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常见振动故障的机理与诊断3--GLFore

转动设备的振动故障的类型很多, 以下主要是按照石化大机组、并根据振动激励源及机组刚度来进行分类说明的。5常见振动故障的机理与诊断--GLFore
工具/原料

振动测试仪GLFore N600

三、不对中

不对中是旋转机械十分常见的故障之一。

1. 不对中的类型
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不对中包括轴系不对中和轴承不对中两种情况。

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轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜, 轴颈与轴承孔轴线相互不平行。它主要会影响轴承的承载状况和油膜压力, 严重时会出现局部摩擦, 同时也会产生一定的轴向振动。引起轴承不对中的原因,除了轴承安装误差以外,轴弯曲、轴系不对中、悬臂转子外伸段振动大等其它故障也都会引起轴承的不对中。

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轴系不对中是指转子联结后各转子的轴线不在同一条线上。      冷态不对中是指由于轴承位置初始安装误差而产生的轴系不对中; 热态不对中是指转子在运转状态下的不对中, 其既与冷态不对中有关, 更与转子在实际运转下的相关状态、特别是支座的不均匀膨胀有关。      通常所讲的不对中多指轴系不对中,而且是热态不对中。

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轴系不对中又有三种情况:a) 两转子的轴线相互平行位移,称为平行不对中;b) 两转子的轴线交叉成一角度,称为角度不对中;c) 两转子的轴线相互交叉和平行,称为平行交叉综合不对中。

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轴系不对中除了会影响轴承不对中外, 主要会在联轴器和轴承处对转子产生。周期性的附加作用力, 从而引起转子的振动以及加速联轴器和轴承的非正常早期损坏。此外,还可能使转子的临界转速有所改变。造成轴系不对中的原因有安装误差、支座的不均匀膨胀、管道应变、机壳变形或移位、基础沉降不均等。

2. 不对中振动的机理
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轴系不对中会因为使用不同类型的联轴器以及不对中的具体情况, 而产生不同特征频率,需要分别说明。

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2.1 刚性联轴器的振动机理刚性联轴器平行不对中时,两转子分别绕着各自的旋转中心O1、O2旋转,但在联结螺栓的强制作用下,存在着把偏移的两轴心拉到一起的趋势。在不对中的方向上,一个螺孔的旋转半径受到压缩,如图中转子1的PO1,另一个则受到拉伸, 如转子2 的PO2。每转动180°,各螺孔旋转半径拉伸和压缩交变一次,作用在半联轴器上的力也交变一次;每旋转一周,则交变两次,使转子在径向产生二倍频振动,联轴器两侧径向振动的相位差为180°、是反相的。

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刚性联轴器角度不对中时,两轴线相交成一定的角度α,半联轴器端面之间存在一定的张口δ。在联结螺栓拉力的强制作用下,两轴存在一个弯矩。转子每旋转一周,弯矩的作用方向交变一次,弯矩所引起的轴的弯曲变形也变化一次,从而使转子在径向产生工频振动,联轴器两侧径向工频振动是同相位的。此外,每旋转一周,在螺栓拉力的作用下,半联轴器还要带着转子沿轴向窜动一次,使转子还要产生轴向工频振动,联轴器两侧轴向工频振动的相位反相。

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轴系不对中的实际情况,几乎不存在单一的平行不对中或单一的角度不对中,往往是两者同时存在的综合不对中, 因此刚性联轴器不对中时,二倍频振动,又有工频振动。

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2.2齿式联轴器的振动机理齿式联轴器平行不对中时, 会在径向产生二倍频振动, 而相位是基频的两倍。

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齿式联轴器角度不对中时,在旋转过程中齿面会发生相对滑动,并产生相应的摩擦力和摩擦力矩。通过上图可以看到角度不对中状态下的啮合点滑动变化:若角度不对中最大方向为0°,齿圈与齿套的啮合点为A点;旋转90°后,齿圈向左滑动, 啮合点移动到齿套上的B'点;继续旋转到180°,齿圈仍向左滑动至最大点,啮合点移到C'点;在旋转到180°以后,齿圈的滑动方向发生突变,啮合点由C'点向右移动;在旋转到360°以后,滑动方向再次发生突变,改为向左。由此可知,每旋转一周,齿面滑动方向发生二次突变,也就是摩擦力和摩擦力矩的方向发生了二次突变,从而形成二次冲击性振动; 同时,也沿轴向窜动一次。因此,齿式联轴器角度不对中时,会在径向产生二倍频振动,联轴器两侧轴承径向振动的相位差为180°;同时也会在轴向产生较大的一倍频振动。

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由于齿式联轴器在结构上几乎都设有中间轴(齿套、短接) ,即使两转子为平行不对中, 中间轴总要产生偏斜, 因此表现在半联轴器与中间轴之间仍然是角度不对中。也就是说, 对于齿式联轴器不论是哪种情况的不对中,都会产生径向二倍频振动,联轴器两侧轴承径向振动的相位差为180°。

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