weixin 发表于 2021-5-14 13:21

旋转机械振动故障诊断技术

汽轮机、发电机、燃气轮机、风机、泵等都属于旋转机械,是电力行业的关键设备。振动在设备故障中占了很大比重,是影响机组安全的重要因素。

振动对机组的危害· 振动过大会导致轴承乌金疲劳损坏;

· 振动过大会造成通流部分磨损,严重时将会导致大轴弯曲;

· 振动过大还将使部件承受大幅交变应力,容易造成转子、联结螺栓、地基等的损坏。

振动的三要素描述一个振动信号,必须同时知道幅值、频率和相位,称为振动分析的三要素。下图分别为不同幅值、相位、频率的三组振动波形。
幅值不等
相位不等
频率不等
振动特征提取和分析方法1. 原始波形

原始波形反映了振动随时间的变化情况,即信号的时域特征。典型的故障波形主要有:
· 毛刺波形。例如转轴表面存在缺陷时,会产生毛刺波形。
· 拍形波。两个频率相近的振动叠加后会产生拍形波。
· 高低频混合波形(低频大)。
· 高低频混合波形(高频大)。
· 削波。当转子与定子出现动静碰摩时,会出现削波现象。

2. 频谱图

频谱图反映的是各个频率的振动能量(幅值)。频谱分析是振动故障诊断领域最基本的工具。其作用可以概括为以下两点:

· 不同故障所对应的频率不同。例如转子不平衡故障频率为工频,汽流激振故障频率为低频等。

· 多种故障的频率特征具有很强的相似性。例如,热变形、不平衡、共振、摩擦等故障的特征频率都是工频,为了能确诊故障原因,振动分析必须结合过程参数和相关试验进行。

3. 轴心轨迹

轴心轨迹反映了转子在轴承内的振动轨迹,不同故障具有不同形状的轴心轨迹。例如,不平衡故障的典型轨迹为稳定的椭圆;不对中故障典型轨迹为“8”字形或“香蕉形”。

4. 波德图

波徳图反映了机组启停过程中振动幅值和相位随转速的变化情况。波德图的作用是:

· 判断临界转速;

· 确定共振放大因子;

· 分析转子上不平衡量以及不平衡型式;

· 分析机组启停过程中的振动差别。

5. 轴心位置图

轴心位置图反映的是转子不同时刻在轴承中的位置。轴心位置图的作用是:

· 判断轴承承载情况;

· 判断转子对中情况;

· 判断轴承相对标高状况。
振动数据画面
现场振动测试
在旋转机械振动故障分析中,通常要综合考虑以上各个特征图以及机组的运行参数来判断。由于机械系统的复杂性与非线性,没有两次设备故障是完全一模一样的。这对于专业人员专业技能提出了非常高的要求。

来源:检修圈微信公众号(ID:jianxiuquan)

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