旋转机械主要异常振动分量为低频时该如何诊断？

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　　如果主要异常振动分量是低频，或低频分量十分活跃，表明很可能是轴承、气流脉动两方面的故障，摩擦、松动故障也有可能。


　　这里所讲的轴承故障，既包括油膜涡动、油膜振荡，也包括特征频率为低频但不是油膜涡动的轴承工作不良故障，如 “夹帮” 、瓦背紧力不足、瓦块摇摆性差、润滑油粘度不当、油挡偏心等引起的油膜失稳、局部摩擦故障。


　　气流脉动故障既包括压缩机的旋转失速、喘振、进气脉动，也包括汽轮机的进汽调节脉动，还包括两者的密封流体激振(气隙激振)。

　　某烟机催化剂结垢时的工频振动趋势图

　　某烟机断叶片时的工频振动趋势图

　　某合成气压缩机驱动透平试车中发生热弯曲时的波德图

　　在振动故障诊断中，较难处理的是低频问题，是如何区分轴承、旋转失速、摩擦及松动故障。因为都是活跃、丰富的低频，都对转速比较敏感，振动本身又都具有跳动性、间歇性、突发性。


　　区分旋转失速与轴承故障的关键是看有无气流脉动现象，具体方法为：


　　① 在压缩机出口管线上听是否有间歇性的气流脉动声;

　　② 看出口压力、进口流量是否向下波动;

　　③ 看振动值的波动是否与气流脉动(及压力、流量的波动)同步;

　　④ 看是否为0.5～0.8倍频(这是主要的)或0.1～0.25倍频(这是次要的);

　　⑤ 看轴位移是否波动。


　　如果答案都是肯定的，可认定是旋转失速;都是否定的则是轴承故障;如果上述①答案是否定的，则不大可能是旋转失速，而是轴承不良。


　　另外，在低频成分上，二者也有所不同：轴承故障频率不可能大于0.5倍频，如果大于0.5倍频可认定是旋转失速，而小于0.5倍频则可能是轴承故障;旋转失速时伴有较丰富的各低频成份、频带较宽，而轴承故障时的低频相对较窄。


　　旋转失速的产生原因是压缩机入口容积流量偏小，如果查明进口流量偏小、出口管网压力偏高、工质轻组份比例偏大、进口温度或压力偏低、导叶角度偏小、进口过滤器压差过大、开车升速过慢(管网升压过快)、停车降速过快等运行状况有不当变化，会使确认旋转失速变得简单、快捷。


　　区分油膜涡动、油膜振荡、轴承不良并不困难，具体方法为：


　　① 看异常低频Ω是否略小于工频ω的一半，即Ω=(0.43~0.48)ω时可确认为油膜涡动;

　　② 看异常低频Ω是否等于转子的第一临界转速nk1，即Ω=nk1时可认定为油膜振荡;

　　③ 不符合以上关系时，均属轴承工作不良或气流脉动故障。


　　油膜振荡是在转速达到二倍第一临界转速后，油膜涡动的频率与转子的固有频率、即第一临界转速 “合拍” 而产生的共振。振荡发生时，振幅猛增，轴心轨迹发散，振动频率不再随升速变高，紧紧地咬住转子第一临界转速不变。


　　区分出低频信号中的摩擦、松动(这里为固定部件的松动)故障的方法是：


　　① 摩擦、松动故障发生时常伴有二倍频、高频、工频分量，而油膜涡动及旋转失速故障本身不会产生高于工频的频率成分，这是主要区别点;

　　② 摩擦、松动故障的低频信号多数为1/2倍频、1/3倍频、…、等分数谐波，油膜涡动、旋转失速为亚异步振动，频率不存在分数谐波关系，有特定的频率段;

　　③ 尽管轴心轨迹都不稳定，但形态各有不同，摩擦的轴心轨迹为锯齿状、严重时反进动，轴承及支承部件松动的轴心轨迹有方向性(转动部件松动无方向性)，油膜涡动、旋转失速的轴心轨迹为大圈套小圈。

　　④ 油膜涡动及旋转失速的波形杂乱、重复性差，油膜涡动严重时振幅大小间隔，反而有点规律，摩擦的波形毛糙、波峰多、较严重时有削波。


　　本文摘录自沈立智先生撰写的《大机组管理工作中的几点体会》。