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[心得体会] 转子不对中故障诊断要点及联轴器找正方法

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发表于 2016-1-25 08:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本文由声振论坛根据BPDM的讲义《转子不对中问题》、fengchunlijdb提供的文章《振动故障诊断要点汇总》并结合网络上的相关资料整理而成。

一、 转子不对中的概述

        旋转机械多数是由多个转子和轴承组成的一个机械系统,转子与转子之间用联轴器连接,转子本身由轴承支撑。
        转子不对中:是由于机器的安装误差,承载后的变形及基础的沉降不均等,造成机器工作状态时转子与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。
        轴承不对中:是由于一个转子两端轴承安装歪斜、轴承磨损等影响导致两轴承中心线不在同一直线上,进一步导致整个转子系统的对中不好。
         联轴器不对中:是连接两转子的两个半联轴器的旋转中心偏心,或两中心线相交成一定角度,机器基础沉降、变形,转子弯曲,初始安装对中超差,轴承热膨胀不均等都可能引起联轴器不对中。
        转子不对中、轴承不对中应该是一个概念,联轴器不对中是转子不对中的表现,设备安装时要对联轴器的对中状态进行检查,确定联轴器连接的两个转子是否对中;轴承不对中有时会影响转子和转子之间的对中,而机械不对中包括上面提到的所有这些对中问题。
        不对中问题可以发生在机器内部的若干位置上,也可以发生在两轴承之间的轴线上,也可以发生在相互啮合的齿轮上,也可发生在相互驱动的皮速轮上,但更多的是发生在需要偶合在一起的两台机的连接上。

        内部不对中:轴承、级间隔板、轴封间存在的不对中。
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        外部不对中:机器间的不对中。
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        柔性联轴器可以补偿一定量的不对中量,这个可以补偿的不对中量,取决于所使用的柔性联轴器的类型,如果不对中量超过了联轴器的允许的可补偿的能力,这个机器就存在了不对中问题,齿轮联轴器的有最大的不对中补偿能力。
        不对中的问题是引入大的振动导致昂贵的机器部件的过早损坏和增大对能耗的要求。不对中现在也许是轴承故障的主要原因。

二、不对中问题的种类
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        不对中问题是三维空间问题
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 楼主| 发表于 2016-1-25 08:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 论坛出品 于 2016-1-25 08:15 编辑

三、不对中产生的原因
1. 冷态找正,热态工作中心发生变化
2. 随负荷的变化机器的温度随之变化,中心发生了变化。
3. 基础问题引起中心变化(过程缓慢)
  • 混凝土开裂
  • 底板松动
  • 地脚螺栓松动
  • 混凝土基础被润滑油浸泡

4. 管道做用力,管道作用力来源于:
  • 管道支吊架松动
  • 管道支吊架变形
  • 管道支吊架断裂
  • 管道支架失去支撑

5. 存在软地脚
6. 软地脚是多个地脚,当地脚螺栓紧固完毕后不共面,当存在一个软地脚时,紧固这个地脚螺栓时,将会引起机器产生偏移或变形。
7. 软地脚产生的原因
没有垫平机器
加垫了过多的垫片(在一个地脚下最多不能垫4个以上的垫片)
  • 底板弯曲或变形
  • 底板的安装不合适
  • 地脚和底板的接触不好
  • 机器的地脚与底板不平行
  • 机器壳体本身存在变形


四、不对中问题的危害
1.由于不对中造成机器零部件损坏
        不对中会引起联轴器损坏,还会损坏其他机器部件。如会对轴承施加过大的力,而引起轴承过早损坏。同样会起引起包括齿轮,皮带,皮带轮,叶片等其它机器零部件有害的影响。
2.引起对自由端(或外侧)的作用
        由于不对中从联轴器引入的力可能足够强大,其作用不仅是在最靠近联轴器的轴承上,同样也作用在机器的自由端或外侧端。
3.引起2X转速频率振动
       不对中经常会产生大于正常值的2X转速频率振动,它不仅作用在轴向方向,还作用在径向方向。2X转速频率分量是最好的不对中指示
4.引起轴向方向振动
        不对中也许是大的轴向方向振动的最常见的原因,当然还有若干其
        它来源也可产生轴向方向振动,它们包括:
                a.弯曲的轴:
                b.处于共振回转的轴;
                c. 卡住在轴上的不对中的轴承(见第四章,第三节);
                d. 轴向方向某些机器零部件共振;
                e. 推力轴承磨损;
                f. 磨损的螺旋齿轮或斜齿轮;
                g. 装滑动轴承的电动机相对于其磁力中心摆动;
                h. 联轴器的零部件不对中;
       因此,当出现大的轴向方向振动时,不要很快草率地得出故障就是不对中的结论。而是,应该特别分析振动相位信息,然后分析振动频谱。
5.载荷在各轴承上发生转移
        当不对中程度超过联轴器的允许补偿能力时,会引起轴弯曲,并发生轴承载荷的转移,由此会造成某一轴承的过负荷。
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        诱发油膜失稳产生自激振动,转子的振动大小与轴承的刚度有关,而轴承的动刚度是偏心率的函数,因为不对中引起负载转移,当转子上某一轴承上的负荷较轻时,此轴承处的转子偏心率就会就较低,因为此处的转子的支承刚度减小,这时转子就会产生较大的轴振动,当转子的偏心率减小到一定程度时,此时转子处于不稳定状态,在外界干扰力作用下,轴承就会突然转变成全周润滑状态,产生油膜涡动问题。
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 楼主| 发表于 2016-1-25 08:26 | 显示全部楼层
五、不对中的一般特征
1.不对中有时轴向方向振动并不大,虽然不对中传统地归类为具有大的轴向方向振动,但是并不总是这样。虽然轴向方向振动值只是径向方向振动的四分之一,仍是不对中问题,此时机器的不对中是平行不对中占优势。
2.水平方向和垂直方向振动幅值的比较,因为有时机器水平方向对中良好而垂直方向对中不良,则十分可能不对中的机器,在某径向方向的振动比另一方向大得多。
3. 2×转速频率振动
        不对中经常会产生大于正常值的2×转速频率振动,它不仅作用在轴向方向,还作用在径向方向。其原因是机器其支承或联轴器的不对称的刚性引起机器转速频率的二次谐波频率的振动。即,在支承座、框架,基础或联轴器本身经常存在不同的刚性,这就使机器每转一转产生前后运动,因而导致2×转速频率的振动。
4.引起较高次谐波
        不对中还可能引起大量的高次谐波,使振动频谱呈现为像松动或间隙过大的故障。关键的区别特征仍然是轴向方向2X转速频率较大幅值的振动。   
5.相位是不对中的最佳指示
        虽然同样存在1X转速频率与2X转速频率的振动,但不对中时的相位特点是:
在联轴器两侧的轴承座的水平,垂直和轴向方向测量相位,相位差接近180度(±40到50度),不对中程度越严重,越接近180度相位差。同样,诸如不平衡,偏心距,共振等其他故障不明显时,越接近180度相位差。
在比较同一转子的两个轴承座水平方向相位差与垂直方向相位差时,约百分之九十的不对中机器将表现垂直方向相位差与水平方向相位差之间的差值接近18O度。例如,如果外侧轴承与内侧轴承之间水平方向相位差约为30度,大多数不对中转子的垂直方向相位差为约210度。不平衡的转子不会表现这种相位差特性,因为不平衡的转子,水平方向出现的相位差非常接近垂直方向相位差。
6.其他故障源的影响
        当与不对中同时存在诸如不平衡,弯曲的轴,共振等其他故障时,不仅会影响振动频谱,还会影响相位特性。例如,如果存在不平衡和不对中故障,可能会表现出大幅值的1X转速频率和2X转速频率的振动,径向相位差根据每种故障的严重程度可能或不能接近150度到180度,这种情况下,联轴器两侧的轴向方向相位差仍将接近180度。
        概括说来,如果机器有大的1X转速频率和2X转速频率振动,总是应该测量相位数据,因为相位将是不对中还是有类似征兆的其他不同故障源差别的关键指示。诸如大的轴向方向振动和谐波振动也是很好的不对中征兆,如果振动大,不要简单认为是不对中故障,而应该仔细分析振动相位信息后再作决定,例如,如果相位指示是不对中,但是轴向方向振动不指示是不对中,则应该依据相位数据作决定。
7.监测对中的变化
        对于对中特别关键的机器时,监测并观察对中如何变化经常很有帮助。监测对中的机器的每个轴承处所有三个方向的振幅及相位。除此之外,你还应监测振动频谱的变化以及与之相应的轴承温度和油膜压力等非振动量的变化。在监测对中变化时,应该考虑如下每一种因素:
        高次转频成份的变化
        监测2X转速到4X转速频率的高次谐波要比监测1 X转速频率的振动可能会更好,因为有那么多的因素(不平衡,共振,偏心距,轴弯曲等)都要影响1X转速频率的振动。
        联轴器螺栓(块)的数目×转速
        某些类型的联轴器包含许多螺栓、栅格、块,它们常引起联轴器的螺栓、栅格(或块)数目与转速乘积的振动,尤其是不对中严重时。这些情况下,这个频率将是监测不对中变化的较好选择,因为它将与不平衡、轴弯曲、偏心距或者除对中之外的任何其它振动源都没有关系。

角向不对中
        (1) 角向不对中主要产生大的轴向方向振动,尤其是1X和2X转速频率。
        (2) 然而,假定存在大的振动前提下,振动是轴向方向2X转速频率或3X转速频率,其幅值约是1X转数频率幅值的30%到50%时,说明是角向不对中。
        (3) 如下图所示,联轴器两侧的轴向方向相位变化约为180度,是最好的检测角向不对中的指示。如果一侧的每个轴承都向一个方向移动,另一侧的轴承向相反方向移动,则是角向不对中的可能性较大。
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平行不对中
        (1) 平行不对中主要影响径向振动,而角向不对中主要影响轴向振动。
        (2) 象角向不对中故障那样,平行不对中使联轴器两侧的相位差也接近180度,但是这是在径向方向上(水平的或垂直方向)。
        (3) 振动频谱中2X转速频率幅值超过1X转速频率幅值的50%时,常常说明是径向不对中,但是2X转速频率值相对于1X转速频率幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构。2X转速频率幅值接近1X转速频率幅值是常见的,尤其是平行不对中严重时。
        (4) 当角向不对中或平行不对中变得严重时,每种不对中都产生一组谐波,谐波的范围包括4次到5次谐波。这种情况下,严重不对中的振动频谱可能呈现为机械松动的振动频谱样子。
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轴承不对中
        当滑动轴承或滚动承轴不对中或者卡死在轴上时,可引起较大的振动和异常负载。通过找对中无法消除振动,只有卸下轴承重新安装。其特征如下:
        (1) 卡住的轴承通常产生明显的轴向振动,它可能不仅影响1X转速频率振动,同时也影响2X转速频率振动。
        (2) 如果在如下图所示,在彼此间隔90度的4个点上,测量轴向方向相位,如果上下或左右的相位差约为180度,则说明是轴承卡死中轴上。
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六、有关不对中问题的其它观点
        当有不对中问题存在时,在频谱图上会出现三阶转频的谐频振动,如果联轴器出现不对中,也会出现转频的三次谐频振动,如果齿轮出现不对中,在频谱图上会出现齿轮啮合频率的三次谐频,由于这个原因,对电机及汽轮机等驱动设备在联接到被驱动设备之前,单独试运行采集振动数据。
        如果想要了解不对中的类型,需要在驱动和被驱动设备的输入及输出端的水平,垂直和轴向采集数据,如果在如下位置发现存在显著的转频的三次谐频振动则:
        水平方向,那么在垂直方向存在不对中偏移量。
        垂直方向,那么在水平方向存在不对中偏移量。
        轴向方向,那么存在角向不对中问题。
        所有方向,那么存在水平,垂直不对中偏移量和角度不对中。
        如果存在显著的三倍转频的谐频振动,那么就说明存在不对中问题,在指定的刻度范围内,不管幅值有多大。
 楼主| 发表于 2016-1-25 08:30 | 显示全部楼层
七、转子不对中特征分析表
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八、转子不对中轴心轨迹特征
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九、联轴器故障及振动特征
        有故障联轴器常产生3×转速频率振动响应,尤其是联轴器隔套(Spacer)太长或太短时,径向及轴向方向通常显示明显的3×转速频率的振动。修改隔套(Spacer)的尺寸或者重新调整驱动设备或被驱动设备的位置可以解决这些故障。
        齿型联轴器可能会发生卡死现象,在齿型联轴器的齿处产生的摩擦力大于作用力时,使联轴器变为刚体,此时某点处可能出现齿的磨擦熔焊,尤其是如果缺乏润滑剂的情况下,卡住的联轴器可能会使推力轴承损坏,如果齿熔焊在一起,则会使齿断裂或使齿面出现凹坑。联轴器卡住通常会使轴向方向和径向方向振动增大,一般轴向方向振动更大些。大多数情况下,都影响1 X转速频率振动。然而,某些类型的联轴器将产生类似像”圣诞树”效应的频率分布。这些情况下,可能出现许多谐波频率,从一个谐波频率到下一个谐波频率振动幅值减小约25%。所谓频谱”圣诞树“效应就是从二次谐波频率到五次或六次谐波频率都以约25%的下降幅度很均匀的下降。
        配合松动的联轴器会激起叶片通过频率或啮合频率两侧产生转轴转速频率的边带,(然而注意,叶片通过频率和啮合频率的转频边带并不总是指示松动的联轴器)。松动的联轴器不是以均匀的轴转速驱动旋转设备,而是以轴转速的倍数脉冲驱动旋转设备,使轴转速调制了叶片通过频率或啮合频率形成了这些边带,因此,有类似于下图所示以联轴器转速频率等间隔边带的振动信号可能意味着联轴器松动(其原因是不良配合或是联轴器零件磨损造成)。
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 楼主| 发表于 2016-1-25 08:32 | 显示全部楼层
十、联轴器找正方法
        联轴器的找正是机器安装的重要工作之一.找正的目的是在机器在工作时使主动轴和从动轴两轴中心线在同一直线上.找正的精度关系到机器是否能正常运转,对高速运转的机器尤其重要.
        两轴绝对准确的对中是难以达到的,对连续运转的机器要求始终保持准确的对中就更困难.各零部件的不均匀热膨胀,轴的挠曲,轴承的不均匀磨损,机器产生的位移及基础的不均匀下沉等,都是造成不易保持轴对中的原因.因此,在设计机器时规定两轴中心有一个允许偏差值,这也是安装联轴器时所需要的.从装配角度讲,只要能保证联轴器安全可靠地传递扭矩,两轴中心允许的偏差值愈大,安装时愈容易达到要求。但是从安装质量角度讲,两轴中心线偏差愈小,对中愈精确,机器的运转情况愈好,使用寿命愈长。所以,不能把联轴器安装时两轴对中的允许偏差看成是安装者草率施工所留的余量。
  1.联轴器找正时两轴偏移情况的分析
  机器安装时,联轴器在轴向和径向会出现偏差或倾斜,可能出现四种情况,如图1所示。
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图1 联轴器找正时可能遇到的四种情况

        根据图1所示对主动轴和从动轴相对位置的分析见表1。
表1联轴器偏移的分析

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2.测量方法
        安装机器时,一般是在主机中心位置固定并调整完水平之后,再进行联轴器的找正。通过测量与计算,分析偏差情况,调整原动机轴中心位置以达到主动轴与从动轴既同心,又平行。
        联轴器找正的方法有多种,常用的方法如下:
        (1) 简单的测量方法
        如图2所示。用角尺和塞尺测量联轴器外圆各方位上的径向偏差,用塞尺测量两半联轴器端面间的轴向间隙偏差,通过分析和调整,达到两轴对中。这种方法操作简单,但精度不高,对中误差较大。只适用于机器转速较低,对中要求不高的联轴器的安装测量。
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图2 角尺和塞尺的测量方法


        (2) 用中心卡及塞尺的测量方法找
        正用的中心卡(又称对轮卡)结构形式有多种,根据联轴器的结构,尺寸选择适用的中心卡,常见的结构图3 所示。中心卡没有统一规格,考虑测量和装卡的要求由钳工自行制作。
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图3 常见对轮卡型式

        (a) 用钢带固定在联轴器上的可调节双测点对轮卡
        (b) 测量轴用的不可调节的双测点对轮卡
        (c) 测量齿式联轴器的可调节双测点对轮卡
        (d) 用螺钉直接固定在联轴器上的可调节双测点对轮卡
        (e) 有平滑圆柱表面联轴器用的可调节单测点对轮卡
        (f) 有平滑圆柱表面联轴器用的可调节双点对轮卡
        利用中心卡及塞尺可以同时测量联舟轴器的径向间隙及轴向间隙,这种方法操作简单,测量精度较高,利用测量的间隙值可以通过计算求出调整量,故较为适用。

        (3) 百分表测量法
        把专用的夹具(对轮卡)或磁力表座装在作基准的(常是装在主机转轴上的)半联轴器上,用百分表测量联轴器的径向间隙和轴向间隙的偏差值。此方法使联轴器找正的测量精度大大提高,常用的百分表测量方法有四种。
        A. 双表测量法(又称一点测量法) :
        用两块百分表分别测量联轴器外圆和端面同一方向上的偏差值,故又称一点测量法,即在测量某个方位上的径向读数的同时,测量出同一方位上的轴向读数.具体做法是:先用角尺对吊装就位准备调整的机器上的联轴器做初步测量与调整。然后在作基准的主机侧半联轴器上装上专用夹具及百分表,使百分表的触头指向原动机侧半联轴器的外圆及端面,如图所示。
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图4 双表测量法示意图

        测量时,先测0°方位的径向读数a1及轴向读数s1。为了分析计算方便,常把a1和s1调整为零,然后两半联轴器同时转动,每转90°读一次表中数值,并把读数值填到记录图中。圆外记录径向读数a1,a2,a3,a4,圆内记录轴向读数s1,s2,s3,s4,当百分表转回到零位时,必须与原零位读数一致,否则需找出原因并排除之。常见的原因是轴窜动或地脚螺栓松动,测量的读数必须符合下列条件才属正确,即
a1+a3=a2+a4;s1+s3=s2+s4

        通过对测量数值的分析计算,确定两轴在空间的相对位置,然后按计算结果进行调整。
        这种方法应用比较广泛,可满足一般机器的安装精度要求。主要缺点是对有轴向窜动的联轴器,在盘车时其端面的轴向度数会产生误差。因此,这种测量方法适用于由滚动轴承支撑的转轴,轴向窜动比较小的中,小型机器。

        B. 三表测量法(又称两点测量法)
        三表测量法与两表测量法不同之出是在与轴中心等距离处对称布置两块百分表,在测量一个方位上径向读数和轴向读数的同时,在相对的一个方位上测其轴向读数,即同时测量相对两方位上的轴向读数,可以消除轴在盘车时窜动对轴向读数的影响,其测量记录图如图所示,三表测量法示意图如下:
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图5 三表测量法示意图

        根据测量结果,取0°-180°和180°-0°两个测量方位上轴向读数的平均值,即
s1=(s1'+s1'')/2;s3=(s3'+s3'')/2;

        取90°-270°和270°-90°两个测量方位上轴向读数的平均值,即
s2=(s2'+s2'')/2;s4=(s4'+s4'')/2;

        s1,s2,s3,s4四个平均值作为各方位计算用的轴向读数,与a1,a2,a3,a4四个径向读数记入同一个记录图中,按此图中的数据分析联轴器的偏移情况,并进行计算和调整.这种测量方法精度很高,适用于需要精确对中的精密或高速运转的机器,如汽轮机,离心式压缩机等.相比之下,三表测量法比两表测量法在操作与计算上稍繁杂一些。

        C. 五表测量法(又称四点测量法)
        在测量一个方位上的径向读数的同时,测出0°,90°,180°,270°四个方位上的轴向读数,并取其同一方位上的四个轴向读数的平均值作为分析与计算用的轴向读数,与同一方位的径向读数合起来分析联轴器的偏移情况,这种方法与三表法应用特点相同。

        D. 单表法
        它是近年来国外应用日益广泛的一种联轴器找正方法。这种方法只测定联轴器轮毂外圆的径向读数,不测量端面的轴向读数,测量操作时仅用一个百分表,故称单表法。其安装,测量示意图如图6。
22.JPG

图6 单表测量法示意图

        此种方法用一块百分表就能判断两轴的相对位置并可计算出轴向和径向的偏差值。也可以根据百分表上的读数用图解法求得调整量。用此方法测量时,需要特制一个找正用表架,其尺寸,结构由两半联轴器间的轴向距离及轮毂尺寸大小而定。表架自身质量要小,并有足够的刚度。表架及百分表均要求固紧,不允许有松动现象。图8便是两轴端距离较大时找正用表架的结构示意图。
        单表测量的操作方法是,在两个半联轴器的轮毂外圆面上各作相隔90°的四等分标志点1a,2a,3a,4a与1b,2b,3b,4b。先在“B”联轴器上架设百分表,使百分表的触头接触在“A”联轴器的外圆面上的1a点处,然后将表盘对到“0”位,按轴运转方向盘动“B”联轴器,分别测得“A”联轴器上的1a,2a,3a,4a的读数(其中1a=0),为准确可靠可复测几次。为了避免“A”联轴器外圆面与轴不同心给测量带来误差,可同时盘动“B”与“A”联轴器。然后再将百分表架设在“A”联轴器上,以同样方法测得“B”联轴器上1b,2b,3b,4b的读数(其中1b=0)。
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图7 偏差值分析示意图

        测出偏差值后,利用上图所示的偏差分析示意图分析方法,可得出“A”与“B”两半联轴器在垂直方向和水平方向两轴空间相对位置的各种情况,如表2,表3所示。
表2 垂直方向两轴相对位置分析

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表3 水平方向两轴相对位置分析

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        图中假设“B”轴向上平移,使Ob’与Oa’相重合,此时3b=0,而3a的读数则变为3ac,由于3ac=3a+3b(代数和),这时Oa’与Oa’’的垂直距离也就是两轴在垂直方向的偏差值3ac/2 。因此,只要测得3a与3b的数值,可以求得3ac的数值(要注意读数的正负号)。水平方向的偏差分析与垂直方向相同。

  3.调整方法
  测量完联轴器的对中情况之后,根据记录图上的读数值可分析出两轴空间相对位置情况。按偏差值作适当的调整。为使调整工作迅速,准确进行,可通过计算或作图求得各支点的调整量。测量方法不同,计算方法也不同。
  (1) 两表测量法,三表测量法及五表测量法
        两表,三表及五表测量都可得出同一方位上的径向读数和轴向读数,若测点位置及调整支点的位置如图10所示(请注意测量轴向读数百分表的指向),可用下式进行计算:
                        H1=L1*(s1-s3)/D + (a1-a3)/2
                        H2=(L1+L2)*( s1-s3)/D + (a1-a3)/2
                        式中H1 ,H2---------支点1和支点2的调整量,(正值时为加垫负值时减垫),mm;
                        s1,s3及a1,a3-------分别为0°和180°方位测得轴向和径向百分表读数,mm;
                        D---------------------------联轴器的计算直径(百分表触点,即测点到联轴器中心点的距离),mm;
                        L1--------------------------支点1到联轴器测量平面间的距离,mm;
                        L2--------------------------支点1与支点2之间的距离,mm;
        应用上式计算调整量时的几点说明:
  ①式中s1,s3,a1,a3是用百分表测的读数,应包含正负号一起代入计算公式。
  ②H的计算值是由两项组成,前项L(s1-s3)/D中,L与D不可能出现负值,所以此项的正负决定于(s1-s3)。S1-s3>0时,前项为正值,此时联轴器的轴向间隙呈形状,称为“上张口”;S1-s3<0时,前项为负值,联轴器的间隙呈形状,称为“下张口”。当a1-a3>0时,后项为正值,此时被测的半联轴器中心(主动轴中心)比基准的半联轴器中心(从动轴中心)偏低,当a1-a3<0时,被测的半联轴器中心偏高,
  ③机器安装时,通常以主机转轴(从动轴)做基准,调整电机转轴(主动轴)。电机低座四个支点于两侧对称布置,调整时,对称的两支点所加(或减)垫片厚度应相等。
  ④若安装百分表的夹具(对轮卡)结构不同,测量轴向间隙的百分表触点指向原动机(触点与被测半联轴器靠结合面一侧的端面接触)时,百分表的读数值大小恰与联轴器间实际轴向间隙方向相反,所以H值的公式前项s1-s3应改为s3-s1,即s3-s1>0时为“上张口”,s3-s1<0时为“下张口”。
  ⑤机器在运转工况下因热膨胀会引起轴中心位置变化,联轴器找正的任务时把轴中心线调整到设计要求的冷态(安装时的状态)轴中心位置,使机器在热态(运转工况下)达到两轴中心线一致(既同心,又平行)的技术要求。安装机器时各支点温升的数据可以从制造厂的安装说明书中得到;有的直接给定机器冷态找正时的读数值;也有的给定各支点的温升数据,由图解法求出冷态找正时的读数值。在安装大型机组时,有的给出各类机器在不同工况下的经验图表,通过查表或计算找出冷态找正时的读数值。经验丰富的安装人员还可从实践中得出一些经验数据。总之,对于安装者来说,要考虑机器从冷态到热态支点处轴中心位置的变化,在工作中保证机器能处于理想的对中状态。
  ⑥在水平方向上调整联轴器的偏差时,不需要加减垫片,通常也不计算。操作时利用顶丝和百分表,边测量,便调整,达到要求的精度为止。一些大型的,重要的机组在调整水平偏差时,各支点的移动量可通过计算或作图求出。

  (2) 单表测量时计算调整量的方法
        计算前,后两支点的调整量如下图所示。以“B”轴作基准轴,调整“A”轴时应先测定X,Y,Z之值(图7(a)),若以δy与δz分别表示前后支点的调整量,从图7(b)可推导出:
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图7 计算两点调整量示意图

                        ⊿Oa’Oa”G ∽ ⊿EO”F
                        由于GO”=XFO”=YGO’=3ac/2(忽略Oa”Ob’)
                        所以EF=Y/X×3ac/2
                        δy=EF+3b/2=Y/X×3ac/2+3b/2
                        同理可得
                        HI=Z/X×3ac/2
                        δz=HI+3b/2=Z/X×3ac/2+3b/2
        几点说明:
  ①δy及δz为正值,则要求增加垫片厚度;若为负值,则减少垫片厚度.
  ②上式为垂直方向调整的计算.若水平方向计算调整量可用同样原理,只是调整量为支点的左右移动量,而不需增减垫片厚.
  ③上述方法是将两轴中心线调成一条直线(冷态联轴器对中),然后根据各转轴支点处的热膨胀量大小撤去相应厚度的垫片,以达到冷态找正的要求.为此,首先根据3a,3b及3ac的数值判断两轴之间的空间位置,再进行计算.调整工作必须分成两步走:先将两转轴中心线调成一条直线,再按热膨胀量大小在支点处撤去相应厚度的垫片。
        单表测量法在实际操作中可以在两个半联轴器上同时装上百分表架和百分表,一个百分表指在“A”联轴器上,另一个百表指在“B”联轴器上,互相错开180°,两轴同步盘动360°,两个百分表同时记录读数。可以免去装拆卸百分表架的麻烦,减少发生误差的可能性,加快调整速度。
        当水平面内两側读数都不是零时,为方便起见,可在两側读数中分别加上一个相等到的数(包括正或负),使其中一側变为零。这种数学变换对实际偏差没有影响。应该注意的是支脚螺栓孔和螺栓之间的空隙要满足在水平方向上的调整量,否则应调整基准轴,使其它轴的位置作相称应的调整。
        此外,随科技的发展,现在有了激光对中仪,价格从初时的20多万降到现在的7,8万,也已经非常普及了。相对于其它的找正方式,它具有快捷,简单,准确性高的优势,由其对于大型机组,更为明显。它由几部分组成:激光发射器,激光接收器,控制液晶屏,这三者之间的连接数据线,专用的链条式(或磁力表坐)卡具(用来把激光发射和接收器固定在联轴器上)。在把激光发射器和激光接收器固定在联轴器上之后,再将连线和控制屏接到一起,选择找正模式,按提示输入相应的数据,一般有激光发射器的回转直径,激光发射器和激光接收器之间的距离,调整机各支脚到接收器的距离。一般只须盘车180°即可,之后各脚的加减垫片数据和水平方向移动调整数据将由控制液晶屏显示出来。一般经过两次调整即可完成。
        无论用那种方法求调整量,复查测量时仍可能产生一定的误差。联轴器找正与调整需要反复进行多次,最终将误差限制在允许的范围内。
 楼主| 发表于 2016-1-25 08:33 | 显示全部楼层
十一、激光找正仪

        随着科技的发展,现在激光对中仪已经非常普及,相对于其它找正设备,它具有快捷,简单,准确性高的优势。激光束直线性好,不受重力影响,不会下垂出现挠度。激光接收单元阵间距很少,因而灵敏度高。内建数字处理器,可方便地对数据进行处理,直接计算出角度、平行偏差、地脚螺栓处的移动量、垫片调整量等多项结果。可利用找正仪进行实时监测调整,减少工作量。不受联轴器结构及尺寸影响,通用性强。尤其对于轴距较长的大型机组更为明显。
        激光对中仪的量测原理与传统的单表找正法原理相通。单表法找正是利用一块百分表量测联轴器的外圆,两个转子的联轴器外圆都需量测,即将一块百分表固定在固定设备轴上量测可移动设备轴上联轴器外圆。而另一块百分表固定在可移动设备轴上量测固定设备轴上联轴器外圆,只能量测两转子的径向误差,而不能量测联轴器的端面误差。

1. 激光找正仪的结构和使用原理
   (1) 激光找正仪的结构
   激光找正仪主要组成:激光发射器(探测器)、激光反射器 ( 接收器 ) 、显示单元(微型计算机)、各种夹具和连接线等,如图 1 所示。其中激光发射器、激光反射器分别安装在固定设备轴上的测量单元 S 和固定在可移动设备轴上的测量单元 M 。
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图8 激光找正仪组成部分

        (2) 激光找正的测量原理
        激光找正仪的测量原理与传统的单表找正法(翻转法)原理相同,见上文,此处不再重复。
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图9 单表法找正法和激光找正法


2. 激光找正仪在安装中的使用过程
        激光找正一般是在冷态中找正,操作过程 简单、 方便 、快捷,主要找正步骤如下:
        (1) 安装固定测量装置。首先安装带链轴支架,然后安装固定设备侧激光发射器和可移动侧激光反射器,最后连接 2 根连接线。
        (2) 启动测量系统。按下启动按键进入程序列表,先进入软脚测量程序 ( 13 ),将激光找正仪转到 l2 点钟位置调整光束到靶心,打开目标靶,依次松开和拧紧地脚螺栓,最后显示所有软脚的结果,按程序给出的数据调整垫片。
        (3) 粗略对中。首先 将轴转到 9 点钟的位置,将激光束瞄准封闭目标的中心位置,其次轴转到 3 点钟的位置,检测激光击中目标 靶 的情况,最后调节可移动机器,以便激光的光束击中两个目标的 靶 心,测量前打开目标。
        (4) 输入间距。水平程序要求测量装置、联轴器和机器机脚之间的距离,如图 3 所示,使用数字键输入间距并确认。
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图10 压缩机组示意图

        (5) 测量程序。采用时钟水平机械对中程序( 11 ),将轴 转到 9 、 12 、 3 点钟的位置并确认,通过将轴转动 180 °以达到测量目的 。
        (6) 显示测量结果。移动机器的水平和垂直位置将用图像、数字显示出来,如图 4 所示。
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图11 显示测量结果

        (7) 根据测量结果通过调整顶丝,使最终测量结果达到设备安装误差允许范围之内,并保存测量结果数据。

3. 安装中 应用举例
        以 图 10 中的变速箱和电动机 间联轴器找正为例,进行详述激光找正仪在安装过程中的应用。以变速箱机为设备基准,固定 S 单元;电动机为 可移动 设备,固定 M 单元;C 点为联轴器中心;F1 、 F2 分别为 M 单元的前、后机脚支承点。按照使用过程中步骤分步操作,图 10 中各点输入间距的距离数据见下表。
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        操作完成后,测量显示结果如图11(激光找正仪找正的最终数据),按测量结果进行调整,在垂直方向上增减垫片,在水平方向上移动电动机,最终测量结果是根据公差表或设备制造厂家提供要求的数据,判断测量结果是否在允许范围之内。此电动机工作转速为 1530r/min ,将平行偏移量控制在 0.05mm ,角度偏移量控制在 0.025mm/100 mm 之内。
        调整完毕后并复查,使全部测量值都在 允许 范围之内,激光找正结束。反之,重复上述安装步骤直至符合要求。

4 . 激光找正仪在找正中的不足
   激光找正在安装使用过程中受到一定局部范围的限制,存在以下不足:
  (1) 激光找正只能测量两转子的同轴度,而不能测量联轴器的端面误差,滑动轴承在转子转动时容易产生轴向窜动,无法消除转子轴向窜量对角度偏差值影响。
  (2) 离心式压缩机压缩介质多为有毒气体,采用干气密封,制造厂家为了运输方便,已安装了干气密封。在安装过程中避免干气密封的损坏,不允许转子转动,激光找正无法满足现场安装使用。
   激光找正中的不足,安装中采用三表法找正,一块百分表测量径向值,两块表对称布置测量端面值,两表误差可以相互抵消,使测量结果不受轴向窜动影响。
5. 结束语
   激光找正使用时间短、 快速、方便和准确, 工作效率明显提高,减少大量繁琐工作和找正误差,提高找正精度。由于激光找正仪精度高、快速、方便等优点,使其在压缩机安装中具有广泛使用前景。
6. 参考文献
  [1] Easy-Laser Manual 05-0100 Rev6 . 2000 : A2 、 E9
  [2] 甄澄,陈长征,王长龙.激光对中技术在离心式压缩机找正中的应用. 风机技术, 2006 ,( 5 ): 22 - 25.
  [3] 黄钟岳,王晓放.透平式压缩机. 北京:化学工业出版社, 2004:293
发表于 2016-1-25 09:15 | 显示全部楼层
非常好,能否和其他论坛出品一样,形成PDF供下载收藏呢?
发表于 2016-1-25 09:38 | 显示全部楼层
赞啊 辛苦了
发表于 2016-1-28 20:58 | 显示全部楼层
看过收益谢谢楼主
发表于 2016-1-29 08:20 | 显示全部楼层
谢谢分享
发表于 2016-1-29 09:28 | 显示全部楼层

赞啊 辛苦了
发表于 2016-1-29 14:28 | 显示全部楼层
楼主辛苦,谢谢分享!尤其是联轴器故障方面,收益匪浅!
发表于 2016-1-31 14:48 | 显示全部楼层
对于机械故障这方面的资料有很多,曾经我看到过一本比较好的书,应该是国外的或者内部资料,介绍的很仔细。现在用时,却已忘记。不知你又没见过!?
发表于 2016-2-4 08:51 | 显示全部楼层
谢谢分享
发表于 2016-2-4 09:44 | 显示全部楼层
讚阿,真是太詳細
感謝大大無私地分享
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