振動分析儀對轉(zhuǎn)子不對中診斷
聯(lián)軸器的形式多種多樣,根據(jù)不同的分類方法,可分為固定式、移動式聯(lián)軸器;剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器,不同結(jié)構(gòu)類型聯(lián)軸器其表現(xiàn)振動特征亦有差異,本文著重對現(xiàn)場應(yīng)用***普遍的彈性膠圈式及膜片式聯(lián)軸器進行分析。
由于撓性聯(lián)軸器***的補償能力,一定程度上不對中振動表現(xiàn)出的往往是聯(lián)軸器補償能力的大小,適應(yīng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)能力的多少,而非對中偏差量。這也是為什么現(xiàn)場很多人用目測、鋸條進行找中心,而振動良好的主要原因。
振動頻率分析:
轉(zhuǎn)子不對中振動主要頻率成分為轉(zhuǎn)速頻率及2倍頻,即,簡易振動表所測位移值與速度值,經(jīng)公式換算后速度值明大于位移值。且振動加速度的測量值非常小。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到臨界轉(zhuǎn)速的1/2時,將引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的諧波共振,此時按2倍轉(zhuǎn)速頻率計算,所測位移值與速度值,經(jīng)公式換算后基本相等。
振動位置及方向性:
一般情況下,聯(lián)軸器不對中產(chǎn)生的力通常被被連結(jié)的設(shè)備部件“分享”,結(jié)果使得驅(qū)動端與被驅(qū)動端的振動幅值有可能是相同的。當然,由于剛度和質(zhì)量的不同,軸承的結(jié)構(gòu)形式不同,振幅存在一定差別,特別是一側(cè)為滾動軸承,另一側(cè)為滑動軸承時,振幅相差尤其明顯,瓦側(cè)振幅應(yīng)小很多。但無論如何,振動并不會只存在于一個部件上,兩側(cè)振動與先前相比都有明顯改變,振動方向主要表現(xiàn)在軸向和徑向,軸向振動是轉(zhuǎn)子不對中的主要特征之一。當然也存在有特殊情況的時候,振動也可能表現(xiàn)在設(shè)備的自由端或懸臂端。另外如上文所述,特殊情況下振動***大處可能并不在聯(lián)軸器附近,但此類情況極少發(fā)生。
由于聯(lián)軸器不對中引起的徑向振動都具有典型的***度方向相關(guān)性,所以不對中出現(xiàn)在一個特定的方向上,與不平衡不同,所有方向的徑向力不會相等。如圖 1 所示。
從中可以看出,由于徑向振動***大值與***小值間的差別很大,所以,可以認為徑向振動是方向相關(guān)的。在2點位置的振幅為13mm/s,而與2點位置垂直的11點位置處的振幅僅有2mm/ sec。振幅相差6倍以上,可以判斷振動是***度方向相關(guān)的定向振動。而轉(zhuǎn)子不平衡時,徑向振幅之比通常小于4:1,而且徑向?qū)ΨQ兩點的振幅基本相等。
軸系不對中時,會在徑向及軸向兩個方向上都產(chǎn)生振動。剛性聯(lián)軸器角度不對中和齒式聯(lián)軸器不對中時,軸向振動值可能會明顯大于徑向振動值,而且聯(lián)軸器兩側(cè)軸向的***大振動值往往都發(fā)生在不對中所在的方向上。
與負荷關(guān)系:
不對中故障振動對負荷變化較為敏感。對于聯(lián)軸器不對中而言,當負荷變化時。由聯(lián)軸器的扭矩立即發(fā)生變化,如果聯(lián)軸器不對中,則轉(zhuǎn)子的振動狀態(tài)也立即發(fā)生變化,所以振動幅值有明顯的改變,一般情況下負荷越大振幅越大。由于現(xiàn)場很大一部分設(shè)備負荷的調(diào)整是通過改變轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的,所以注意區(qū)分不對中和轉(zhuǎn)子不平衡兩者。而對于軸承不對中而言,負荷變化后由于溫度分布的變化,軸承座的熱膨脹不均勻引起軸承不對中,使轉(zhuǎn)子的振動也要發(fā)生變化,但由于熱傳導(dǎo)的慣性,振動的變化在時間上比負荷的改變要滯后一段時間。
聯(lián)軸器外部觀察:
前面提到彈性柱銷聯(lián)軸器、膜片式聯(lián)軸器***的補償能力,即使存在一定程度的不對中,設(shè)備振動可能良好,但這并不是說可以隨便降低聯(lián)軸器對中精度,現(xiàn)場經(jīng)常所見彈性元件過早的損壞,軸承在良好潤滑狀態(tài)下的非正常磨損,其主要原因就是聯(lián)軸器不對中。根據(jù)現(xiàn)場實際測試經(jīng)驗,這兩種聯(lián)軸器對中偏差200μm,甚至更大一些時不會引起較大振動,但彈性元件會過早損壞。所以,當發(fā)現(xiàn)彈性元件經(jīng)常性損壞時,應(yīng)檢查聯(lián)軸器對中情況。
不對中與溫度關(guān)系:
溫度原因引起的熱態(tài)不對中,在我們現(xiàn)場設(shè)備故障中屢見不鮮,不明就里者往往不知所以,溫度對聯(lián)軸器對中的影響主要集中在軸承座標***的變化,其必要條件是設(shè)備運行前后,軸承座或基礎(chǔ)存在顯著溫差,如汽輪機軸承座坐落在汽缸上面、還有大型的軸流引風機(如下圖),整個軸承支撐系統(tǒng)都坐落在風道內(nèi),當溫度升***、或降低時,軸承座標***就會發(fā)生變化,溫差大小一般由介質(zhì)溫度決定。所以設(shè)備運行后兩根轉(zhuǎn)子由于的支撐系統(tǒng)膨脹不一,造成聯(lián)軸器冷態(tài)時對中,而熱態(tài)不對中現(xiàn)象。通用設(shè)備一般都是被牽引部分受溫度影響較大,電機側(cè)轉(zhuǎn)子一般無影響。此類不對中振動主要表現(xiàn)特征為,剛剛開機振動良好,經(jīng)過一段時間后,振動慢慢上漲,然后趨于穩(wěn)定在一個振動值,振動幅度取決于熱膨脹造成的不對中程度。
以上幾點是聯(lián)軸器不對中簡易診斷的主要特征,而***簡便、***有效的識別方法是使用儀器測量聯(lián)軸器兩端軸承座振動相位。
軸承位置的影響:
當轉(zhuǎn)子存在徑向不對中時,軸承位置低(軸頸***)的軸承的潤滑油壓力和溫度,通常低于軸承位置***(軸頸低)的軸承。