導(dǎo)讀

本文的內(nèi)容是關(guān)于轉(zhuǎn)動設(shè)備常見振動故障頻譜特征及案例分析,，非常實用的經(jīng)驗總結(jié)，希望對你的工作和學(xué)習(xí)有所幫助,。

轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見的故障,。

結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,，制造和安裝誤差，材質(zhì)不均勻造成的質(zhì)量偏心,，以及轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中由于腐蝕,、結(jié)垢、交變應(yīng)力作用等造成的零部件局部損壞,、脫落等,，都會使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，發(fā)生異常振動,。

轉(zhuǎn)子不平衡的主要振動特征：

1. 振動方向以徑向為主,，懸臂式轉(zhuǎn)子不平衡可能會表現(xiàn)出軸向振動；

2. 波形為典型的正弦波,；

3. 振動頻率為工頻,，水平與垂直方向振動的相位差接近90度。

案例：某裝置泵軸承箱靠聯(lián)軸器側(cè)振動烈度水平13.2 mm／s,，垂直11.8mm／s,，軸向12.0 mm／s。

各方向振動都為工頻成分,，水平,、垂直波形為正弦波，水平振動頻譜如圖1所示,，水平振動波形如圖2所示,。

再對水平和垂直振動進(jìn)行雙通道相位差測量，顯示相位差接近90度,。診斷為不平衡故障,，并且不平衡很可能出現(xiàn)在聯(lián)軸器部位。

解體檢查未見零部件的明顯磨損,，但聯(lián)軸器經(jīng)檢測存在質(zhì)量偏心,，動平衡操作時對聯(lián)軸器相應(yīng)部位進(jìn)行打磨校正后振動降至2.4 mm／s。

轉(zhuǎn)子不對中包括軸系不對中和軸承不對中兩種情況,。軸系不對中是指轉(zhuǎn)子聯(lián)接后各轉(zhuǎn)子的軸線不在同一條直線上,。軸承不對中是指軸頸在軸承中偏斜，軸頸與軸承孔軸線相互不平行,。通常所講不對中多指軸系不對中,。

不對中的振動特征：

1. 最大振動往往在不對中聯(lián)軸器兩側(cè)的軸承上，振動值隨負(fù)荷的增大而增高,； 

2. 平行不對中主要引起徑向振動,，振動頻率為2倍工頻，同時也存在工頻和多倍頻,，但以工頻和2倍工頻為主；

3. 平行不對中在聯(lián)軸節(jié)兩端徑向振動的相位差接近180度,；

4. 角度不對中時，軸向振動較大,，振動頻率為工頻,，聯(lián)軸器兩端軸向振動相位差接近180度。

案例：某臥式高速泵振動達(dá)16.0 mm／s,，由振動頻譜圖(圖3)可以看出,，50 Hz（電機(jī)工頻）及其2倍頻幅值顯著，且2倍頻振幅明顯高于工頻,，初步判定為不對中故障,。再測量泵軸承箱與電機(jī)軸承座對應(yīng)部位的相位差，發(fā)現(xiàn)接近180度,。

解體檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有2根聯(lián)接螺栓斷裂,，高速軸上部徑向軸瓦有金屬脫落現(xiàn)象，軸瓦間隙偏大,；高速軸止推面磨損,，推力瓦及惰性軸軸瓦的間隙偏大。檢修更換高速軸軸瓦,、惰性軸軸瓦及聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓后，振動降到A區(qū),。

機(jī)械存在松動時，極小的不平衡或不對中都會導(dǎo)致很大的振動,。

通常有三種類型的機(jī)械松動：

第一種類型的松動是指機(jī)器的底座,、臺板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動，或水泥灌漿不實以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形,，此類松動表現(xiàn)出的振動頻譜主要為1x,。

第二種類型的松動主要是由于機(jī)器底座固定螺栓的松動或軸承座出現(xiàn)裂紋引起,，其振動頻譜除1X外，還存在相當(dāng)大的2X分量,，有時還激發(fā)出1／2X和3X振動分量,。

第三種類型的松動是由于部件間不合適的配合引起的，產(chǎn)生許多振動諧波分量,，如1X,、2X、??,，nX,，有時也會產(chǎn)生1／2X、1／3X,、??等分?jǐn)?shù)諧波分量,。這時的松動通常是軸承蓋里軸瓦的松動、過大的軸承間隙,、或者轉(zhuǎn)軸上零部件存在松動,。

案例：某引風(fēng)機(jī)振動增大,，軸承箱最大振動16.9 mm／s。該機(jī)為懸臂式離心式風(fēng)機(jī),，最大振動在軸承箱靠葉輪側(cè)，倍頻豐富,，初步判斷存在松動,。監(jiān)測4個地腳，發(fā)現(xiàn)其中一個地腳03（靠葉輪側(cè)）振動較大,，約9 mm／s,，其余三個地腳振動分別為0.5 mm／s、1.8 mm／s和2.0 mm／s,，很明顯03地腳有松動,。

由引風(fēng)機(jī)地腳03垂直振動頻譜（圖4）可以看出，1X,、2X較大,，還有較多的諧波成分。緊固地腳螺栓后軸承箱最大振動降至4.2 mm／s,，仍偏大，分析應(yīng)該還存在軸承或軸上零件配合松動,。

2012年8月解體檢查引風(fēng)機(jī),，發(fā)現(xiàn)軸承與壓蓋緊力不足,，加銅墊片調(diào)整壓蓋緊力后振動降到2.7 mm／s,。

案例：某雙支撐離心式風(fēng)機(jī)非聯(lián)軸器端軸承箱振動大幅上升,，最大振動軸向方向為14.8mm/s。現(xiàn)場監(jiān)測記錄列于表1,。水平,、垂直,、軸向振動均表現(xiàn)出2倍工頻顯著，且垂直,、軸向2倍工頻幅值大于工頻成分,。風(fēng)機(jī)軸向振動頻譜如圖5所示。

因軸支承為滑動軸承,，據(jù)相關(guān)振動分析理論,，軸瓦松動將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生很大的振動，振動頻率一般為1／2或2倍轉(zhuǎn)速頻率,，初步分析可能存在軸承壓蓋緊力不足,，建議先檢查軸承壓蓋緊力。檢查驗證確實存在壓蓋緊力不足,，調(diào)整后振動降至B區(qū),。

高速離心泵中的流體,，從葉輪的流道中流出,，進(jìn)入擴(kuò)壓器或蝸殼時，如果流體的流動方向與葉片角度不一致,，流道中就產(chǎn)生很大的邊界層分離,、混流和逆向流動，流體對擴(kuò)壓器葉片和蝸殼隔舌的沖擊,，將使流體在管道中引起很大的壓力脈動和不穩(wěn)定流動,，這種壓力波又可能反射到葉輪上，激發(fā)轉(zhuǎn)子振動,，振動頻率為葉輪葉片數(shù)乘以轉(zhuǎn)速（稱葉片過流頻率）或其倍數(shù),。

在工藝流量與泵額定流量偏差較大或葉輪出口與蝸殼對正不良時，過流頻率振動明顯,，稱流體擾動,。一般把葉輪外緣和開始卷曲處的距離拉大,，能夠緩和壓力脈動并減小振幅,。

案例：某泵振動超標(biāo),，管線振動也大。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)前軸承最大振動19.4 mm／s,，4倍工頻振幅最大,，此成分系泵過流頻率，泵振動頻譜如圖6所示,。經(jīng)過核算,，該泵選型過大，解體切削葉輪后,，振動降到標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),。

在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,，由于軸彎曲,、轉(zhuǎn)子不對中等引起軸心嚴(yán)重變形，或非旋轉(zhuǎn)件彎曲變形,，都可能引起轉(zhuǎn)子與固定件的碰摩而引起異常振動,。

動靜碰摩的振動特征：頻譜圖上以工頻分量為主，存在少量低頻或倍頻,，碰摩嚴(yán)重時,，低頻和倍頻分量都有較明顯的反映。波形圖上可出現(xiàn)單邊削頂現(xiàn)象或在接近最大振幅處出現(xiàn)鋸齒形,。

案例：監(jiān)測發(fā)現(xiàn)進(jìn)料泵振動偏大,，監(jiān)測數(shù)據(jù)列于表2。前軸承水平振動波形如圖7所示,，垂直方向振動波形如圖8所示,。

該泵各測點(diǎn)振動值與該泵歷史良好狀況（2 mm／S以內(nèi)）相比增加較大，倍頻成分豐富,，且波形圖較多波折,，尤其是垂直方向存在單邊鋸齒狀，分析存在松動和輕微碰摩,。

對該泵跟蹤監(jiān)測,，振動值較穩(wěn)定，運(yùn)行到2012年4月焦化裝置停工檢修時,，對該泵解體大修,，發(fā)現(xiàn)后軸瓦巴氏合金層磨損嚴(yán)重，泵軸在喉部襯套部位有磨損痕跡,，檢修后振動降到1.7 mm／S,。

有關(guān)振動分析理論，出現(xiàn)滾動軸承損傷或磨損時,，高頻解調(diào)值一般會增大,，并且往往可見軸承外圈、內(nèi)圈等部件的故障特征頻率,。

當(dāng)軸承磨損到后期時,，軸承故障特征頻率可能消失，但振動值通常會加大,，振動頻譜圖變成一系列譜線,。

案例：氣分裝置泵振動達(dá)18.2 mm／s，由前軸承水平振動頻譜圖圖9可以看出,，除工頻外,，存在密集的高頻成分。由前軸承水平解調(diào)譜圖（圖10）可以看出,，突出的頻譜成分只有工頻,，但譜線底線較高。

分析該泵軸承磨損嚴(yán)重,，已發(fā)展到軸承故障特征頻率消失,。解體檢修發(fā)現(xiàn)靠聯(lián)軸器側(cè)的軸承保持架已斷裂，更換軸承后振動降到B區(qū),。

案例：引風(fēng)機(jī)振動增大,，最大振動8.1 mm／s。由引風(fēng)機(jī)前軸承振動頻譜圖（圖11）可以看出,，高頻成分振幅顯著,。

由引風(fēng)機(jī)前軸承解調(diào)譜圖（圖12）可以看出，約5.8倍轉(zhuǎn)速頻率幅值突出,，該成分與該機(jī)軸承22316外圈故障特征頻率接近,，診斷為軸承磨損。解體驗證軸承的確存在磨損,，更換軸承后最大振動1 mm／s,，解調(diào)值最大0.8 g。

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編輯：嘉嘉