旋转机械故障诊断1.pptx

1 第六章 旋转机械故障诊断6．1 旋转机械振动的动力学特征及信号特点 6．1．1 转子特性 　 何谓旋转机械 主要运动由旋转运动来完成的机械 汽轮机、离心式压缩机、水泵、风机、电动机 核心：转轴组件 转子、轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器 滑动轴承、滚动轴承；支座、定子、机座；密封、密封装置 2 3 4 单圆盘转子的临界转速 C A m O O’ k y x 由上式中解出x和y,并求得振幅r。 圆盘惯性力 ＋ 轴弹性力 ＝ 偏心的离心力 5 C A m O O’ k y 6 7 8 9 10 11 结论1 由圆盘质量偏心的不平衡响应产生两种运动，一是圆盘以角速度 绕自己轴心的自转，一是轴心以角速度 绕圆盘的静挠曲线的涡动。 若无阻尼（ ），当 时，振幅趋于无限大。由于实际中存在阻尼，此时振幅会达到一个有限的峰值。 12 结论2 转轴的涡动频率与质量偏心引起的激振力频率相同，即和转动频率相同； 涡动振幅的相位和激振力的相位差在 ＜ 时，涡动向量滞后激振力向量0~90，当 时，为90~180。 》 ，相位差为180，即质心位与原点与轴心之间。 13 与没有阻尼的相比，有阻尼的情况下，临界转速下转子的振幅将随阻尼增加而减少。同时，随阻尼的增大，临界转速的数字将有所增加，但增加量很小。 临界转速时，振幅滞后于激振力90。 临界转速就是转子系统的偏心质量在转动过程中形成的激振力与转子系统发生共振时的转速。 14 结论2 = 》 红色为质量偏心矢量，黑色为涡动位移矢量 15 结论3 在一定的转速下，振幅与激振力的幅值成正比，振幅向量滞后与激振力的相位角不变。这就是刚性转子加平衡的理论依据。 16 临界转速 What？当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，即所谓临界转速 现象？转子在临界转速下会发生剧烈振动 大小？临界转速数值上一般等于转子横向振动的固有频率。大小决定于转子的结构（质量和刚度的分布）和轴承的结构(边界条件) 形式？一个实际的转子往往有多阶临界转速，从低到高依次称为第一阶、第二阶、第三阶等 特点？每一阶临界转速下，转子有一个对应的振型 17 影响临界转速的因素 支承刚度 只有在支承完全不变形的条件下，支点才会在转子运动过程中保持不动。考虑支承的弹性变形时，就相当于弹簧与弹性转轴相串联。 支承与弹性转轴串联后，总的弹性刚度要低于转轴本身的弹性刚度，使转子的临界转速降低。 回转力矩 转子的轴线与支点的连线有夹角，会产生回转力矩，也称陀螺力矩。 正进动时，回转力矩可以提高转子的刚度，临界转速增大；反进动时，降低转子的刚度，临界转速减小。 组合转子 组合系统中各转子的各阶临界转速高于单个转子。 18 支承刚度对临界转速的影响 小 支承刚度 大 临界转速 0 K 支承刚度降低，临界转速随之下降 19 单转子的临界转速和振型 单转子的临界转速和振型 650MW 发电机转子 n1= 604 r/min n2= 1840 r/min n3= 4651 r/min 多自由度转子有多个临界转速和相应的振型 20 多转子轴系的临界转速和振型 200MW汽轮发电机组 高压转子 中压转子 低压转子 发电机转子 21 多转子轴系的临界转速和振型 200MW 汽轮发电机组轴系 发电机转子型 n1 =1002 r/min 中压转子型 n2 = 1470 r/min 高压转子型 n3 = 1936 r/min 低压转子型 n4 = 2014 r/min 发电机转子型 n5 = 2678 r/min 高压转子 中压转子 低压转子 发电机转子 轴系各阶振型中，一般有一个转子起主导作用。 22 转子系统分类 刚性转子系统：工作转速在一阶临界转速以下 判别依据：一般工作转速6000r/min 的机械系统属于刚性转子系统 同步振动：振动频率 = 工作频率 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 柔性转子系统：工作转速在一阶临界转速以上 判别依据：一般工作转速6000r/min 的机械系统属于柔性转子系统 亚同步振动：振动频率 工作频率 自激振动：振动过程中，由于系统内部不断有能量输入而产生的共振现象 23 两种转子系统振动特点比较 刚性系统 柔性系统 振动特点 强迫振动 自激振动 激振原因 由于外部激振力或激振位移