不对中故障实例
输油泵机组不对中故障分析
，
也会 造 成 轴 向 表 读 数 误 差 。 输 油 泵 轴 的 驱 动 端 和 电机 的驱 动端 通
通 常 采 用 百 分表 ， 千分表 ， 激 光 对 中 仪进 行
２． ２ 单架 百分 表的 实 际应用
过 联轴 器联 接 。 电 机 的 地脚 有三 个 螺 栓 ， 用
１ 输 油泵机组 不对 中故障机理
Ｑ：
ＳＣＩ Ｅ ＮＣＥ ＆ ＴＥ ＣＨ Ｎ０Ｌ０ｅＹ油 泵 机 组 不对 中故 障 分 析
陈 眉 生 （ 中国石 油西部管 道 新疆输 油气 分公司 新 疆乌鲁 木齐
８ ３ ０ ０ ６ ３ ）
摘 要： 不对 中的种类较 多， 表 现的 形式也 并不相 同， 加之现 场工况比较 复杂 ， 对 不对 中故障的确诊存 在较大的 困难。 在 西部 管道 ， 输 油泵 机组做 为长输 管道的核 心设备 ， 功 率大 ， 使 用频率 高， 转子 系统的对 中越 好 ， 功耗 将会越 ４ 、 ， 将能保证机 组的平稳运行 。 本文介 绍 了转子不 对 中故障 的故 障机理 ， 研完 了用百分表进 行轴 对 中的方 法， 介 绍激光对 中仪 的原 理和优 点。 关键词 ： 输油泵机组 不对 中故障 百分表法 激光对 中仪 中 图分 类 号 ； Ｔ Ｅ ９ ７ ４ ． １ 文献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ （ ｂ ） 一０ １ １ ５ — ０ ２ 输 油 泵 机 组 的转 子 系 统是 提 供 动 力 的
定 位 轴 向位 置 时 ， 由于 每 次 的 固 定 位 置 不
一
中。 对 于 中小 型设 备 ， 采 用 直 尺 和 目测来 确
定 两 个 联 轴 器 的径 向偏 差 ， 用 塞 尺 测 量 两
烟气轮机联轴器不对中故障的诊断
一
１ ． 烟气轮机联 轴器不对 中故 障运行征兆
、
影 响联 轴 器 不 对 中 的 因素
（） １低转速（０ －０ ｒ ｉ） ３ ０－ ０／ ｎ下联轴器动幅值 随转子负荷增 大 ４ ｒ ａ
而增大。
１ ． 联轴器螺孔 间隙偏大或螺栓预紧力不足 如果 机组存 在联轴 器螺孔 问 隙偏 大或 螺栓预 紧力不 足隐
对 中。 二 、 气 轮 机 联 轴 器 不 对 中故 障 的 运 行 征 兆 及机 理分 析 烟
美国 Ｔ ｘｓ Ｍｏｓｎｏ ｅａ 州 ｎａｔ 化工公 司所作的故 障诊 断案例 中 ， 中 其
６％是 由 转 子不 对 中 引起 的 。 转 子 不 对 中 的 系 统 在 运 转 过 程 中 ０
易出现轴挠 曲变形 、机械振动 、轴承早期损坏及油膜失稳等现 象， 对系统平稳运行危 害极 大。 烟气轮机联 轴器不对 中故 障率较 高 ， 导致 油膜 温升高 、 它会 油膜失 稳 、 机组振动异常 ， 产生不正常 噪声 ， 从而造成轴承早期 损坏 、 轴器轮齿 咬死断齿 、 联 螺栓变形 断裂 、 碰摩烧损 ， 至出现 “ 甚 锁定” 现象 ， 对生产安 全造成极大危
２ ， ｍｓ是西 门子 ｓ — ０ Ｌ ７ ３ ０ Ｐ Ｃ的 ５ ８倍 ； Ｐ ｃ编程人 员容易获 － ③ Ｌ
得 功 能强 大 的 Ｉ Ｃ １３ — 语 言资 源 。 Ｅ １ ３ １ ４软 件 开 发 ．
采用具 有远程 Ｉ ／ Ｏ的 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ Ｒ ＦＢ Ｓ接 口端 子 与控 制器通 信 ， １ ０ １ｕ 个Ｒ ＦＢ ｓ连接器将 耦合器 、 阀岛 、 伺服控制器 以及变频 器信 息传 入 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ 端 口，＂Ｒ ＦＢ Ｓ连接器与其他控制系统通 Ｒ ＦＢ Ｓ ２ Ｏ ＩＵ Ｐ 信。 （） １将倍佛公 司总线耦合器 和费斯通公 司电磁阀组控 制器
5 旋转机械常见故障特征
特征频 常伴 振动稳 振动 相位 轴心 时域 率 频率 定性 方向 特征 轨迹 波形 1× 简谐 稳定 径向 稳定 椭圆 波形
转子不平衡振动敏感参数
1 振动 随转 速变 化 明显 2 振动 随负 荷变 化 不明 显 3 振动 随油 温变 化 不变 4 振动 随流 量变 化 不变 5 振动 随压 力变 化 不变 6 其它 识别 方法 低速 时趋 于零
转子不平衡产生的原因
转子不平衡产生的原因
转子不平衡类型
力不平衡
力偶不平衡
转子不平衡类型
动不平衡
悬臂转子不平衡
转子不平衡动力学特性
x = Acos(Ωt +θ )
me λ2 A= • M (1− λ2 )2 + 4ζ 2 λ2
2ζλ tanθ = 1− λ2
转子不平衡振动特征
1 2 3 4 5 6 7
转子不对中故障形式
轴线平行不对中
角度不对中
综合不对中
转子不对中故障轴心轨迹
∆α
∆y Z
∆α / 2
Z
∆L
(b)
Z
∆y
∆L
(a)
∆L
(c)
轴线平行不对中
角度不对中
综合不对中
转子不对中故障特征
1）齿式联轴器不对中故障的特征频率为轴转 角频率的2 角频率的2倍。 由不对中故障产生的对转子的激振力幅， 2）由不对中故障产生的对转子的激振力幅， 随转速的升高而加大，因此， 随转速的升高而加大，因此，高速旋转机 械应更加注重转子的对中要求。 械应更加注重转子的对中要求。 激励力幅与不对中量成正比， 3）激励力幅与不对中量成正比，随不对中量 的增加，激励力幅呈线性加大。 的增加，激励力幅呈线性加大。
第六章 旋转机械的故障诊断(第一讲)1
1.1 转子不平衡概念
转子不平衡：设计错误、材料质量、加工、装配以及运行多因
素影响，转子质心与旋转中心之间存在一定的偏心距， 转子
工作时周期性受离心力干扰，轴承产生动载荷引起机器振动。 不平衡原因：旋转体质量沿旋转中心线分布不均匀。
转子不平衡产生的离心力
以带薄圆盘的刚性转子为例， 两轴承支承跨度为l， 转子质量 为m，质心M距旋转中心O偏心距为e，旋转角速度为。 假定 转子系统无阻尼，则转子产生的离心力为：
平衡质量 双面动平衡技术
（2）转子运行中的不平衡 ① 转子弯曲
临时性弯曲：转子受外部影响或外力作用引起，不需动平衡 ，采用简单措施，如盘车或调整操作方式即可恢复，主要由 转子受热不均，转子自重，气流冲击, 温度突变以及负荷变 化快等因素引起。
永久性弯曲：转子慢转无法恢复，需要热处理校直或精加工 消除。
止推轴承设计：承载面积、压缩机超压、密封损坏，轴向力 大，瓦块磨烧。
供油系统：润滑油量、供油清洁、油温度、油黏度、供油压 力、滤清滤网、油孔堵塞、轴承磨损，油冷效果、润滑油水 分， 更换过滤器，更换润滑。
（3）轴承疲劳
原因： ① 轴承过载：油膜破裂，应力集中，局部裂纹，裂纹扩展
② 轴瓦松动：轴承间隙，机器振动，轴承交变载荷，裂纹 扩展，瓦块表面开裂与松脱。 ③ 轴承摩擦和咬粘：表面高温，材料热应力和热裂纹 ④ 巴氏合金过厚：疲劳敏感，疲劳破坏
旋转轴线 质心 轴承中心 线
转子几种不平衡状态
1.2 临界转速对不平衡振动的影响
（1）临界转速的动力特性 临界转速现象：不平衡离心力引起共振现象。临界转速时， 转 子产生较大的弯曲变形，做弓状回旋运动（“涡动”或“进动 ”），转子质心远离轴承中心线，离心力剧增，转子产生更大 变形，离心力进一步放大，机器剧烈振动。 临界转速：一阶临界转速ncr1，多阶临界转速ncri （阶数i） 设计要求：工作转速n避开临界转速ncr。 一般规定：工作转速n<一阶临界转速ncr1，n 0.75 ncr1 工作转速n>一阶临界转速ncr1，1.4ncri<n <0.7ncr(i+1)
不对中故障机理与诊断
不对中故障机理与诊断大型机组通常由多个转子组成，各转子之间用联轴器联接构成轴系，传递运动和转矩。
由于机器的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机器基础的不均匀沉降等，有可能会造成机器工作时各转子轴线之间产生不对中。
具有不对中故障的转子系统在其运转过程中将产生一系列有害于设备的动态效应，如引起机器联轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳、轴弯曲变形等，导致机器发生异常振动，危害极大。
一、转子不对中的类型如图1-1所示，转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。
轴颈在轴承中偏斜称为轴承不对中。
轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响到油膜性能和阻尼。
在转子不平衡情况下，由于轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动。
机组各转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。
通常所讲的不对中多指轴系不对中。
造成轴系不对中的原因有安装误差、管道应变影响、温度变化热变形、基础沉降不均等。
由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。
由于不对中引起的振动会随不对中严重程度的增加而增大。
不对中是非常普遍的故障，即使采用自动调位轴承和可调节联轴器也难以使轴系及轴承绝对对中。
当对中超差过大时，会对设备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，严重时将造成灾难性事故。
J.—_…L一如图1-2所示，轴系不对中一般可分为以下三种情况:(1)轴线平行位移，称为平行不对中；(2)轴线交叉成一角度，称为角度不对中；(3)轴线位移且交叉，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转机械常用齿式联轴器，中小设备多用固定式刚性联轴器，不同类型联轴器及不同类型的不对中情况，振动特征不尽相同，在此分别加以说明。
1.齿式联轴器连接不对中的振动机理齿式联轴器由两个具有外齿环的半联轴器和具有内齿环的中间齿套组成。
两个半联轴器分别与主动轴和被动轴连接。
设备状态监测与故障诊断技术第5章-旋转机械故障诊断技术
2024/8/1
图5.8 典型不对中谱图
可编辑课件PPT
பைடு நூலகம்
19
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实例四: 转子不对中故障的诊断
MO MI PI PO
电机
水泵
出现2×频率成分。 轴心轨迹成香蕉形或8字形。 振动有方向性。 轴向振动一般较大。 本例中, 出现叶片通过频率。
2X频率 1X频率
叶片通 过频率
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转子不平衡故障包括: ①转子质量不平衡、 ②转子偏
心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件
脱落、 ⑥转子部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不
同原因引起的转子不可编平辑课衡件P故PT 障规律相近，但也各有 3
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡: 不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转速的 平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转子重 心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。
4．转子热态不平衡: 在机组的启动和停机过程中，由于热交换速
度的差异，使转子横截面产生不均匀的温度分布，使转子发生
瞬时热弯曲，产生较大的不平衡。热弯曲引起的振动一般与负
荷有关。
可编辑课件PPT
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
5. 转子部件脱落 可以将部件脱落失衡现象看作对工作状态的转子
掌握滚动轴承故障诊断技术、齿轮故障诊断技术；
了解电动机故障诊断技术、皮带驱动故障诊断技术；
2024/8/熟1 悉利用征兆的故障诊可断编辑方课件法PPT。
2
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
转子不对中故障的分类有哪几种
转子不对中故障的分类有哪几种?1、旋转机械常见不对中形式及新分类在工程实际中，基础下沉、缸体变形、轴承座安装不当、热膨胀不均等均会造成转子不对中故障，尽管产生不对中故障的原因千差万别，但是究其直接原因，应是由于轴承中心的不一致造成的，图1给出了由两根转子通过柔性联轴器联接组成的轴系常见的不对中形式，图中1～4表示轴承，虚线框起来的为联轴器部分，z为轴线方向，X为水平方向，y为竖直方向，由于对称原因，图1中未列出那些对称的不对中形式。
图I中，(a)、(b)两种不对中形式，实际上在静态时转子是对中的，不对中的是轴承，这两种不对中形式的共同之处在于，在4个径向支承轴承中，有3个轴承是等高的，一个轴承中心偏高或偏低，转子间实际上是对中的。
在文中，把这种不对中形式称为同侧轴承不对中(即由同一侧某一轴承相对于初始轴承位置发生变化引起的不对中故障);(c)中的不对中形式，同一侧的两个轴承都是中心对中的，但是异侧的两对轴承中心是不对中的，而且这种不对中形式转子间也是不对中的，在文把这种不对中形式称为异侧轴承不对中;(d)、(e)、(f)、(g)4种不对中形式既有轴承不对中存在也有转子不对中存在，在文中称为混合不对中。
2、各类不对中故障机理及特征传统的转子不对中形式按照联轴器两端转子轴线之间的关系分为：轴线平行位移不对中、轴线角度位移不对中和轴线综合位移不对中。
从时域波形、频率成分、相位特征、轴心轨迹、稳定性等方面给出了不对中故障的振动特征，并提供了区分平行不对中、角度不对中的方法，这里不再详述，下面讨论作者提出的新不对中分类中各类不对中故障的机理及特征。
根据前面定义，同侧轴承不对中形式，实际上转子间是对中的，也就是说，该类不对中只有轴承不对中，而没有转子不对中。
以图l(a)为例，当转予运动时，由于轴承3、4不对中，使得这两个轴承在不对中方向(图中为y方向)上的轴瓦间隙发生变化，蕞小油膜厚度变小，从而使支承刚度发生变化，就有可能使间隙变小的地方发生轴颈与轴瓦间的摩擦，对于以在一阶振型为主要振动型态的转子系统，就会使轴承3、4承受2倍工频的周期激励，根据作用力与反作用力原理，同样的力也会作用到转子上面，但是由于转子间对中情况良好，这种2倍频激励在转子轴振信号中不一定表现明显，因此对于此类不对中形式，应以瓦振(或座振)信号为准，而且由于转子间不存在不对中，因此与之相连的转子振动不会受到不对中的影响。
不对中-诊断要点
一、不对中情况的谱图特征。
1 角不对中故障角度不对中特征谱的特点:( 1) 会产生较大的轴向振动, 频谱为基频和2 倍频为主, 还常见基频和2 倍、3 倍频都占优势的情况。
(2) 如果3 倍频超过30% ~ 50%, 则可认为是存在角度不对中。
( 3) 联轴节两侧轴向振动相位相差180°。
2 平行不对中故障平行不对中特征谱的特点:( 1) 振动特性类似于角度不对中, 但径向振动较大。
( 2) 频谱中2 倍频较大, 常常超过基频。
( 3) 角度不对中和平行不对中严重时, 会产生较多谐波的高谐次( 4~ 8 倍频) 振动。
( 4) 联轴节两侧相位相差也是180°。
3 轴承不对中故障轴承不对中实际上反映的是轴承坐标高和左右位置的偏差。
由于结构上的原因。
轴承在水平方向和垂直方向具有不同的刚度和阻尼，不对中的存在加大了这种差别。
虽然油膜既有弹性又有阻尼，能够在一定程度上弥补不对中的影响，但当不对中过大时，会使轴承的工作条件改变，使转子产生附加的力和力矩，甚至使转子失稳和产生碰摩。
轴承不对中会产生基频、2 倍频, 振动以轴向为主;找对中无法消除振动, 只有卸下轴承重新安装。
轴承不对中使轴颈中心的平衡位置发生变化，使轴系的载荷重新分布。
负荷大的轴承油膜呈现非线型，在一定条件下出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承易引起油膜涡动进而导致油膜振荡，支承负荷的变化还使轴系的临界转速和振型发生改变。
二、不对中诊断要点1.频域：① 确认轴向和径向在1、2、3倍频处有稳定的高峰，特别注意2倍频分量。
②径向振动信号以1倍频和2倍频分量为主，轴系不对中越严重，其2倍频分量就越大，多数情况下会超过1倍频。
③轴向振动以1倍频分量幅值较大，幅值和相位稳定。
④联轴节两侧相临轴承的油膜压力反方向变化，一个油膜压力变大，另一个则变小。
相位基本上成180度。
⑤4-10倍频分量较小。
2) 时域：确认以稳定的周期波形为主，每转出现1个、2个或3个峰，没有大的加速度冲击现象。
机械故障诊断—第四章 旋转机械故障诊断
2
制造原因
1制造误差大 2材质不均匀 3动平衡精度低 1转子上零部件安装错误 2零件漏装
3
安装维修
1转子有较大预负荷
4
操作运行
1介质带液，造成腐蚀 2介质脏，造成结垢
1超速、超负荷运行 2入口阻力大，导致部件损坏，进人 流道松动
1转子回转体结垢 2转子腐蚀
图4.1 转子力学模型
由于有偏心质量m和偏心距e的存在，当转子转动 时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心 力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转角速度ω有 F me 2 。众所周知，交变的力(方向、大小 关，即 均周期性变化)会引起振动，这就是不平衡引起振动 的原因。转子转动一周，离心力方向改变一次，因 此不平衡振动的频率与转速相一致。
例2：某52万吨／年尿素装置CO2压缩机组低压缸转子，大修后开车振动值 正常，但在线监测系统发现其振动值有逐步增大的趋势。其时域波形为 正弦波，分析其频谱，以1×频为主，分析其矢量域图，相位有一个缓慢 的变化。如图4.7所示。
(a)时域波形
(b)幅值谱
(c)振动趋势
(d)矢量域图
图4.7 CO2压缩机渐变不平衡振动特征
3.非定常强迫振动 非定常强迫振动是由外来扰动力而引起的一种强迫振动。其特点是 与扰动力具有相同的频率；振动本身反过来会影响扰动力的大小与相 位；振动的幅值和相位都是变化的。比如转子轴上某一部位出现不均 匀的热变形，就相当于给转子增加了不平衡质量，它将会使振动的幅 值和相位都发生变化。反过来，振动幅值和相位的变化又影响不均匀 热变形的大小与部位，从而使强迫振动连续不断地发生变化。 二、旋转机械常见故障及其特点 1.不平衡 转子不平衡是旋转机械的常见故障之一。在制造与维修过程中，虽 都要对转子作仔细平衡，使不平衡量小于限定值。但经过一段时间的 运行，不平衡量会逐渐增大。由于转子处于高速运行状态，偏心量的 少许增加，都会使惯性离心力剧增，使机器的功能下降，甚至无法继 续运行。 转子不平衡引起的振动有以下特点： 1. 振幅随转速的上升而增加； 2. 振动的频率与转子的旋转频率相同； 3. 振动方向以径向为主； 4. 振动相位常保持一定角度。 当不平衡重量只存在于一个平面内时，这种不平衡称为静不平衡；而当 在多个平面内有不平衡情况时，就是动不平衡。
齿轮不对中故障特征
齿轮不对中故障特征《聊聊齿轮不对中故障特征那些事儿》嘿，大家好呀！今天咱来聊聊这个齿轮不对中故障特征，这可真是个让不少机械工程师和维修师傅们头疼的事儿啊！想象一下，那些齿轮就像一群在舞蹈的小人儿，本来应该整整齐齐、配合默契地跳着和谐的舞蹈。
可一旦出现不对中，那就像是其中几个小人儿突然脚抽筋了似的，舞步全乱套啦！齿轮不对中啊，就好像是一场机械界的“闹剧”。
首先呢，你会发现机器运转起来没那么顺畅了，会发出一些奇怪的声音，“嘎吱嘎吱”或者“吭哧吭哧”的，就好像那些齿轮在说：“哎呀呀，我不舒服啦！”咱普通人可能听不出来这声音有啥特别的，但对于专业人士来说，可就像听到警报一样重视呢！而且啊，这不对中的齿轮还特别爱搞“小动作”。
它们会让整个机器都震动起来，就像是机器在那儿“哆嗦”。
本来应该稳稳当当工作的家伙，现在突然开始晃悠，你说让人闹不闹心。
就好像一个原本安静的办公室，突然有人在那儿不停地抖腿，让旁边的人都没法安心工作。
更糟糕的是，如果不及时处理这齿轮不对中的问题呀，那后续麻烦可就大啦！就像是小病不医拖成大病一样。
齿轮们可能会磨损得更快，甚至出现断裂啥的，那可就是大事故啦！到时候，机器罢工，生产停滞，那损失可就海了去了。
咱也不能光吐槽啊，还得说说怎么应对。
就像是医生治病一样，得先找到病因，然后对症下药。
对于齿轮不对中，咱得仔细检查，看看是安装的时候就没安好呢，还是后期使用过程中出了啥问题。
搞清楚原因后，该调整就调整，该更换零件就更换零件。
总之呢，齿轮不对中故障特征就像一个调皮捣蛋的小精灵，时不时地出来捣乱一下。
但咱们可不能任由它胡闹，得用我们的智慧和技术把它给收服咯！让那些齿轮们重新跳起整齐、和谐的舞蹈，让机器顺畅地工作起来。
这样，咱们的工业生产才能顺顺利利，咱们的生活才能更加美好呀！哈哈，大家说是不是这个理儿呀！。
大型机组不对中的故障诊断
轮机 各点 报警 ， 由 于 汽 轮 机 转 子 已 做 过 动 平 子 不存 在 动
６ ０ ４ ０ 蜷 ２ ０
转因 汽 机 衡，此 轮 蠢
平 衡 问题 。
１ 障现象 ． 故 ２０ ０ ６年 ５ 月份气压机组大修后开车一直平稳 ， ７月 １ ２日机 组的 ＢＮ Ｌ Ｅ Ｔ Ｙ振动保 护表幅值 突然增加 ， 汽轮机各点报警 。但
轴 心轨迹变化起伏较大 ， 轴心轨迹呈 … ’ ８ 字型 ， 为典型 的不对 中
信息 。说明该 处齿 型联轴节存在不对 中问题。 ２故障诊 断及处理措施 ． 根据上述振动特点和振动频谱特征分析得 出了以下结论 。
（） 然 汽 １虽
两种对中问题相互联 系，任何一种形式 的静态或动态对 中
７月 １ ２日测得 ｃ点 、 Ｄ点垂直方 向振动频谱见图 ２ 、图 ３ 。 图 中光标处 所对 应的频率 为工频 转速 １０ ｚ Ｈ ，其幅值 分别为 １ ４ ． ７ １ 都是工频 占主导且总幅值都已超标 。 ３５ ｍ、０ ， ７ ａ ｍ， 在 ｃ点联轴节处测得的机组轴心轨迹如图 ４所示 ， 图中 该
． ＿＿
－－ － 一
Ｃｊ
同
炉炉 顶齿轮箱在 线监测 系统及 其应 用
张文通 陈先利 马振军
摘要 关键词
通过 高炉无料钟炉顶传动齿轮 箱在 线监测 系统监测齿轮 箱的振动 、 温度 、 电流、 变力等信 息参数 ， 应 利用 系统提供 的信号 齿轮箱 在线监测 故障诊 断 预知维修
大型机组不对 中的故 障诊 断
申大勇
摘要
关键词
不对 中是 大型机组最常见的故障之一。介绍不对 中的主要形 式和故障特征 ， 以及典型故障案例的诊 断， 明通过频谱分 说
不对中故障诊断及案例（图）
不对中故障诊断及案例（图）一、什么是不对中？机组各转子之间由联轴器联接构成轴系，传递运动和转矩。
由于机器的安装误差、承载后的变形以及机器基础的沉降不均等，造成机器工作状态时各转子轴线之间产生轴线平行位移、轴线角度位移或综合位移等对中变化误差，统称为不对中。
不对中这个术语在有些场合会引起歧义。
在状态监测中不对中通常指的是由联轴器联接转子引起的不对中。
（在一个设备两端轴承中心不在一个轴线上有的场合也叫做轴承不对中）。
1.1 什么是对中什么是联轴器不对中：从上面不对中的定义可以看出，实际中是不可能存在理想的完全在一条直线上的转子联接。
因此，实际运行的转子总是存在一定的不对中量的。
在工业现场使用的旋转机械设备有“二不一有”的说法，就是任何运动的机械设备总是有“不平衡”，“不对中”，有“摩擦”。
因此，和不平衡一样，不对中只有在不对中量超过一定程度才称之为不对中故障，只有超过一定程度成为故障后才需要进行维修维护处理。
二、不对中的类型和危害2.1 不对中的类型1.平行不对中轴线产生平行位移，叫做平行不对中。
2.角度不对中轴线角度位移，叫做角度不对中。
3.综合不对中轴线即产生平行位移又产生角度位移，叫做综合不对中。
综合不对中=平行不对中+角度不对中2.2 不对中的危害有文献记录，几乎50%的旋转机械的停机故障是由不对中引起的。
也有资料称转子系统机械故障的60%是由不对中引起的。
上图为对两种联轴器不同对中情况的红外成像图，右侧的不对中情况明显的产生更大的热量。
良好的对中将带来：●减少生产损失●延长设备的生产时间●减少轴承和密封失效●减少设备的振动●减少联轴节的磨损●降低维修成本●解决对中不良故障将使您节约运行成本一个联轴节对中偏差0.5mm的电机的电流是12.2 A，使用激光对中仪对中后，联轴节对中偏差降为0.05mm，此时电机电流降为11.8 A，节约了3.28%的能量。
我们只按节约1%的能量来进行下面的计算。
转子不对中故障的ADAMS仿真研究
Ｆ ＝ Ｆｃ ｏｓ ｗｔ ＝Ｋ
…
…
…
…
…
…
…
（ ３）
本 研究 以实验 室 转子 试 验 平 台 为对 象 ， 建 立 刚 柔 混合模 型 ， 试验平 台 如 图 ２所 示 。首 先使 用 三 维 建模 软件 ＵＧ创 建转子 、 轴承、 基座 、 电机 端 的实体模 型 ， 然 后导人 Ｈｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ软件 中生成有 限元模 型 ， 最后 导 入 ＡＤ ＡＭＳ软件 中进 行 动力 学 分 析 ， 研 究 刚柔 混 合 模 型 在不 同情 况下 的运 动规 律 。为 简 化模 型 ， 未对 试 验 平 台 的载荷设 备进行 建 模 ， 采用 施 加 阻 力力 矩 的方 式 对 模 型施 加 载荷 ， 建 立 的模 型 如 图 ３所 示 。模 型 中 的刚 性法 兰联 轴节 采用 大 刚度 ｂ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ构 件 进 行 替代 ； 轴 承 与转轴 之间也通 过 添加水平 和轴 向两个 方 向 的刚度 利用 ｂ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ构件 连接 。 由于仿 真 目的 是对 转 子 系统 进行定 性 分析 ， 因此轴 承 刚度 可根 据 相 同 尺寸 滑 动 轴 承 的刚度进 行设置 。 ３ 仿 真结 果分析 为 了分 析转速 、 不 对 中量 等 因 素对 转 子 系 统 的影 响， 分别 对如 下几种 情况进 行仿 真 。
角很 小 ， 可 近似 认 为 Ｐ Ｑ ≈Ｐ Ｓ ， 因此可以得到 ：
Ｓ ０ ２ 一 Ｐ０２ 一 Ｐ０１ 一ｅ ｃ ｏ ｓ ｗ ｔ 。 …… …… …… （ １ ）
其 中： Ｋ 为联轴 节刚度 。从 式 （ ２ ） 、 式（ ３ ） 中可知 ， 中 的前一 项为 常量 ， 其 趋 势是 试 图将 联轴 节 不 对 中量缩 小， Ｆ 中的后一 项 与 Ｆ 是 随 转 速 变化 的两 倍 频 激振 力， 在激 振力 的作用 下 ， 转 子在径 向的位移会 相应 变化
不对中故障诊断
动 没 有
明 显 变 化 。 汽
轮 机 故
图 １
障报警值为４ Ｉ ５ｚ ， ｍ，停车报警值为７ １ ５ ｍ。各点 的振动幅值见 ． ｚ 表 １ 月１ 日测得Ｃ 、Ｄ 。７ ２ 点 点垂直方向谱 图分别见 图２ 、图３ 。 图中光标处所对应的频率为工 频转速 １０ ｚ Ｈ ，其幅值分别为 １ ４．ｔ ３ ７ ｍ、７ １ ５ｘ ０ ｍ，都是工频 占主导且总幅值均已超标 。在Ｃ ｘ 点联轴节处测得的机组轴心轨 迹变化起伏较大 ，呈 … ’字 ８ 型 ，为典型的不对 中信 息。说明该处齿 型联轴节存 在不对
脂润 滑不需要特殊 的供油 系统 ，具有 密封装置简 易 、维修 费用 低以及润 滑脂 成本较低 等优点 ，在 低速 、中速 、中温
轴承 的润滑方式 可分为脂 润滑和油 润滑两种 。为 了充 分发挥轴承 的功 能 ，必须根据使 用条件 和 目的 ，采用适 宜
运转 的轴承 中使用 很普遍 。特 别是近年 来抗磨添 加剂 的问
摘
要：介绍滚动轴承基本结构和工作原理 ，以及科 学润滑对于轴承 良好运转 的重要 性。对滚动轴承的
润滑剂种类和润滑形式进行分析 ，对 滚动轴承 的润滑方式及选择方法做 了阐述。 关键词 ：滚动轴承 ；脂润滑 ；油润滑 ；固体润滑
中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｈ１７ 文 献 标 识 码 －Ｂ
５ ２
中国设备工程 ｆ ２ １ ￣０ 月 ００ ４
润滑与密封
一
。
ｌ ｜ 撼＿ 豢
文章编 号 ：１ ７ — ７ （０ ０ ４ ０ ５ — ３ ６ １ ０ １ ２ １）０ — ０ ３ ０ １
滚动轴承润滑方式和润滑剂 的选择
何 淑 刚
（ 山东中烟工业公司济南卷烟厂，山东 济南 ２００） ５ １４
转定子静态不对中条件下碰摩故障仿真
振 动 工 程 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ２
Ａｐｒ ．２ Ｏ１ ３
转 定 子 静态 不 对 中条 件 下碰 摩 故 障仿 真
剧， 影 响机 组 的使 用 寿 命 ； 重 者 引 起 转 子 的 永 久 弯
实 际转子 系统 中 ，由于 重力 和装 配 等 原 因， 转 子 的 几何 中心 与定 子 的几何 中心不 会完 全 重合 ， 从 而 存
在转 定子 静态 不对 中 ， 一 些 学 者考 虑 这 种 不对 中影
子 动力学 及有 限元 理 论 的 发展 ， 许 多 学 者 采 用有 限
元 方 法 对 复 杂 转 子 系 统 的 动 力 学 特 性 进 行 研 究【 １ 。采 用有 限元 法 可 以方 便 地 对 复 杂 结构 进
因而可 以更好 地模 拟碰 摩导 致 的转子碰撞 反 弹和摩 擦行为。
马 辉 ，太 兴 宇 ，牛和 强 ，闻邦椿
（ 东 北 大 学 机 械 工 程 与 自动 化 学 院 ， 辽宁 沈阳 １ １ ０ ８ １ ９ ）
摘 要 ：以一 个 单 跨 双 盘 柔 性 转 子 系 统 为 研 究 对 象 ， 首 先 建 立 转 子 系统 有 限元 模 型 ， 将 定 子 简化 为一 个 沿 圆周 方 向均 布 的点 集 ， 转 子 考 虑 为一 个 点 ， 通 过 建 立 多 个 点一 点接触单元来模拟 转定子碰摩 故障 ， 通 过 检 测 点一 点 接 触 单 元 之 间
响， 对转定 子碰 摩故 障进 行 了研 究［ ２ 。
大型机组不对中故障的正确诊断方法
转子 轴系 不对 中一般 分 为 以下三种 情况 ：
ｆ １ ） 轴 向上存 在 相 对 平行 位 移 ，称 为 平 行 不对 中； （ ２ ） 轴 线 相 互 交 叉 成 某 角 度 ，称 为 角 度 不 对 中； （ ３ ） 轴 线 存 在 相对 位 移 且 相 互 交叉 成 某 角 度 ， 称 为综合 不对 中。
６ ４ 一 ■ 故障诊断
石油 和 化 工 设 备
２ ０ １ ３ 年第 １ ６ 卷
大型机组不对 中故障 的正确诊 断方法
张玲 ，王宏岩
（ １ ． 中国石油辽阳石化分公司生产检 测部 ， 辽宁 辽阳 １ １ １ ０ ０ ３ ）
（ ２ ． 中国石油辽阳石油化纤工程有限公司 ， 辽宁 辽阳 １ １ １ ０ ０ ３ ）
时域 波形 在 正弦波 上表 现为２ 倍频 波 峰值 。
轴心 轨迹 表现 为香 蕉形 或８ 字形 。 平 行 不对 中 主 要表 现 在 径 向上 的振 值 明 显 ， 角 度 不对 中主 要ห้องสมุดไป่ตู้现 为 轴 向振 值 大于径 向振 值 。
频 率 成 分表 现 为Ｎ倍 频 （ Ｎ为 螺栓 的个 数 ）；对 于 采 用 齿 式联 轴 器连 接 的旋 转 设备 ，主要 表现 为 ２ 倍
作者简介 ：张玲 （ １ ９ ８ ５ 一），女，辽宁Ｌ ７ ＿ １ ３ １ ￣ 人，大学本科 ，工程
师。辽阳石化机械技术研究所Ｒ ＣＭ管理 工程师。
［ 摘 要］对 大型机组轴 系不对 中的故障机 理进行 了分析 ，列举 了该类故障的主要特征参数 ，通过故障诊断 实例 ，说 明诊 断 该类故 障方 法的有效性 ，可提 高现场生产维修的准确性。
［ 关键 词］ 大型机组；不对 中；故障机 理；诊 断方法
不平衡-碰摩-不对中故障耦合作用下柔性转子-滚动轴承系统动力学分析与实验
立 了简化模 型进行计算 ， 而文献［ 采用有限元迭代 ６ ］ 法对不 同轴承间隙 、 轴承宽度 、 润滑油黏度及变载荷
作 用 下 曲轴 一 承 系 统 的动 力学 行 为 进行 研 究 ， 轴 但耦
合 的故障种类较少． 因此 ， 笔者基于有限元与数值计 算联合仿真方法 ， 建立了耦合故障下柔性转子． 轴承
力； Ｆ Ｑ 为作 用 在 柔性 体 上 除 变 形 引起 的弹 性 力 以外 的全 部主 动力 的广义 力．
１２ 滚动 轴承模 型 ．
１ 系统模型 与基本理论
１１ 柔性 多体 系统 动 力学模 型 ． 在 研 究 故 障 下 转 子 ． 动 轴 承 系 统 动 力 学 问 题 滚
统动 力学模型 ，并 自行编程 建立非线性轴承 力、碰摩 力与不对 中激振 力模 型．分析对 比 了系统在 各种故障耦合作 用
下的振 动特征 图．结果表 明，不对 中故 障对转子 系统的整体振动影 响较 明显 ，不对 中故 障较严 重时 ，整个 系统振动 形式 更加 复杂 ，并且仿 真分析结果 与实验结果 能够较 好的吻合 ，因此该方 法可有效研 究转子一 轴承 系统 的不平衡 ． 碰 摩一 不对 中耦合故 障特征．
天
津
大
学
学
报
第４ ５卷
第 １ 期 ０
系统的控制系统模型 ， 并分析了该系统变载荷作用下 的动力学行为． 文献【】 ４基于有限元分析 的迭代计算 方 法 ， 多支 承轴 系 的超 静定 和受力 分 配 问题 进行 分 对
析 ． 献 ［］ 文 ５运用 有 限元 结 合模 态 缩减 法 研究 了转 子 ． 滑动 轴承 系统轴 心 轨迹 和载荷 响应 ， 用数值 求解 建 采
不对中故障的分析与诊断技巧
不对中故障的分析与诊断技巧⽤振动法进⾏设备状态监测与故障诊断时，应⼒求做到概念清晰、思路明确、⽅法得当、刻苦实践，才能取得满意的效果。
⼀、诊断不对中故障应做到概念清晰1．追其不对中原因⼀是设计对中考虑不够及计算偏差；⼆是安装找正误差和对热态转⼦不对中量考虑⽋佳；三是运⾏操作上超负荷运⾏和机组保温不良，轴系各转⼦热变形不⼀；四是机器基础、底座沉降不均使对中超差和软地脚造成对中不良；五是环境温度变化⼤，机器热变形不同。
2．辨其不对中形式轴颈在轴承中偏斜称轴承不对中；⽤联轴器连接的转⼦不处在同⼀直线上称轴系不对中；轴系不对中可分为平⾏不对中、⾓度不对中、综合不对中。
3．熟知不对中特征轴系不对中本⾝不会产⽣振动，主要影响到油膜性能和阻尼，在转⼦不平衡时，由于轴承不对中对不平衡⼒的反作⽤，会出现⼯频振动；当其不对中过⼤时，有可能使转⼦失稳或产⽣碰摩，在⼀定条件下会出现⾼次谐波振动（负荷⼤时）或引起油膜涡动进⽽导致油膜振荡（负荷轻时）。
⽽轴系不对中将导致轴向、径向交变⼒，引起其振动特征频率为转⼦⼯频的轴向振动和2倍频分量的径向振动。
对于齿式联轴器，平⾏不对中时产⽣以轴向为主的振动，⾓度不对中及综合不对中时和刚性联轴器不对中⼀样，会产⽣径向振动和轴向振动。
⼆、诊断不对中故障务必思路明确1．测轴振动与测机壳（轴承座）的选择因故障时转⼦振动的变化⽐轴承座敏感，故⽤电涡流位移传感器测轴振动是⾸选，不具备条件时，可⽤速度（或加速度）传感器测量机壳（轴承座）的振动。
2．分析频带的选择因不平衡、不对中故障均发⽣在低频带，故应根据机组转⼦转速选分析频带为1kHz或500Hz以下为宜。
3．测量参数的选择位移d、速度v、加速度a是描述振动幅值⼤⼩的三个参数，由于位移参数对100Hz以下的低频信号敏感，速度参数对1kHz以下的低频信号敏感，加速度参数对1 kHz以上的⾼频信号敏感，故不对中应选位移或速度参数。
4．诊断标准与参考图谱的选择在排除存在其他故障的情况下，根据机组类别和仪器功能进⾏选择；做简易诊断可选绝对、相对、类⽐三种标准之⼀，在此基础上再选机组正常时的图谱或不对中故障图谱作为参考图谱，⽤实测分析图谱与之对⽐作出精密诊断。
【技术】旋转机械不对中和不平衡故障分析
【技术】旋转机械不对中和不平衡故障分析【转⼦不对中】转⼦不对中通常是指相邻两转⼦的轴⼼线与轴承中⼼线的倾斜或偏移程度：转⼦不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。
联轴器不对中:可分为平⾏不对中、偏⾓不对中和平⾏偏⾓不对中三种情况：1.平⾏不对中时振动频率为转⼦⼯频的两倍；2.偏⾓不对中使联轴器附加⼀个弯矩，以⼒图减⼩两个轴中⼼线的偏⾓。
轴每旋转⼀周，弯矩作⽤⽅向就交变⼀次，因此，偏⾓不对中增加了转⼦的轴向⼒，使转⼦在轴向产⽣⼯频振动；3.平⾏偏⾓不对中是以上两种情况的综合，使转⼦发⽣径向和轴向振动。
轴承不对中实际上反映的是轴承座标⾼和轴中⼼位置的偏差。
轴承不对中：轴承不对中使轴系的载荷重新分配。
负荷较⼤的轴承可能会出现⾼次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发⽣改变。
不对中故障的特征是：1.转⼦径向振动出现⼆倍频，以⼀倍频和⼆倍频分量为主，轴系不对中越严重，⼆倍频所占的⽐例就越⼤，多数情况甚⾄出现⼆倍频能量超过⼀倍频能量；2.振动信号的原始时域波形呈畸变的正弦波；3.联轴器两侧相邻两个轴承的油膜压⼒呈反⽅向变化，⼀个油膜压⼒变⼤，另⼀个则变⼩；4.联轴器不对中时轴向振动较⼤，振动频率为⼀倍频，振动幅值和相位稳定；5.联轴器两侧的轴向振动基本上是呈现出180°反相的；6.典型的轴⼼轨迹为⽉⽛形、⾹蕉形，严重对中不良时的轴⼼轨迹可能出现“8”字形；涡动⽅向为同步正进动。
7.振动对负荷变化敏感。
当负荷改变时，由联轴器传递的扭矩⽴即发⽣改变，如果联轴器不对中，则转⼦的振动状态也⽴即发⽣变化⼀般振动幅值随着负荷的增加⽽升⾼；8.轴承不对中包括偏⾓不对中和标⾼变化两种情况，轴承不对中时径向振动较⼤，有可能出现⾼次谐波，振动不稳定。
由于轴承座的热膨胀不均匀⽽引起轴承的不对中，使转⼦的振动也要发⽣变化。
但由于热传导的惯性，振动的变化在时间上要⽐负荷的改变滞后⼀段时间。
图1－2a ×××汽轮机转⼦对中不良的波形频谱图图1－2b ×××压⽓机有对中不良倾向的轴⼼轨迹图图1－2c 呈⾹蕉形的轴⼼轨迹图图1－2d 呈“8”字形的轴⼼轨迹【不平衡】不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的，引起转⼦不平衡的原因是多⽅⾯的：1.转⼦的结构设计不合理、机械加⼯质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；2.运⾏中联轴器相对位置的改变；3.转⼦部件缺损，如：运⾏中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；4.转⼦受疲劳应⼒作⽤造成转⼦的零部件（如叶轮、叶⽚、围带、拉筋等）局部损坏、脱落，产⽣碎块飞出等。
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1.2 汽轮发电机组振动
2010年11月28日，榆林能化集团的一台汽轮发电机组，在运行过程中振动较大，影响生产，厂方希望对机组振动进行测试、分析，找出故障原因。
⑴机组情况及测试方案
机组情况：机组结构简图及测点布置图如下：
图1. 机组结构简图及测点布置图
汽轮机转速为3000rpm，通过联轴器等转速发电机运转。
根据现场实际情况，选用吸附式加速度传感器测量。
测点选取如图：①为汽轮机前端轴瓦；②为汽轮机后端轴瓦；③为发电机前端轴瓦；④发电机后端轴瓦。
测试结果如下。
⑵测试结果
各测点的振动加速度大小如表1所示。
表1 各测点振动加速度值（g）
图2 测点②水平方向波形频谱图
图3 测点②垂直方向波形频谱图
图4 测点③水平方向波形频谱图
图5 测点③垂直方向波形频谱图
⑶测量结果分析
从测量结果分析，可以得到以下几点结论：
①联轴器两端振动比较大，汽轮机前端和发电机后端振动较小。
可见振动的根源应在联轴器部分；
②联轴器两侧的振动除了具有明显的一倍频分量外，其二倍频分量也较为明显，可能汽轮机轴存在不平衡质量，且联轴器对中已经超过了要求。
⑷处理建议
对联轴器进行精确对中。
对汽轮机转子部件进行动平衡（包括清洁除垢、修补缺损等）。
⑸案例解析
一般来说，联轴器不对中的识别原则是：联轴器两侧的振动较大，且存在较为明显
的二倍频分量。
本案例中符合这项识别原则，联轴器汽轮机侧的振动值最大，二倍频特征最明显，时间波形呈明显的“w”型。