不对中故障诊断及案例(图)

机组各转子之间由联轴器联接构成轴系,传递运动和转矩。由于机器的安装误差、承载后的变形以及机器基础的沉降不均等,造成机器工作状态时各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,统称为不对中。

不对中这个术语在有些场合会引起歧义。在状态监测中不对中通常指的是由联轴器联接转子引起的不对中。(在一个设备两端轴承中心不在一个轴线上有的场合也叫做轴承不对中)。

从上面不对中的定义可以看出,实际中是不可能存在理想的完全在一条直线上的转子联接。因此,实际运行的转子总是存在一定的不对中量的。

在工业现场使用的旋转机械设备有“二不一有”的说法,就是任何运动的机械设备总是有“不平衡”,“不对中”,有“摩擦”。

因此,和不平衡一样,不对中只有在不对中量超过一定程度才称之为不对中故障,只有超过一定程度成为故障后才需要进行维修维护处理。

上图为对两种联轴器不同对中情况的红外成像图,右侧的不对中情况明显的产生更大的热量。

一个联轴节对中偏差0.5mm的电机的电流是12.2 A,使用激光对中仪对中后,联轴节对中偏差降为0.05mm,此时电机电流降为11.8 A,节约了3.28%的能量。

和转子质量不平衡一样,转子产生质量不对中后,大多数情况下是看不见摸不到的(除了严重的不对中造成磨损,发热),要如何诊断转子出现了转子质量不对中故障呢?

用机械的方法直接测量是最直观想到的方法,比如用直尺、千分表等;但用机械法有很多限制,比如精度及对中效率问题、机械不能随意停止下来处理对中、机械运转状态和停止状态不一样等。

上图左侧为角度不对中,右侧为平行不对中。角度不对中时,转子旋转一周,转子的重心也变化一周;角度不对中时,转子旋转一周,转子的重心变化两周。因此,角度不对中时?振动?号的频率和转子工频一样,平?不对中时振动信号的频率是转子工频的两倍。

如上图,不对中出现时的典型振动信号为频谱图1倍频(1X)+2倍频(2X),通常伴随着3倍频(3X)。

原因是实际的不对中通常是综合不对中,所以即有角度不对中产生的1倍频,又有平行不对中产生的2倍频。通常2倍频较大。

6.从之前介绍的“二不一有”知道,转子是一定存在着某种程度的不对中的,所以通常振动信号分析中都能发现存在工频信号和2倍频,只有这些信号过大时才能说明存在不对中故障,并且这些信号的大小和不对中量成正比。

在实际诊断中,除了振动信号外,还要根据和运行工艺参量?关联性(也称之为参数敏感性)进行更精准的诊断。

在实际诊断中,有三种结构转子:水平轴、悬臂水平轴、垂直轴。其振动幅值大小关系总结如下:

相位关系对诊断不对中故障很有帮助。上图显示当发生不对中时,两端的轴向振动相位差180度,径向振动相位差180度。

转子发现质不对中后,就要通过“找对中”来消除或减小不对中量以达到标准(国际标准、国内标准、行业标准、产家标准等)。

所谓“对中”,就是测量出一轴相对于另一轴偏离理想对中状态的大小和方向,把它转换成被调机器底脚的校正量,通过移动被调机器达到接近理想对中状态。对中的完成包括三个主要步骤:

最简单也是最早使用的对中工具是直尺,用它沿联轴节凸缘凭眼睛找正。在最好的情况下,其分辨率可以达到0.1mm。它适用于运转速度低且不常运行的机器,现在仍用直尺作为初步对中的工具。

精密机器对中可用塞尺、内径千分尺或千分表,其分辨率可达到0.01mm。使用上述工具对中工作繁复并耗费大量时间,有时还可能得出错误的数据。

对中计算器是便携式小型对中仪器,它以位移传感器代替千分表,读数直接输入机,再输入有关的距离参数,计算机根据一定的程度计算和分析。位移传感器的分辨率为0.01mm。

激光对中仪是目前较为理想的精密对中仪器,使本来繁重费时的对中工作能够迅速准确的完成。

从前后信号频谱的对比可以看出,原来以1X信号为主的信号,变为2X、3X…..8X…的信号,其中2X为最大,发生较多的高次谐波。

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不对中故障诊断及案例(图)

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