转子系统故障诊断
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在转子上加上校正质量，重新转动转子，如振动已减小到满意的 程度，则平衡结束，否则需再平衡或更换试重或修正影响系数。
22
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
平衡孔
平衡块
23
16
4.1 转子不平衡
故障实例1
TO
TI
透平机 齿轮箱 风机
轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平)
17
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
分解后的不平 衡载荷
不平衡 转矩
不平衡 力
I
II
配重面
转子平衡基本思想：
在思平面考I中：F′在的反不方向 上加解校正体质情量况m1，下加，重 半径应为r如1使何m1r消1ω2除= F′。 在设平面备Ⅱ的中不F″的平反方 向 加衡m问2( 半题径？为 r2) ， 以
Equipment Fault Diagnostics
第四章 转子系统故障诊断
重点实验室 张建宇
2011-11-21
1
故障诊断基础——机械振动
无阻尼 自由振动
K
c
有阻尼 自由振动
m
F F0 sin t
x
强迫振动模型
2
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
力学 模型
振动响应：
m&x& cx& kx me2 cos t
m&y&
cy&
ky
me2
sin
t
&x& 2nx& n x e2 cos t
&y&
2ny&
n
y
e2
sin
t
x X cos(nt x )
y
Y
cos(nt
y
)
3
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
幅频与相频曲线
4
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
轴心轨迹
高次谐波较小， 呈“枞树形”
(3) 不平衡故障的振动特征
特征参量 原始不平衡
故障特征 渐变不平衡
突发不平衡
时域波形
正弦波
正弦波
正弦波
特征频率
1X
1X
1X
常伴频率 较小的高次谐波 较小的高次谐波 较小的高次谐波
振动稳定性
振动方向 相位特征 轴心轨迹
稳定
径向 稳定 椭圆
逐渐增大
径向 渐变 椭圆
突发性增大后稳 定 径向
突变后稳定 椭圆
由于旋转机械的结构及其零部件的加工和安装方面的缺陷， 使机器在运行时引起振动，其振动类型可分为横向振动、轴向 振动和扭转振动三类。
横（径）向振动
轴向振动
扭转振动
其中，过大的横（径）向振动往往是机器破坏的主要原因，所以 成了振动监测的主要对象，也是对机组状态进行诊断的主要依据。
11
4.1 转子不平衡
（不平衡故障、轴承
故障的）机械。 如: 汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离
心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设备。
Bently转子试验台 （不平衡故障、油膜 涡动）
9
4.1 旋转机械振动的基本特性
(1) 什么是旋转机械？ 大 型 汽 轮 机 转 子
10
4.1 旋转机械振动的基本特性
(2) 旋转机械的振动特性
ຫໍສະໝຸດ Baidu
同样测得轴承振动为A2、B2，同理
可得A2-A0和B2-B0 以及影响系数α2、
β2。
21
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡 第五步：
设校正平面I、II中所需的校正质 量为W1、W2 ,则W1、W2应满足下 列方程：
α1W1+α2W2=-A0 β1W1+β2W2=-B0
第六步：
(3) 解调分析
Hilbert变换
包络解调
(4) 时频联合分析
短时傅里叶 WVD
小波分析
7
第四章 转子系统故障诊断
4.1 旋转机械振动的基本特性 4.2 转子不平衡故障 4.2 转子不对中故障
8
4.1 旋转机械振动的基本特性
(1) 什么是旋转机械？ 旋转机械：主要功能由旋转运动来完成的机
模拟械故，障尤试其验是台指主要部件做旋转运动的、转速较高
时域波形
不平衡故障的振动特征：
波形、频谱：正弦波，一倍频为主； 轴心轨迹：椭圆。
频谱图
5
故障诊断基础——振动信号采集
信号拾取
加速位 速 度度移
信号调理
信号转换
抗混 滤波
（低通）
模拟
数字
（采样定理）
6
故障诊断基础——振动信号分析
(1) 时域分析
有量纲指标 无量纲指标
相关分析
(2) 频域诊断
倍频分析 边频分析
(2) 不平衡的产生原因
类型
解决措施
①按技术要求对转子进行动平衡
原始不平衡 ②按要求对位安装转子上的零部件
③消除转子上松动的部件 ①转子除垢，进行修复
渐变不平衡 ②定期检修
③保证介质清洁，不带液，防止结垢和腐蚀 ①停机检修，更换损坏的转子
突发不平衡 ②停机清理流道异物
③消除应力，防止转子损坏
15
4.1 转子不平衡
平衡F″。
18
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
Bently 动平衡试 验台
配重盘
影响系数法（前提：线性系统假设）： 图中： I，II——校正平面 Q1，Q2——试重 A，B——测振点
19
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
第一步：
测出平衡前A、B两点振动的原始 值A0、B0，包含振幅和相位。
(1) 何为不平衡？ 因工作原理、制造误差、装配误差、材质不均匀、
结垢不均匀、零部件脱落等原因，转子在工作过程中 常常出现不平衡现象。
12
4.1 转子不平衡
例：风机转子不平衡 产生 原因
后果
13
4.1 转子不平衡
(2) 不平衡的产生原因
• 原始不平衡 • 渐发不平衡 • 突发不平衡
14
4.1 转子不平衡
第二步：
先在平面I上加一试重Q1 ，角度为 r1，并在平稳转速下测得两轴承的 振动为A1、B1
20
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
第三步：
计算单位试重引起的效果矢量，影响系数α1、β1，即 α1=(A1-A0)/Q1; β1=(B1-B0)/Q1
第四步：
取走Q1，再在平面Ⅱ上加试重Q2 。
22
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
平衡孔
平衡块
23
16
4.1 转子不平衡
故障实例1
TO
TI
透平机 齿轮箱 风机
轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平) 轴向很小 1X频率(铅垂) 1X频率(水平)
17
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
分解后的不平 衡载荷
不平衡 转矩
不平衡 力
I
II
配重面
转子平衡基本思想：
在思平面考I中：F′在的反不方向 上加解校正体质情量况m1，下加，重 半径应为r如1使何m1r消1ω2除= F′。 在设平面备Ⅱ的中不F″的平反方 向 加衡m问2( 半题径？为 r2) ， 以
Equipment Fault Diagnostics
第四章 转子系统故障诊断
重点实验室 张建宇
2011-11-21
1
故障诊断基础——机械振动
无阻尼 自由振动
K
c
有阻尼 自由振动
m
F F0 sin t
x
强迫振动模型
2
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
力学 模型
振动响应：
m&x& cx& kx me2 cos t
m&y&
cy&
ky
me2
sin
t
&x& 2nx& n x e2 cos t
&y&
2ny&
n
y
e2
sin
t
x X cos(nt x )
y
Y
cos(nt
y
)
3
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
幅频与相频曲线
4
故障诊断基础——机械振动
例 圆盘转子的不平衡振动
轴心轨迹
高次谐波较小， 呈“枞树形”
(3) 不平衡故障的振动特征
特征参量 原始不平衡
故障特征 渐变不平衡
突发不平衡
时域波形
正弦波
正弦波
正弦波
特征频率
1X
1X
1X
常伴频率 较小的高次谐波 较小的高次谐波 较小的高次谐波
振动稳定性
振动方向 相位特征 轴心轨迹
稳定
径向 稳定 椭圆
逐渐增大
径向 渐变 椭圆
突发性增大后稳 定 径向
突变后稳定 椭圆
由于旋转机械的结构及其零部件的加工和安装方面的缺陷， 使机器在运行时引起振动，其振动类型可分为横向振动、轴向 振动和扭转振动三类。
横（径）向振动
轴向振动
扭转振动
其中，过大的横（径）向振动往往是机器破坏的主要原因，所以 成了振动监测的主要对象，也是对机组状态进行诊断的主要依据。
11
4.1 转子不平衡
（不平衡故障、轴承
故障的）机械。 如: 汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离
心压缩机、水轮机、航空发动机等机械设备。
Bently转子试验台 （不平衡故障、油膜 涡动）
9
4.1 旋转机械振动的基本特性
(1) 什么是旋转机械？ 大 型 汽 轮 机 转 子
10
4.1 旋转机械振动的基本特性
(2) 旋转机械的振动特性
ຫໍສະໝຸດ Baidu
同样测得轴承振动为A2、B2，同理
可得A2-A0和B2-B0 以及影响系数α2、
β2。
21
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡 第五步：
设校正平面I、II中所需的校正质 量为W1、W2 ,则W1、W2应满足下 列方程：
α1W1+α2W2=-A0 β1W1+β2W2=-B0
第六步：
(3) 解调分析
Hilbert变换
包络解调
(4) 时频联合分析
短时傅里叶 WVD
小波分析
7
第四章 转子系统故障诊断
4.1 旋转机械振动的基本特性 4.2 转子不平衡故障 4.2 转子不对中故障
8
4.1 旋转机械振动的基本特性
(1) 什么是旋转机械？ 旋转机械：主要功能由旋转运动来完成的机
模拟械故，障尤试其验是台指主要部件做旋转运动的、转速较高
时域波形
不平衡故障的振动特征：
波形、频谱：正弦波，一倍频为主； 轴心轨迹：椭圆。
频谱图
5
故障诊断基础——振动信号采集
信号拾取
加速位 速 度度移
信号调理
信号转换
抗混 滤波
（低通）
模拟
数字
（采样定理）
6
故障诊断基础——振动信号分析
(1) 时域分析
有量纲指标 无量纲指标
相关分析
(2) 频域诊断
倍频分析 边频分析
(2) 不平衡的产生原因
类型
解决措施
①按技术要求对转子进行动平衡
原始不平衡 ②按要求对位安装转子上的零部件
③消除转子上松动的部件 ①转子除垢，进行修复
渐变不平衡 ②定期检修
③保证介质清洁，不带液，防止结垢和腐蚀 ①停机检修，更换损坏的转子
突发不平衡 ②停机清理流道异物
③消除应力，防止转子损坏
15
4.1 转子不平衡
平衡F″。
18
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
Bently 动平衡试 验台
配重盘
影响系数法（前提：线性系统假设）： 图中： I，II——校正平面 Q1，Q2——试重 A，B——测振点
19
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
第一步：
测出平衡前A、B两点振动的原始 值A0、B0，包含振幅和相位。
(1) 何为不平衡？ 因工作原理、制造误差、装配误差、材质不均匀、
结垢不均匀、零部件脱落等原因，转子在工作过程中 常常出现不平衡现象。
12
4.1 转子不平衡
例：风机转子不平衡 产生 原因
后果
13
4.1 转子不平衡
(2) 不平衡的产生原因
• 原始不平衡 • 渐发不平衡 • 突发不平衡
14
4.1 转子不平衡
第二步：
先在平面I上加一试重Q1 ，角度为 r1，并在平稳转速下测得两轴承的 振动为A1、B1
20
4.1 转子不平衡
(4) 不平衡的解决措施——现场动平衡
第三步：
计算单位试重引起的效果矢量，影响系数α1、β1，即 α1=(A1-A0)/Q1; β1=(B1-B0)/Q1
第四步：
取走Q1，再在平面Ⅱ上加试重Q2 。