不对中故障机理与诊断.docx

不对中故障机理与诊疗 大型机组往常由多个转子构成，各转子之间用联轴器联接构成轴系，传达运动和转矩。 因为机器的安装偏差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机器基础的不平均沉降等， 有 可能会造成机器工作时各转子轴线之间产生不对中。 拥有不对中故障的转子系统在其运行过程中将产生一系列有害于设施的动向效应，如 惹起机器联轴器偏转、轴承初期破坏、油膜失稳、轴曲折变形等，致使机器发生异样振动， 危害极大。 一、转子不对中的种类 如图1-1所示，转子不对中包含轴承不对中和轴系不对中两种状况。轴颈在轴承中偏 斜称为轴承不对中。轴承不对中自己不会产生振动， 它主要影响到油膜性能和阻尼。 在转子 不均衡状况下，因为轴承不对中对不均衡力的反作用，会出现工频振动。 机组各转子之间用联轴节连结时，如不处在同向来线上，就称为轴系不对中。往常所 讲的不对中多指轴系不对中。造成轴系不对中的原由有安装偏差、 管道应变影响、温度变化 热变形、基础沉降不均等。因为不对中，将致使轴向、径向交变力，惹起轴向振动和径向振 动。因为不对中惹起的振动会随不对中严重程度的增添而增大。不对中是特别广泛的故障， 即便采纳自动调位轴承和可调理联轴器也难以使轴系及轴承绝对对中。当对中超差过大时， 会对设施造成一系列有害的影响， 如联轴节咬死、轴承碰磨、油膜失稳、轴挠曲变形增大等， 严重时将造成灾害性事故。 图1-1转子不对中的受力状况 如图1-2所示，轴系不对中一般可分为以下三种状况： 轴线平行位移，称为平行不对中； 轴线交错成一角度，称为角度不对中； 轴线位移且交错，称为综合不对中。 图1-2齿式联轴器转子不对中形式二、不对中振动的机理 大型高速旋起色械常用齿式联轴器，中小设施多用固定式刚性联轴器，不同种类联轴器及不同种类的不对中状况，振动特点不尽同样，在此分别加以说明。 1．齿式联轴器连结不对中的振动机理 齿式联轴器由两个拥有外齿环的半联轴器和拥有内齿环的中间齿套构成。两个半联轴 器分别与主动轴和被动轴连结。这类联轴器拥有必定的对中调理能力，所以常在大型旋转设 备上采纳。在对中状态优秀的状况下，内外齿套之间只有传达转矩的周向力。当轴系对中超 差时，齿式联轴器内外齿面的接触状况发生变化，从而使中间齿套发生相对倾斜，在传达运 动和转矩时，将会产生附带的径向力和轴向力，引起相应的振动，这就是不对中故障振动的原由。 平行不对中 联轴器的中间齿套与半联轴器构成挪动副，不可以相对转动。当转子轴线之间存在径向 位移时，中间齿套与半联轴器间会产生滑动而作平面圆周运动，中间齿套的中心是沿着以径 向位移y为直径作圆周运动。如图1-3所示。 图1-3联轴器平形不对中图1-4联轴器齿套运动剖析 如图1-4所示，设A为主动转子的轴心投影，B为从动转子的轴心投影，K为中间齿套 的轴心，AK为中间齿套与主动轴的连线，BK为中间齿套与从动轴的连线，AK垂直BK， 设AB长为D,K点坐标为K(x，y），取?为自变量，则有 (1-1) 对?求导，得 (1-2) K点的线速度为 (1-3) 因为中间套平面运动的角速度 (d?/dt)等于转轴的角速度，即 d?/dt＝ω，所以K点绕 圆周中心运动的角速度 ωK为 (1-4) 式中，VK为点K的线速度，由式（1-4)可知，K点的转动速度为转子角速度的两倍，因 此当转子高速转动时，就会产生很大的离心力，激励转子产生径向振动，其振动频次为转子 工频的两倍。别的因为不对中而惹起的振动有时还包含有大批的谐波重量，但最主要的仍是 2倍频重量。 (2)偏角不对中 当转子轴线之间存在偏角位移时，如图1-5所示，从动转子与主动转子的角速度是不同的。从动转子的角速度为 (1-5) 式中，ω1，ω2分别为主动转子和从动转子的角速度；α为从动转子的偏斜角；φ1为主 动转子的转角。 从动转子每转动一周其转速变化两次，如图  1-6  所示，变化范围为 (1-6) 图1-5联轴器偏角不对中图1-6转速比的变化曲线 偏角不对中使联轴器附带一个弯矩，弯矩的作用是力争减小两轴中心线的偏角。转轴每 旋转一周，弯矩作用方向交变一次，所以，偏角不对中增添了转子的轴向力，使转子在轴 向产生工频振动。 (3)综合不对中 在实质生产中，轴系转子之间的对中状况常常是既有平行位数不对中，又有角度不对 中的综合移不对中，因此转子振动的机理是二者的综合结果。当转子既有平行位移不对中又 有角度不对中时，其动向特征比较复杂。激振频次为角频次的2倍；激振力的大小随速度 而变化，其大小和综合不对中量△y、△α、安装距离△L以及中间齿套质量m等相关。联 轴器双侧同一方向的激振力之间的相位差在0°～180°之间。其余故障物理特征也介于轴线平行不对中和角度不对中之间。 同时，齿式联轴器因为所产生的附带轴向力以及转子偏角的作用，