【正文】 永久性彎曲 是指經(jīng)過慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式仍然無法恢復(fù)轉(zhuǎn)子的彎曲狀態(tài)。轉(zhuǎn)子在盤車過程中僅僅依靠本身的重量施加在軸上產(chǎn)生的交變力，不足以釋放轉(zhuǎn)軸內(nèi)部已經(jīng)形成的彎曲應(yīng)力，因此變成永久性彎曲變形。 前述影響轉(zhuǎn)子彎曲的某些因素，如果程度嚴(yán)重，也可能成為永久性彎曲。 具有很大彎曲變形的轉(zhuǎn)子， 不能用動平衡方法校正 ，必須用熱處理方法 把轉(zhuǎn)子校直，或者用精加工方法來消除彎曲。 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲 機(jī)械電子工程學(xué)院 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)心偏離不同點是軸彎曲會使軸兩端產(chǎn)生 錐形運動 ，因而在 軸向 還會產(chǎn)生較大的 一階 轉(zhuǎn)動頻率振動。 軸彎曲故障的振動信號與不平衡基本相同，特征如下： 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)定的圓或偏心率較小的橢圓，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 。 轉(zhuǎn)軸彎曲的振動故障特征 轉(zhuǎn)軸永久性彎曲 機(jī)械電子工程學(xué)院 轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，如發(fā)生軸上零件碎裂或飛離，將產(chǎn)生 階躍式的不平衡 ，引起振幅和相位的 突然變化 。這種變化屬于瞬態(tài)響應(yīng)，此后將會衰減下去，因而振幅突變后將在某一數(shù)值上穩(wěn)定下來。 如果飛離塊 質(zhì)量大 ，振幅 突升明顯 。如果飛離塊質(zhì)量小，它所產(chǎn)生的不平衡矢量與原始不平衡矢量相疊加，使測點處測得的振幅可能是增大或減小，相位角、軸心軌跡形狀與原來的不相同。 對這類故障進(jìn)行診斷，最好在監(jiān)測轉(zhuǎn)子振幅的同時也能監(jiān)測相位 。高速轉(zhuǎn)子零件的碎裂或飛離是一種較大的 質(zhì)量不平衡 ，往往 對轉(zhuǎn)速變化非常敏感 ，降低轉(zhuǎn)速，振幅就會明顯下降。 轉(zhuǎn)子上零件碎裂或飛離 機(jī)械電子工程學(xué)院 如一些高溫的并帶有黏性的 催化劑微粒、 管道中的 銹蝕 、氣源中的 粉塵等 進(jìn)入機(jī)器的流道，黏結(jié)在葉輪上，由于質(zhì)量分布不均勻，引起轉(zhuǎn)子的不平衡。 這種因固體雜質(zhì)沉積引起的不平衡所表現(xiàn)的振動現(xiàn)象，往往是 振幅逐漸加大 ，轉(zhuǎn)速頻率成分占有突出的地位，而且隨著轉(zhuǎn)速的增加振幅呈拋物線狀態(tài)增大。有時結(jié)垢可以達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子與靜子之間的 摩擦與磨損 。 固體雜質(zhì)在葉輪上沉積 消除措施： 從工藝上采取限制雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)器。 從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上防止雜質(zhì)大量沉積。 在入口處間斷地噴入少量清水或溶劑，利用機(jī)器旋轉(zhuǎn)離心力使水流沖刷積垢，進(jìn)行在線清洗。 機(jī)械電子工程學(xué)院 有些壓縮機(jī)在運行中常會遇到工藝氣體和固體雜質(zhì)對葉輪基體金屬的沖蝕，設(shè)備維修中不恰當(dāng)?shù)拇胧┚涂赡芙o機(jī)器帶來振動問題，必須引起注意。 葉輪除銹后產(chǎn)生的不平衡 帶有各種零件的轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生松動，例如葉輪、平衡盤、止推盤在軸上配合的過盈量不足，或者鍵槽配合太松，使轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速下發(fā)生松動；還有材料選擇不良或是工作介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重，引起軸套和輪殼內(nèi)部發(fā)生腐蝕而松動。 此外，滾動軸承外圈配合間隙過大，軸在旋轉(zhuǎn)時外圈也跟著作不同步的旋轉(zhuǎn)，也會發(fā)生類似松動的故障。 軸上零件松動 機(jī)械電子工程學(xué)院 軸上零件松動在振動頻率和相位上的特征： 松動的零件隨著轉(zhuǎn)速的升高離心力迅速增大，零件內(nèi)孔擴(kuò)大，與轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生松動，并偏置于零件重心一側(cè)或軸中心線弓狀回旋的外側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速頻率成分幅值迅速增大 。 振動將出現(xiàn)明顯的 非線性 影響因素，在頻譜圖上出現(xiàn)大量轉(zhuǎn)速頻率的 高次諧波 ，偶爾也可能出現(xiàn) 1/ 1/3轉(zhuǎn)速頻率的分?jǐn)?shù)次諧波 成分。 軸上零件松動 振動信號振幅不穩(wěn)定，相位隨時間變動，而且頻譜圖上會出現(xiàn)許多連續(xù)的噪聲譜線，表明轉(zhuǎn)子振動帶有一定程度的不穩(wěn)定 隨機(jī)沖擊 。 可能產(chǎn)生“拍振”現(xiàn)象，拍振的頻率一個是軸的轉(zhuǎn)速頻率，另一個是稍低于軸轉(zhuǎn)速的松動零件轉(zhuǎn)速頻率。 機(jī)械電子工程學(xué)院 振幅隨轉(zhuǎn)速的變化 質(zhì)量不平衡振動，在臨界轉(zhuǎn)速之前振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而升高，臨界轉(zhuǎn)速之后振幅有所下降。而轉(zhuǎn)子彎曲振動屬于 恒力幅 的激振，雖然振幅也隨轉(zhuǎn)速的上升而升高，但 無確定關(guān)系 。 相位隨轉(zhuǎn)速的變化 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，按照其振型特點，在支承轉(zhuǎn)子的兩端軸承上，同一徑向方向的振動相位可能相同，也可能相差很大，隨著轉(zhuǎn)速變化，兩者 相位往往處于變動之中 。而轉(zhuǎn)子的彎曲不平衡通常是在同一平面內(nèi)發(fā)生， 彎曲振動只能激起一階振型 ，因此它在兩端軸承上的振動相位相同或很接近，隨著轉(zhuǎn)速變化，由于轉(zhuǎn)子彎曲變形方向不變，因而 相位變化很小 。 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別 機(jī)械電子工程學(xué)院 振幅隨負(fù)荷的變化 質(zhì)量不平衡 引起的振動一般 不隨負(fù)荷變化 而變化，但是轉(zhuǎn)子彎曲振動則 隨著負(fù)荷的升高而加大 。因為負(fù)荷增大，作用在彎曲轉(zhuǎn)子上的不平衡流體徑向力也增加。 轉(zhuǎn)子彎曲不平衡和質(zhì)量不平衡的鑒別 機(jī)械電子工程學(xué)院 轉(zhuǎn)子恒速運轉(zhuǎn)，質(zhì)量 不平衡 將在轉(zhuǎn)子徑向方向上形成一個不變的旋轉(zhuǎn)離心力，轉(zhuǎn)子運動的 軸心軌跡 形狀接近于一個 圓或橢圓， 也就是說，不平衡離心力將在軸承的水平和垂直方向上產(chǎn)生 接近 90176。 的相位差 。 機(jī)體變形、皮帶輪或齒輪偏心、機(jī)座松動、結(jié)構(gòu)共振等故障，雖然軸承或機(jī)體上的振動頻率也像不平衡振動那樣，表現(xiàn)以轉(zhuǎn)速頻率為主 ，然而在振動方向上并不是按照旋轉(zhuǎn)力的方向變化，而是在某一個方向上出現(xiàn)同相位或接近 180176。 反相位的 定向振動 ，這種“定向振動” 在 軸心軌跡 上表現(xiàn)為一條傾斜的 直線 或接近一條直線形狀。 定向振動與不平衡振動故障的鑒別 機(jī)械電子工程學(xué)院 定向振動與不平衡振動故障的鑒別 鑒別內(nèi)容 不平衡振動 定向振動 振動頻率 轉(zhuǎn)速頻率 轉(zhuǎn)速頻率 相互垂直的兩個方向相位差 接近 90176。 接近 0176。 或 180176。 軸心軌跡形狀 圓或橢圓 某一方向上近似一條直線 故障原因 轉(zhuǎn)子固有不平衡 ， 轉(zhuǎn)子彎曲 ， 轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破壞等 。 機(jī)體變形 ， 皮帶輪或齒輪偏心 ， 機(jī)座松動 ， 基礎(chǔ)共振等 。 定向振動與不平衡振動的鑒別 機(jī)械電子工程學(xué)院 定向振動與不平衡振動故障的鑒別 例：機(jī)殼變形 某大型化工廠新安裝的一臺離心泵，功率為 147KW，由轉(zhuǎn)速 3600r/min的電動機(jī)驅(qū)動。安裝時電動機(jī)與泵進(jìn)行了仔細(xì)對中，泵開始運轉(zhuǎn)時 電動機(jī)出現(xiàn)了很大振動，電動機(jī)的兩個軸承上水平方向振幅為 25mm/s，垂直方向振幅為 20mm/s，泵和電動機(jī)軸向振幅小于 5mm/s，電動機(jī) 振動頻率為轉(zhuǎn)速頻率 。從測量數(shù)據(jù)看，似乎是電動機(jī)的不平衡故障，但是進(jìn)一步作相位分析，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)靠泵側(cè)的軸承在水平和垂直方向上的 相位相同 ，而外側(cè)軸承 相位差 180176。 。 電動機(jī)底腳剛性不足引起的振動 機(jī)械電子工程學(xué)院 定向振動與不平衡振動故障的鑒別 電動機(jī)底腳剛性不足引起的振動 電動機(jī) 4個底腳的振幅為（單位 mm）： 51 ?FA 252 ?FA251 ?RA 52 ?RA 4個底腳的振幅大小差別很大，說明電動機(jī)的振動模式是以對角線進(jìn)行擺振，也就是說，底腳 和 的螺釘雖然堅固，但是底腳 支承剛度不足，產(chǎn)生了上述前后軸承的“定向振動”問題。為了證明這一點，操作者在不停機(jī)狀態(tài)下把底腳 處的固定螺釘放松，果然電動機(jī)的振動幅值下降了 75%。 2FA 1RA1RA機(jī)械電子工程學(xué)院 情況簡介 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)子轉(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 38066立方 /小時，出口壓力 ，氣體溫度200℃ ，該壓縮機(jī)配有本特利（ Bently）公司 7200系列振動監(jiān)測系統(tǒng)；測點有 7個，測點 A、 B、 C、 D為壓縮機(jī)主軸徑向位移傳感器，測點 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 G為壓縮機(jī)主軸軸向位移傳感器。 不平衡故障案例 該壓縮機(jī) 沒有備用機(jī)組 ，全年 8000h連續(xù)運轉(zhuǎn)，僅在大修期間可以停機(jī)檢查。生產(chǎn)過程中一旦停機(jī)將影響全線生產(chǎn)。因該機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高， 介質(zhì)是氫氣 ，振動異常有可能造成極為嚴(yán)重的惡性事故，是該廠重點監(jiān)測的設(shè)備之一。 不平衡故障案例分析 機(jī)械電子工程學(xué)院 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，為全線開車作準(zhǔn)備。再生工作要連續(xù)運行一周左右。再生過程中工作介質(zhì)為 氮氣（ 分子量為 28，相對氫氣較大 ），使壓縮機(jī)負(fù)荷增大。壓縮機(jī)啟動后，各項動態(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。 運行不到兩整天 ，于 6月 12日上午振動報警，測點 D振動值越過報警限，高達(dá) 60～ 80um之間波動，測點 C振動值也偏大，在50～ 60um之間波動，其它測點振動沒有明顯變化。 不平衡故障案例 機(jī)械電子工程學(xué)院 諧波 頻率 /Hz 5月 21日振幅 6月 12日振幅 改變量 1 125 2 0 3 1 4 3 f0幅值f0幅值5月 21日 D點頻譜圖 6月 12日 D點頻譜圖 不平衡故障案例 機(jī)械電子工程學(xué)院 診斷結(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 ，不可怕。 建議： 1）可以 不停機(jī) ，再堅持運行 4～ 5天，直到催化劑再生工作完成。 2）密切注意振動狀態(tài)，催化劑再生工作完成后有停機(jī)的機(jī)會，做解體檢查。 不平衡故障案例 監(jiān)測系統(tǒng)儀表只指示出各測點振動位移的 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。 機(jī)械電子工程學(xué)院 事后驗證情況 6月 18日催化劑再生工作圓滿完成，壓縮機(jī)停止運行。 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。 因此檢修工作主要是清垢，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。 不平衡故障案例 機(jī)械電子工程學(xué)院 軸彎曲故障案例 情況簡介 某公司一臺 200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，型式為超高壓、中間再熱單抽冷凝式。在長期的運行中，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 10um，軸振動小于 100um。 1998年在一次熱態(tài)起動時 2軸、 3軸、 1軸承和 2軸承振動出現(xiàn) 短時突增 ，被迫緊急關(guān)小閘門；再次開大蒸汽閘門，使轉(zhuǎn)子迅速加速，沖過臨界轉(zhuǎn)速（稱為 沖車 ）后并網(wǎng)運行。并網(wǎng)后， 2軸和 1軸承、 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 運行近一月 ，也未能恢復(fù)至以前運行時的振動水平。 機(jī)械電子工程學(xué)院 曲線 1—— 停機(jī)前 1軸承振動 ≤1um，熱態(tài)啟動后為 6um 曲線 2—— 停機(jī)前 2軸承振動 ≤6um，熱態(tài)啟動后為 16～ 18um 曲線 3—— 停機(jī)前 2軸振動 ≤80um，熱態(tài)啟動后為 120～ 140um 軸彎曲故障案例 機(jī)械電子工程學(xué)院 4月 6日熱起動情況 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) 120um， 2軸承振動達(dá) 65um， 3軸振動達(dá)到監(jiān)測表的 滿量程 （即軸振動值已大于 400um），運行人員采取 緊急關(guān)閘措施停機(jī) 。 5:05轉(zhuǎn)子靜止后盤車， 大軸撓度值增大為 120um，盤車電流32A。 6:40再次起動，快速沖車至 3000 r/min額定轉(zhuǎn)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軸承、 2軸承及2軸、 3軸 振動異常增大 ，緊急關(guān)閘停機(jī)后，電動盤車時 機(jī)組大軸撓度值 增加較大，盤車電流略有增加。 軸彎曲故障案例 機(jī)械電子工程學(xué)院 數(shù)據(jù)分析 1）探頭所在處的轉(zhuǎn)子跳動值（大軸撓度）從 30um增加至120um，比起動前 增大了