后，各項(xiàng)動態(tài)參數(shù)，如流量、壓力、氣溫、電流振動值都在規(guī)定范圍內(nèi)，機(jī)器工作正常，運(yùn)行不到兩整天，于6月12日上午振動報警，測點(diǎn)D振動值越過報警限，高達(dá)60～80μm之間波動，測點(diǎn)C振動值也偏大，在50～60μm之間波動，其它測點(diǎn)振動沒有明顯變化。當(dāng)時，7200系統(tǒng)儀表只指示出各測點(diǎn)振動位移的峰—峰值，它說明設(shè)備有故障，但是什么故障就不得而知了。依照慣例，設(shè)備應(yīng)立即停下來，解體檢修，尋找并排除故障，但這要使再生工作停下來，進(jìn)而拖延全廠開車時間。故障分析利用計算機(jī)進(jìn)行了頻譜分析，見圖6-1，并與故障前5月21日相應(yīng)測點(diǎn)的頻譜圖6-2進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)：圖6-16月12日D點(diǎn)頻譜圖圖6-25月21日D點(diǎn)頻譜圖1倍頻的幅值明顯增加，C點(diǎn)增大到5月21日的1.9倍，D點(diǎn)增大1.73倍。其它倍頻成分的幅值幾乎沒變化。根據(jù)以上特征，可作出以下結(jié)論：

1)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的不平衡，可能是因轉(zhuǎn)子的結(jié)垢所致；

2)振動雖然大，但屬于受迫振動，不是自激振動。并不可怕。諧波頻率HZ21/5振幅12/6振幅改變量1×254.88170.93295.621252×510.8038.0238.8203×764.6534.4035.3814×1021.5323.3826.723采取措施與事后復(fù)查根據(jù)前述結(jié)論，因此做以下處理：

1)可以不停機(jī)，再維持運(yùn)行4～5天，直到再生工作完成；

2)密切注意振動狀態(tài)，再生工作完成后有停機(jī)的機(jī)會，做解體檢查。6月18日催化劑再生工作圓滿完成，壓縮機(jī)停止運(yùn)行。

6月20日對機(jī)組進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)殼氣體流道上結(jié)垢十分嚴(yán)重，結(jié)垢最厚處達(dá)20mm左右。轉(zhuǎn)子上結(jié)垢較輕，垢的主要成分是燒蝕下來的催化劑，第一節(jié)吸入口處約3／4的流道被堵，只剩一條窄縫。因此檢修主要是清垢，其它部位如軸承、密封等處都未動，然后安裝復(fù)原，總共只用了兩天時間。

6月25日壓縮機(jī)再次起動，壓縮機(jī)工作一切正常。6．3軸彎曲分析案例某公司一臺200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，型號為C145／N200／130／535／535，型式為超高壓、中間再熱單抽冷凝式。1982年11月投產(chǎn)，1994年首次大修，至高壓轉(zhuǎn)子發(fā)生彎軸故障前，已運(yùn)行近6年，共進(jìn)行過7次小修。在長期的運(yùn)行中，該機(jī)高壓轉(zhuǎn)子振動一直保持在較好范圍，軸承振動小于10μm，軸振動小于100μm。1998年在一次熱態(tài)起動時#2、#3軸、#1、和#2軸承振動出現(xiàn)短時突增，被迫打閘；再次沖車后并網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)后，#2軸和#1、#2軸承振動雖然仍處于良好范圍，但其振動有明顯增大趨勢，經(jīng)連續(xù)觀察運(yùn)行近一月，也未能恢復(fù)至以前運(yùn)行時的振動水平。為此，結(jié)合該機(jī)歷史振動數(shù)據(jù)、停機(jī)前后振動數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行診斷分析。圖6—3振動歷史歷程曲線1——停機(jī)前1#軸承振動≤1μm，熱態(tài)啟動后，為6μm曲線2——停機(jī)前2#軸承振動≤6μm，熱態(tài)啟動后，為16～18μm曲線3——停機(jī)前3#軸承振動≤80μm，熱態(tài)啟動后，為120～140μm(1)振動趨勢歷史數(shù)據(jù)

在長期運(yùn)行中，該機(jī)l#／2#軸承振動分別為<2μm及<10μm，2#軸振為80～90μm。為便于突出比較，停機(jī)前振動選取4月2～5日，熱態(tài)起動后數(shù)據(jù)選取4月6～9日，作該期間的振動趨勢記錄曲線。見圖6-3。該趨勢記錄曲線表明長期運(yùn)行時高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動均處于優(yōu)秀范圍，熱態(tài)起動后高壓轉(zhuǎn)子軸承及軸振動仍然在優(yōu)良范圍以內(nèi)。(2)停機(jī)前后數(shù)據(jù)

1998年4月5日因處理鍋?zhàn)o(hù)隱患而停機(jī)，停機(jī)時主要參數(shù)及振動數(shù)如下：

1)停機(jī)前各軸承和軸振動數(shù)據(jù)如表6—1所示，停機(jī)前各軸承和軸振動均在良好范圍，其中，#1、#2軸及軸承振動均處于優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，反映高壓轉(zhuǎn)子停機(jī)前狀態(tài)良好。2)停機(jī)時的臨界振動數(shù)據(jù)查一周振動趨勢記錄，2#、3#軸停機(jī)臨界振動值均未超過230μm，處于良好范圍。

3)停機(jī)主要參數(shù)

(4月5日)：停機(jī)過程的電流、各點(diǎn)振動、溫度等均屬正常。4)熱起動(4月6日)主要參數(shù)與振動數(shù)據(jù)：

主汽參數(shù)：壓力2.2MPa，溫度412℃，再熱汽溫度392℃，真空77kPa，大軸撓度值30μm，主機(jī)潤滑油溫40℃。

4：25沖車：低速(500r／min)、10min，摩擦檢查。

4：25升速至1600r／min，此時1#軸承振動達(dá)120μm，2#軸承振動達(dá)65μm，2#、3#軸振動達(dá)到監(jiān)測表的滿量程（即軸振動值已>400μm），運(yùn)行人員采取緊急打閘措施停機(jī)。

5：05轉(zhuǎn)子靜止投盤車，大軸撓度值增大為120μm，盤車電流32A。

6：40再次起動，快速沖車至3000r／min定速，然后并入電網(wǎng)。從熱態(tài)啟動數(shù)據(jù)知：在起動過程中，機(jī)組1#、2#軸承及2#、3#軸振動異常增大，緊急打閘停機(jī)后，電動盤車時杌組大軸撓度值增加較大，盤車電流略有增加。5)熱態(tài)起動運(yùn)行后的振動數(shù)據(jù)自再次起動并網(wǎng)后，機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子軸和軸承振動均未能恢復(fù)歷史振動水平，盡管#1、#2軸承振動均小于20μm，仍處于優(yōu)秀振動標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但與歷史數(shù)據(jù)比較均有所增大。尤其是#2軸的振動增大顯著。從頻率成分來看，主要是一倍頻成分增加，其余頻率的振動成分無變化。6)運(yùn)行近一月后，停機(jī)時臨界振動數(shù)據(jù)

4月30日，該機(jī)因電網(wǎng)調(diào)峰轉(zhuǎn)為備用停機(jī)。在機(jī)組停機(jī)惰走降速過程中，2#軸和l#、2#軸承臨界振動值比歷史數(shù)據(jù)有成倍的增加，其振動成分是1倍頻。(3)數(shù)據(jù)分析綜合圖6一3、表6—1至表6—3數(shù)據(jù)及起動前后運(yùn)行參數(shù)分析，可得出下列分析結(jié)論：

1)探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動值從30μm增加至120μm，比起動前增大了4倍，反映出高壓轉(zhuǎn)子撓曲程度加劇，提示可能已產(chǎn)生轉(zhuǎn)子彎曲。2)從振動頻率以及振值隨轉(zhuǎn)速變化的情況來看。其癥狀和轉(zhuǎn)子失衡極為相似。但停機(jī)前運(yùn)行一直很正常，只是在機(jī)組停車后再次起動中振動異常，且在并網(wǎng)后一直維持較大振值，缺乏造成轉(zhuǎn)子失衡的理由或轉(zhuǎn)子零部件飛脫的因素，故可排除轉(zhuǎn)子失衡的可能。3)綜合二次起動及并網(wǎng)運(yùn)行一個月后停機(jī)惰走振動情況，表明機(jī)組在第一次起動時即存在較大的熱彎曲，而停車后間隔l.5h再次起動，盤車時間不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。①在第一次熱態(tài)起動時，高壓轉(zhuǎn)子的軸及軸承振動急劇增加(轉(zhuǎn)速剛達(dá)1600r／min時，軸振動即已超滿量程值，即至少已大于400μm，表明在第一次起動時，轉(zhuǎn)子存在較大的熱彎曲，而停車1.5h后再次起動，盤車時間嚴(yán)重不足，極易造成轉(zhuǎn)子永久性彎曲。②機(jī)組起動并網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行近一月，其振動一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。#1、#2軸承和#2軸振幅在熱態(tài)起動后比歷史數(shù)據(jù)有明顯的增大。并且振幅增大的主要原因是一倍頻振幅增大。工頻振幅的增大反映出轉(zhuǎn)子彎曲程度的增大，振幅的穩(wěn)定反映出彎曲量的大小基本恒定。③查起動后運(yùn)行近一月的頻譜圖，除一倍頻振動和#2軸處的少量二倍頻振動成分外，無其它振動頻率成分。少量二倍頻振動成分的產(chǎn)生，則分析認(rèn)為是高壓轉(zhuǎn)子彎曲后與中壓轉(zhuǎn)子的對中性變差所造成的。④中、低壓轉(zhuǎn)子各軸承及各軸的振動與歷史數(shù)據(jù)相比基本無變化，反映出故障的發(fā)生部位主要是在高壓轉(zhuǎn)子。診斷結(jié)論盡管該機(jī)高壓轉(zhuǎn)子振動仍在良好范圍以內(nèi)，但從各種參數(shù)的綜合分析來看，均表明高壓轉(zhuǎn)子上已發(fā)生了轉(zhuǎn)子彎曲故障。而無論是轉(zhuǎn)子彎曲引起機(jī)組過臨界振動過大或是存在圍帶損傷等事故隱患，均對該機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅。因此，診斷分析的結(jié)論是：該機(jī)立即進(jìn)行提前大修，解體查明故障并予以消除。解體大修檢查情況：

5月4日，該機(jī)提前轉(zhuǎn)入大修。經(jīng)揭缸解體檢查證實(shí)，高壓轉(zhuǎn)子前汽封在距調(diào)速級180mm處彎曲0.08mm，中壓轉(zhuǎn)子在19級處彎曲0.055mm．，高壓汽封、圍帶、隔板汽封和中壓汽封、隔板汽封及圍帶均有不同程度的摩擦損傷，其中，中壓19級近半圈圍帶前緣已磨壞，為此，高壓轉(zhuǎn)子采取直軸、中壓轉(zhuǎn)子采取低速動平衡處理，同時對損傷的圍帶也進(jìn)行了相應(yīng)的處理，經(jīng)大修處理后高壓轉(zhuǎn)子振動重新恢復(fù)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。6．4不對中分析案例例1：主風(fēng)機(jī)對中不當(dāng)造成的故障某冶煉廠一臺新上的煙機(jī)一主風(fēng)機(jī)組于1997年5月中旬投用。機(jī)組配置及測點(diǎn)如圖6—4所示。

首先，該機(jī)組在不帶負(fù)荷的情況下試運(yùn)了3天，振動約50μm，5月20日2：05開始帶負(fù)荷運(yùn)行，各測點(diǎn)振值均有所上升，尤其是2#測點(diǎn)的振動由原來的55μm上升至70μm以上，運(yùn)行至16：54機(jī)組發(fā)生突發(fā)性強(qiáng)振，現(xiàn)場的本特利監(jiān)測儀表指示振動滿量程，同時機(jī)組由于潤滑油壓低而聯(lián)鎖停機(jī)。停機(jī)后，惰走的時間很短，大約只l～2min，停車后盤不動車。電動機(jī)增速箱風(fēng)機(jī)煙機(jī)654321圖6—4機(jī)組配置及測點(diǎn)圖機(jī)組事故停機(jī)前振動特點(diǎn)如下：1)20日16：54之前，各測點(diǎn)的通頻振值基本穩(wěn)定，其中煙機(jī)2#軸承的振動大于其余各測點(diǎn)的振動。20日16；54前后，機(jī)組振值突然增大，主要表現(xiàn)為聯(lián)軸器兩側(cè)軸承,即2#、3#軸承振值顯著增大，如表6—4所示。

表6—4強(qiáng)振前后各軸承振動比較

注意：2#軸承與3#軸承變化最大，約3倍，說明最接近故障點(diǎn)。2)20日14—31之前，各測點(diǎn)的振動均以轉(zhuǎn)子工頻、二倍頻為主，同時存在較小的3×、4×、5×、6×等高次諧波分量，2#測點(diǎn)的合成軸心軌跡很不穩(wěn)定，有時呈香蕉形，有時呈“8”字形，圖6-5是其中一個時刻的時域波形和合成軸心軌跡(1×、2×)。部位1#軸承2#軸承3#軸承4#軸承強(qiáng)振前振值26762820強(qiáng)振時振值502327322圖6-52#測點(diǎn)的合成軸心軌跡圖(1×、2×)3)20日14：31時，機(jī)組振動狀態(tài)發(fā)生顯著變化。從時域波形上看，機(jī)組振動發(fā)生跳變，其中2#、3#軸承的振動由大變?。ㄈ?，煙機(jī)后H方向由65.8μm降至26.3μm，如圖6-6所示），而1#與4#的振動則由小變大（如煙機(jī)前V方向由14.6μm升至43.8μm，如圖6-7所示），說明此時各軸承的載荷分配發(fā)生了顯著的變化，很有可能是由于聯(lián)軸器的工作狀況改變所致。同時，2#軸承V方向出現(xiàn)很大的0.5×成分，并超過工頻幅值，H方向除有很大的0.5×成分外，還存在突出的78Hz成分及其它一些非整數(shù)倍頻率分量，如圖6—8所示。煙機(jī)前78Hz成分也非常突出。這說明此時機(jī)組動靜碰摩加劇。圖6—82#軸承振動頻譜圖頻譜圖及故障現(xiàn)象4)機(jī)組運(yùn)行至20日16：54前后，機(jī)組振值突然急劇上升，煙機(jī)后V方向和H方向的振值分別由45μm、71μm上升至153μm和232μm，其中工頻幅值上升最多。且占據(jù)絕對優(yōu)勢（V方向和H方向工頻幅值分別為120μrn和215μm），同時0.5×及高次諧波幅值也有不同程度的上升。這說明，此時煙機(jī)轉(zhuǎn)子已出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象。5)開機(jī)以來，風(fēng)機(jī)軸向振動一直較大，．一般均在80μm以上，煙機(jī)的軸向振動也在30～50μm之間。20日16：54達(dá)最大值115μm，其頻譜以1×為主，軸向振動如此之大，這也是很不正常的。不對中故障的特征之一就是引發(fā)1X倍頻的軸向竄動。故障分析結(jié)論綜上所述，可得出如下結(jié)論：1)機(jī)組投用以來，風(fēng)機(jī)與煙機(jī)間存在明顯不對中現(xiàn)象，且聯(lián)軸器工作狀況不穩(wěn)定。2)20日14：31左右，一聯(lián)軸器工作狀況發(fā)生突變，呈咬死狀態(tài)，煙機(jī)氣封與軸套碰摩加劇。其直接原因是對中不良，或聯(lián)軸器制造缺陷。3)20日16：54，由于煙機(jī)氣封與軸套發(fā)展為不穩(wěn)定的全周摩擦，產(chǎn)生大量熱量，引起氣封齒與軸套熔化，導(dǎo)致煙機(jī)轉(zhuǎn)子突然嚴(yán)重失衡，振值嚴(yán)重超標(biāo)。因此分析認(rèn)為造成本次事故的主要原因是機(jī)組對正曲線確定不當(dāng)。解體檢查情況事故后解體發(fā)現(xiàn)：1)煙機(jī)前瓦(1#測點(diǎn))瓦溫探頭導(dǎo)線破裂；2)付推力瓦有磨損，但主推力瓦正常；3)二級葉輪輪盤裝配槽部位法蘭過熱，有熔化痕跡及裂紋；4)氣封套熔化、嚴(yán)重磨損，熔渣達(dá)數(shù)公斤之多；5)上氣封體拆不下來；6)煙機(jī)——主風(fēng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)咬死，煙機(jī)側(cè)有損傷。機(jī)組修復(fù)后，在8月底煙機(jī)進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)時，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)煙機(jī)軸承箱中分面向上膨脹0.80mm，遠(yuǎn)高于設(shè)計給出的膨脹量0.37mm。而冷態(tài)下當(dāng)時現(xiàn)場找正時煙機(jī)比風(fēng)機(jī)反而高0.396mm，實(shí)際風(fēng)機(jī)出口端軸承箱中分面僅上脹0.50mm，故熱態(tài)下煙機(jī)比風(fēng)機(jī)高了：0.80＋0.396—0.50=0.696mm，從而導(dǎo)致了機(jī)組在嚴(yán)重不同軸的情況下運(yùn)行，加重下聯(lián)軸器的咬合負(fù)荷，引起聯(lián)軸器相互咬死，煙機(jī)發(fā)生劇振。例2：復(fù)合不對中故障的診斷圖6-9機(jī)組簡圖和測點(diǎn)布置2000年4月上旬某廠催化主風(fēng)機(jī)檢修后，開機(jī)運(yùn)行，電動機(jī)軸承溫度和振值都較正常(振值為9μm)。但是，半小時后電動機(jī)聯(lián)軸器端軸承溫度持續(xù)增加，振值從原9μm一直升到53μm，已經(jīng)超出電動機(jī)制造廠出廠標(biāo)準(zhǔn)。2000年4月17日和18日對該機(jī)組進(jìn)行了全面的測試。鑒于故障的發(fā)生位置主要在電動機(jī)側(cè)，所以測試主要集中在電動機(jī)側(cè)。測點(diǎn)頻譜圖圖6-12測點(diǎn)2#垂直方向頻譜圖圖6-14測點(diǎn)2#水平方向頻譜圖圖6-13測點(diǎn)3#垂直方向頻譜圖圖6-15測點(diǎn)3#水平方向頻譜圖圖6—12到圖6—15都是在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，圖6—12中1階轉(zhuǎn)頻的振幅很低，2X頻振幅最高，對應(yīng)的3#點(diǎn)垂直方向（圖6—13）1X、2X、3X倍頻幅值都存在。水平方向2#、3#點(diǎn)主要振動都是1X、2X倍頻的振幅（圖6—14、圖6—15）。這是不對中的特征。電動機(jī)軸和增速齒輪箱輸入軸在垂直方向存在著嚴(yán)重的不對中。解體后發(fā)現(xiàn)：

1)電動機(jī)軸和齒輪箱低速軸在垂直方向，相差100μm，

已大大超過維修規(guī)范所要求的限值。

2)電動機(jī)的軸承室原刷鍍層（修復(fù)的部位）發(fā)生變形，使軸承室產(chǎn)生了一定的錐度，嚴(yán)重地破壞了原有的配合精度。這說明，在加載運(yùn)行的初始階段，電動機(jī)軸與其軸承維修時的正確位置并沒有被破壞。因此，其殼體軸向的振動并不大。但是，電動機(jī)軸和齒輪箱低速軸在垂直方向存在嚴(yán)重的平行不對中，引起的動載荷迫使電動機(jī)滾動軸承逐漸離開原始的位置，發(fā)生了偏斜。這樣，就造成了電動機(jī)軸和齒輪箱低速軸之間，又產(chǎn)生了角度不對中的故障。因此，它最終是一種復(fù)合型不對中，既包含了平行不對中的特點(diǎn)，又存在角度不對中的特征。6．5熱變形分析案例實(shí)例一

轉(zhuǎn)子熱膨脹階段的彎曲振動某煉油廠催化車間一臺離心式空壓機(jī)，開車后軸振幅逐漸上升，啟動約40min，振幅達(dá)到90μm，往后在操作參數(shù)不變狀態(tài)下，振幅會自動逐漸下降，最后軸振幅穩(wěn)定在35μm左右，這是該機(jī)每次開車的振動規(guī)律。機(jī)器在開車階段振幅較大的原因，是因?yàn)榭諌簷C(jī)到達(dá)額定壓力后溫度上升，轉(zhuǎn)子的裝配零件首先受熱膨脹。由于軸上零件(葉輪、軸套、平衡盤、密封套和止推盤等)的軸向接觸端面彼此不平行，熱膨脹時迫使轉(zhuǎn)軸強(qiáng)制彎曲，產(chǎn)生不斷增大的不平衡振動。往后隨著轉(zhuǎn)子溫度逐漸趨于均勻，軸也獲得充分伸長，消除了軸上裝配零件對軸施加的熱彎曲應(yīng)力，因此轉(zhuǎn)子因彎曲產(chǎn)生的不平衡振動就慢慢自動消失。實(shí)例二

殼體非均勻膨脹造成的振動

某煉油廠主風(fēng)機(jī)啟動兩個小時，帶上負(fù)荷后，風(fēng)機(jī)出口側(cè)振值急劇上升，最大達(dá)164μm，機(jī)組振動頻譜上，轉(zhuǎn)子工頻振動占絕對憂勢；鐵譜分析亦未發(fā)現(xiàn)明顯磨損，紅外測試表明，主風(fēng)機(jī)外殼溫度分布不均勻，外殼上對稱位置溫度差最大達(dá)30℃。分析認(rèn)為導(dǎo)致強(qiáng)強(qiáng)振的原因是：風(fēng)機(jī)開機(jī)由于負(fù)荷上升過快造成殼體熱膨脹不均，致使轉(zhuǎn)子與殼體不同心。一旦殼體到達(dá)熱平衡，振值應(yīng)會下降。兩天后機(jī)組振值降至89μm（一級報警值為90μm），恢復(fù)正常。以后該機(jī)組開機(jī)時，注意緩慢提升負(fù)荷，再未發(fā)生類似情況。圖6-17鍋爐引風(fēng)機(jī)示意圖6．6支承松動分析案例實(shí)例一某發(fā)電廠一臺大型鍋爐引風(fēng)機(jī)。由一臺轉(zhuǎn)速840r／min的電動機(jī)直聯(lián)驅(qū)動。該機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時振動很大，測量結(jié)果顯示電動機(jī)工作很平穩(wěn)?？傉穹怀^2.5mm／s，但在風(fēng)機(jī)上振幅很高，前后軸承在水平和垂直方向上的振幅卻很大。AFV=150μm，AFH=250μm，ARV=87μm，ARH=105μm。風(fēng)機(jī)的軸向振幅小于50μm。頻率分析指出，振動頻率主要是轉(zhuǎn)速頻率成分。這些數(shù)據(jù)表明，風(fēng)機(jī)振動并不是聯(lián)軸節(jié)不對中或軸發(fā)生彎曲，應(yīng)診斷為轉(zhuǎn)子的不平衡故障。但是對風(fēng)機(jī)振動最大的外側(cè)軸承在水平和垂直方向上的相位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩個方向上的相位是精確地同相的，說明是“定向振動”問題，而不是單純的不平衡。然后對外側(cè)軸承、軸承架和基礎(chǔ)各部分位置進(jìn)行振動測量，檢查出軸承架一邊的安裝螺釘松動了，使整個軸承架以另一邊為支點(diǎn)進(jìn)行擺振。用同樣方法檢查了內(nèi)側(cè)軸承架的安裝螺釘，也發(fā)現(xiàn)有輕微松動。當(dāng)全部安裝螺釘被緊固以后，風(fēng)機(jī)的振值就大大下降，達(dá)到可接受的水平。支承松動故障實(shí)例二某廠一臺離心式壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)速為7000r／min，通過齒輪增速器，由一臺功率為1470kW，轉(zhuǎn)速為3600r／min的電動機(jī)驅(qū)動。機(jī)組運(yùn)行中測得電動機(jī)和壓縮機(jī)的振動很小，振幅不超過2.5mm／s，但是齒輪增速器卻振動很大，水平方向振幅為12.5mm／s，垂直方向振幅為10mm／s，振動頻率為低速齒輪的轉(zhuǎn)速頻率(60Hz)，軸向振幅很低。停機(jī)后打開齒輪箱，檢查了齒輪和軸承，并沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，懷疑是不平衡引起的振動。把低速齒輪送到維修車間進(jìn)行了平衡和偏擺量檢查，在安裝過程中又對電動機(jī)和齒輪箱進(jìn)行了重新對中，但是這一切措施對于改善齒輪箱的振動毫無效果。為了對齒輪箱振動作進(jìn)一步分析，測量水平和垂直方向上的相位，發(fā)現(xiàn)兩個方向上的相位是精確地同相，顯示是一種“定向振動”，然后又對齒輪箱殼體安裝底腳和底板進(jìn)行測振和檢查，底腳螺釘是緊固的，但從底板的振動形態(tài)中發(fā)現(xiàn)一邊撓曲得很厲害。移去底板，就看到底板撓曲部分下面的水泥漿已經(jīng)破碎，削弱了該處的支承剛度。解決底板局部松動的處理辦法是把混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行刮削，在底板下重新澆灌了混凝土，當(dāng)機(jī)組放回到原處安裝后，齒輪箱的振幅就下降到2.5mm／s以下。圖6—18聯(lián)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時地基的振動頻譜圖支承松動故障實(shí)例三

某鋼鐵公司氧氣廠三車間壓縮機(jī)建成以來長期因振動過大，不能投入生產(chǎn)。該機(jī)組由一臺2500KW，轉(zhuǎn)速2985r/min的電動機(jī)經(jīng)增速齒輪箱后，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子為9098r/min?，F(xiàn)場調(diào)查表明：因遲遲不能投產(chǎn)，廠方已分別對電動機(jī)、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子作過動平衡校正，也對聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行多次找正、找同心。但仍然未能降低振動。根據(jù)調(diào)查情況，采用頻譜分析技術(shù)，期望能從振動成分的頻率分布中分析振動的原因。１．測得廠房大地的基礎(chǔ)振動：0.1Hz，

振幅5.6mv。２．測得地基的固有頻率：7Hz(10.14mv)；

二階頻率：19Hz；三階頻率：29Hz；

四階頻率：38Hz；３．測得在聯(lián)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，地基的振動主頻

0.15Hz；振幅：110～151mv。分析與結(jié)論：1振動以低頻振動為主要矛盾，地基是0.15Hz；電機(jī)是50Hz。兩者不一致。2地基振動的振幅151mv遠(yuǎn)大于電機(jī)的振幅62mv。說明地基的振動是主要矛盾。地基偏軟，剛度不足。但與地基固有頻率7Hz相矛盾，因而問題應(yīng)在電機(jī)與地基連接部位。3根據(jù)電修廠方面提供的信息：安裝后電機(jī)垂直振動大于水平振動。這與通常的狀態(tài)相矛盾，即垂直剛度小于水平剛度，也證明地基存在問題。正常狀態(tài)是垂直剛度大于水平剛度。4導(dǎo)致地基垂直剛度不足的可能原因：1）安裝墊板與地基的接觸面積不夠，空洞面積大，導(dǎo)致彈性變形大。2）地腳螺絲與地基的聯(lián)結(jié)剛度不足。3）地腳螺絲直徑偏小，剛度不足。實(shí)例四

離心泵葉輪松動

一臺懸臂式單級離心泵，運(yùn)轉(zhuǎn)了幾個月后發(fā)生了葉輪松動。在泵側(cè)的兩個軸承上檢測振動信號，經(jīng)頻譜分析，顯示有很多旋轉(zhuǎn)頻率的諧波成分(見圖6—19)，這些很強(qiáng)的諧波預(yù)示泵的轉(zhuǎn)子零件存在松動問題。另外，從圖中還可以看出，頻譜的噪聲底線很高，譜線連續(xù)表明松動零件對軸施加了一種不穩(wěn)定的隨機(jī)性沖擊力。圖6—19離心泵葉輪松動頻譜圖圖6-21故障前a與故障后b的頻譜圖6．7油膜渦動及振蕩分析案例實(shí)例一

某化肥廠的二氧化碳壓縮機(jī)組，在檢修后，運(yùn)行了140多天，高壓缸振動突然升到報警值而被迫停車。在機(jī)組運(yùn)行過程中及故障發(fā)生前后，在線監(jiān)測系統(tǒng)均作了數(shù)據(jù)記錄。高壓缸轉(zhuǎn)子的徑向振動頻譜圖見圖6-21，a圖是故障前的振動頻譜，振動信號只有轉(zhuǎn)頻的幅值。Bb圖是故障發(fā)生時的振動頻譜，振動信號除轉(zhuǎn)頻外，還有約為1/2轉(zhuǎn)頻的振幅，這是典型的油膜渦動特征。據(jù)此判定高壓缸轉(zhuǎn)子軸承發(fā)生油膜渦動。油膜渦動及振蕩實(shí)例二某公司國產(chǎn)30萬噸合成氨裝置，其中一臺ALS—16000離心式氨壓縮機(jī)組，在試車中曾遇到軸承油膜振蕩。圖6—22(a)表示高壓缸軸振動剛出現(xiàn)油膜振蕩時的頻譜。從圖中可見，140.5Hz(8430/min)是軸的轉(zhuǎn)速頻率ω，由軸的不平衡振動引起。55Hz為油膜振蕩頻率Ω。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至8760r／min(146Hz)時，油膜振蕩頻率Ω的幅值巳超過轉(zhuǎn)速頻率幅值，見圖6—22(b)，這是一幅典型的油膜振蕩頻譜圖，從圖

(b)中可見，頻率成分除了ω(146Hz)和Ω(56.5Hz)之外，還存在其他頻率成分；這些成分是；主軸振動頻率ω和油膜振蕩頻率Ω的一系列和差組合頻率。圖6—22高壓缸油膜振蕩初期及發(fā)展的振動頻譜比較油膜渦動及振蕩實(shí)例三

某公司一臺空氣壓縮機(jī)，由高壓缸和低壓缸組成。低壓缸在一次大修后，轉(zhuǎn)子兩端軸振動持續(xù)上升，振幅達(dá)50~55μm，大大超過允許值33μm，但低壓缸前端的增速箱和后端的高壓缸振動較小。低壓缸前、后軸承上的振動測點(diǎn)信號頻譜圖如圖6—23(a)、(b)所示，圖中主要振動頻率為91.2Hz，其幅值為工頻（190Hz）振幅的3倍多，另外還有2倍頻和4倍頻成份，值得注意的是，圖中除了非常突出的低頻91.2Hz之外，4倍頻成分也非常明顯。對該機(jī)組振動信號的分析認(rèn)為：①低頻成分突出，它與工頻成分的比值為0.48，可認(rèn)為是軸承油膜不穩(wěn)定的半速渦動；②油膜不穩(wěn)定的起因可能是低壓缸兩端聯(lián)軸節(jié)的對中不良，改變了軸承上的負(fù)荷大小和方向。停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)如下問題：①軸承間隙超過允許值(設(shè)計最大允許間隙為0.18mm，實(shí)測為0.21mm)；②5塊可傾瓦厚度不均勻，同一瓦塊最薄與最厚處相差0.03mm，超過設(shè)計允許值。瓦塊內(nèi)表面的預(yù)負(fù)荷處于負(fù)值狀態(tài)(PR值原設(shè)計為0.027，現(xiàn)降為－0.135)，降低了軸承工作穩(wěn)定性。③兩端聯(lián)軸節(jié)對中不符合要求，平行對中量超差，角度對中的張口方向相反，使機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生附加的不對中力。圖6—23低壓缸前、后軸承上的振動測點(diǎn)信號頻譜比較對上述發(fā)現(xiàn)的問題分別作了修正，機(jī)器投運(yùn)后恢復(fù)正常，低壓缸兩端軸承的總振值下降到20μm，檢修前原頻譜圖上反映軸承油膜不穩(wěn)定的91.2Hz低頻成分和反映對中不良的4倍頻成分均已消失[圖6—23(c)、(d)]。油膜渦動及振蕩實(shí)例四1997年11月，某鋼鐵公司空壓站的一臺高速空壓機(jī)開機(jī)不久，發(fā)生陣發(fā)性強(qiáng)烈吼叫聲，最大振值達(dá)17mm/s（正常運(yùn)行時不大于2mm/s），嚴(yán)重威脅機(jī)組的正常運(yùn)行。對振動的信號作頻譜分析。正常時，機(jī)組振動以轉(zhuǎn)頻為主。陣發(fā)性強(qiáng)烈吼叫時，振動頻譜圖中出現(xiàn)很大振幅的0.5×轉(zhuǎn)頻成分，轉(zhuǎn)頻振幅增加不大?；谶@個分析，判定機(jī)組的振動超標(biāo)是軸承油膜渦動所引起，并導(dǎo)致了動靜件的摩擦觸碰?，F(xiàn)場工程技術(shù)人員根據(jù)這個結(jié)論，調(diào)整潤滑油的油溫，使供油油溫從30℃提到38℃后，機(jī)組的強(qiáng)烈振動消失，恢復(fù)正常運(yùn)行。事后，為進(jìn)一步驗(yàn)證這個措施的有效性。還多次調(diào)整油溫，考察機(jī)組的振動變化，證實(shí)油溫在30℃～38℃左右時，可顯著降低機(jī)組的振動。圖6－24煙機(jī)強(qiáng)振時的頻譜

a)北瓦b)南瓦6．8碰摩分析案例實(shí)例一某煉油廠煙氣輪機(jī)正常運(yùn)行時，軸承座的振動不超過6mm/s。1993年11月，該機(jī)組經(jīng)檢修后剛投入運(yùn)行即發(fā)生強(qiáng)烈振動。殼體上測得的振動頻譜如圖6—24所示。除轉(zhuǎn)子工頻外，還存在大量的低倍頻諧波成分，如2×、3×、4×、5×等，南瓦的5倍頻振動特別突出。時域波形存在明顯的削波現(xiàn)象。分析認(rèn)為煙機(jī)發(fā)生嚴(yán)重的碰摩故障，主要部位應(yīng)為軸瓦（徑向軸承和推力軸承均由5塊瓦塊組成）。拆開檢查，發(fā)現(xiàn)南北瓦均有明顯的磨損痕跡，南瓦有一徑向裂紋，并有巴氏合金呈塊狀脫落，主推力瓦有三個瓦塊已出現(xiàn)裂紋。更換軸瓦，經(jīng)仔細(xì)安裝調(diào)整，開機(jī)恢復(fù)正常。碰摩故障實(shí)例二

1996年7月26日，某廠一臺主風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中突然出現(xiàn)強(qiáng)振現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)出口最大振值達(dá)159μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其二級報警值

(90μm)，嚴(yán)重威脅著風(fēng)機(jī)的安全生產(chǎn)。圖6－25、圖6—26分別是風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常時和強(qiáng)振發(fā)生時的時域波形和頻譜。由圖可見，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時，其主要振動頻率為轉(zhuǎn)子工頻101Hz及其低次諧波，且振幅較小，峰—峰值約23μm。而強(qiáng)振時，一個最突出的特點(diǎn)就是產(chǎn)生一振幅極高的0.5×(50.5Hz)成分，其幅值占到通頻幅值的89％，同時伴有1.5×(151.5Hz)、2.5×(252.5Hz)等非整數(shù)倍頻，此外，工頻及其諧波幅值也均有所增長。結(jié)合現(xiàn)場的一些其它情況分析認(rèn)為，機(jī)組振動存在很強(qiáng)烈的非線性，極有可能是由于殼體膨脹受阻，造成轉(zhuǎn)子與殼體不同心，導(dǎo)致動靜件摩擦，而引起的。隨后的停機(jī)揭蓋檢查表明，風(fēng)機(jī)第一級葉輪的口環(huán)磨損非常嚴(yán)重，由于承受到巨大的摩擦力整個葉輪也已經(jīng)扭曲變形，如果再繼續(xù)運(yùn)行下去，其后果將不堪設(shè)想。及時的分析診斷和停機(jī)處理，避免了設(shè)備故障的進(jìn)一步擴(kuò)大和可能給生產(chǎn)造成的更大損失。6．9喘振實(shí)例一：某大型化肥廠的二氧化碳壓縮機(jī)組由汽輪機(jī)和壓縮機(jī)組成。壓縮機(jī)分為2缸、4段、13級。高壓缸為2段共6級葉輪，低壓缸為2段共7級葉輪。低壓缸工作轉(zhuǎn)速6546r/min，高壓缸工作轉(zhuǎn)速13234r/min，中間通過增速齒輪連接。正常出口流量應(yīng)為避免9400m3/h。但投產(chǎn)后不久，因生產(chǎn)的原因，將流量下降至額定流量的66%左右，機(jī)器第四段的軸振動達(dá)58μm，而且高壓缸機(jī)殼和四段出口管道振動劇烈，甚至把高壓導(dǎo)淋管振裂。當(dāng)開大“四回一”防喘閥以后，振幅可下降至50μm，然而機(jī)器劇烈振動的現(xiàn)象還難以消除。頻譜分析顯示，一個55Hz及其倍頻成分占有顯著的地位，其幅值隨通頻振幅的增大而增大，轉(zhuǎn)速頻率成分的幅值則基本保持不變。從頻譜圖上看出，55Hz低頻成分是引起機(jī)器振動的主要因素，但屬何種原因尚不很清楚。分析四段軸振動信號和四段出口氣流壓力脈動信號隨工況的變化過程，可得到該機(jī)故障原因的信息。圖6—27高壓缸四段軸振動和氣壓脈動頻譜圖6—27為高壓缸四段軸振動和氣流壓力脈動的頻譜圖(壓力脈動信號直接從四段出口管線上用壓力傳感器測取)。當(dāng)四段出口壓力為11MPa時，振動測點(diǎn)測得的通頻值為37μm，頻譜圖上除了轉(zhuǎn)速頻率219Hz成分外，無明顯的低頻成分出現(xiàn)，壓力脈動的信號也比較小，見圖6—27中的(a)和(b)。在升壓過程中，當(dāng)測點(diǎn)通頻振幅增至47μm時，軸振動頻譜圖和壓力脈動信號頻譜圖上均突然出現(xiàn)55Hz的低頻及其倍頻成分，見圖6—27中的(c)和(d)。繼而在小流量區(qū)域出口壓力升到14MPa以上時，通頻振幅達(dá)60μm，55Hz的低頻及其倍頻成分則始終存在。當(dāng)壓縮機(jī)背壓降低，流量上升后，通頻振幅下降至一定值，55Hz低頻成分隨之消失。由以上的變工況試驗(yàn)可見，55Hz低頻成分是隨出口壓力升高和流量下降而出現(xiàn)的，又隨背壓下降和流量增加而消失，因此診斷它是壓縮機(jī)高壓缸旋轉(zhuǎn)失速所產(chǎn)生的一種氣體動力激振頻率，這一振動頻率嚴(yán)重地危及機(jī)器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。最后通過加裝“四回四”管線（即從四段出口加一旁通管至四段入口，并在其間加一調(diào)節(jié)閥），調(diào)節(jié)“四回四”，或“四回一”閥門，適當(dāng)增加四段供氣量，四段軸振動就由原來的高振幅下降至22μm，機(jī)器強(qiáng)烈振動情況也就隨之消失。圖6—28高壓缸轉(zhuǎn)子振動幅值譜喘振故障實(shí)例二某廠的二氧化碳壓縮機(jī)組是尿素生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)正常與否直接關(guān)系到安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。但是該機(jī)組高壓缸轉(zhuǎn)子振動中始終存在一個與轉(zhuǎn)速大致成0.8倍關(guān)系的振動分量，有時這一振動分量的幅值與基頻振動分量的幅值相等，甚至大于基頻幅值。圖6—28是二氧化碳壓縮機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)子振動幅值譜，圖中“1”就是0.8倍頻振動分量，其振動頻率?0.8=183.6Hz，“2”是基頻振動分量，其振動頻率?1=222.7Hz，從圖中我們可以看到0.8倍頻的振動幅值大于包括基頻在內(nèi)的其它振動成份的幅值，成為引起轉(zhuǎn)子振動的主要因素，為此，需要分析其產(chǎn)生原因，以便加以控制和消除。（1）振動特性分析圖6-29高壓缸轉(zhuǎn)子啟動過程的瀑布圖

0.8倍頻振動比較特殊，它不同于基頻和2倍頻振動等有明顯的影響因素和解釋，為此，采用多種分析方法就其振動方式以及振動與運(yùn)行工況之間的關(guān)系進(jìn)行分析。首先用瀑布圖分析0.8倍頻的振動特性，圖6-29是二氧化碳壓縮機(jī)組高壓缸轉(zhuǎn)子啟動過程中振動的瀑布圖，從圖中可以看到起動過程無論哪一轉(zhuǎn)速下都沒有0.8倍頻這一振動分量出現(xiàn)。起動過程中負(fù)荷低，可見0.8倍頻振動分量與負(fù)荷有關(guān)，在低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)