转子的不平衡故障

第6章旋转机械故障诊断

机械卓越1401唐广

——2017.11.07

目录

1

旋转机械及转子特性介绍

认识机械振动

2

3

转子的不平衡振动

不平衡分析案例

4

1.1 旋转机械定义

旋转机械指主要功能由旋转运动完成的机械 汽轮机、电动机、离心式水泵、风机等 核心部分：转子组件

转轴及固定安装在其上的各类盘状零件

1.2 转子系统分类

刚性转子系统

转动频率低于转子一阶横向固有频率 如：电动机、中小型离心风机

柔性转子系统

转动频率低于转子一阶横向固有频率

如：燃气轮机转子固有频率

任何结构都具有固有频率，其值由

本身的结构所决定

结构具有多阶固有频率

每一阶固有频率对应一个临界转速

1.3 保证安全运行的轴系转速一般要求 刚性转子系统

N < 0.75N c1

柔性转子系统

1.4N c1 < N < 0.7N c2

N c2表示轴系的一阶、二阶临界转速式中，N c1 、

临界转速（与固有频率对应）

机组临界转速可以由产品样本查到，但可能改变； 与产品结构、刚度、质量有关

机械振动可分为 自由振动 受迫振动

自激振动

2、认识机械振动2.1自由振动 在经历某一初始扰动后，不再受外界力的激励和干扰的情形下所发生的振动

2.2受迫振动 指在外来力函数的激励下而产生的振动。通常，受迫振动按照激励力的频率振动。2.2自激振动 指由振动体自身所激励的振动。维持振动的交变力是由运动本身产生或控制的。 自激振动的频率以转子的固有频率为主，或在固有频率附近

3.1 不平衡故障原因分析

•制造时几何尺寸不同心，材质不匀

•安装方式不好，如用斜键等

•轴水平放置太久，或受热不均，造成永久或暂时变形•工作中液、固杂质或腐蚀，使转子不对称磨损或不对称沉积•零件配合过松，旋转时间隙变大，造成偏心

3.2 不平衡的原因

3.2 不平衡的原因

3.2 不平衡的原因

3.2 不平衡的原因

3.3 不平衡的分类

按发生不平的过程可分为•原始性不平衡

•渐发性不平衡

•突发性不平衡

按机理可分为

•静不平衡

•偶不平衡（力偶不平衡）•动不平衡

不平衡特征表现为一个与转动频率同步的离心矢量，离心力 F = Mew2

从而激发转子的振动

3.4 不平衡故障的信号特征3、转子的不平衡振动

频

时域波形为近似的等幅正弦波

轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，这是由轴承座及基础的水平刚度和

垂直刚度不同造成的

频谱图上转子转动频率处的振幅增大，能量集中于1x

频处

例6-1

某厂大功率离心式氢气压缩机，经停机大检修后开机，运行后不到两天出现故障。测点D振幅越过报警限，测点C振幅也偏大。

首先，采用示波器观察各测点的波形，发现其波形接近原来的形状，曲线光滑，但振

幅较大，由此得知，没有出现新的高频成分。

记录各测点的信号，进行频谱分析，并与故障前相应测点的频谱图进行对比，结果如下。

由图可知

①1倍频振幅增加明显，C点增加为故障前1.9倍，D点增加为1.73倍

②其他频率成分的振幅几乎没有变化。

例6-1

频率、振幅对比表如下

根据以上特征，作出结论如下：

①转子出现了明显的不平衡，可能是因转子的结垢所致。

②振动虽大，但属于受迫振动，不是自激振动。

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