振動分析儀對轉子不對中診斷
聯軸器的形式多種多樣,根據不同的分類方法,可分為固定式、移動式聯軸器;剛性聯軸器、撓性聯軸器,不同結構類型聯軸器其表現振動特征亦有差異,本文著重對現場應用***普遍的彈性膠圈式及膜片式聯軸器進行分析。
由于撓性聯軸器***的補償能力,一定程度上不對中振動表現出的往往是聯軸器補償能力的大小,適應轉子系統能力的多少,而非對中偏差量。這也是為什么現場很多人用目測、鋸條進行找中心,而振動良好的主要原因。
振動頻率分析:
轉子不對中振動主要頻率成分為轉速頻率及2倍頻,即,簡易振動表所測位移值與速度值,經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。當轉子轉速達到臨界轉速的1/2時,將引起轉子系統的諧波共振,此時按2倍轉速頻率計算,所測位移值與速度值,經公式換算后基本相等。
振動位置及方向性:
一般情況下,聯軸器不對中產生的力通常被被連結的設備部件“分享”,結果使得驅動端與被驅動端的振動幅值有可能是相同的。當然,由于剛度和質量的不同,軸承的結構形式不同,振幅存在一定差別,特別是一側為滾動軸承,另一側為滑動軸承時,振幅相差尤其明顯,瓦側振幅應小很多。但無論如何,振動并不會只存在于一個部件上,兩側振動與先前相比都有明顯改變,振動方向主要表現在軸向和徑向,軸向振動是轉子不對中的主要特征之一。當然也存在有特殊情況的時候,振動也可能表現在設備的自由端或懸臂端。另外如上文所述,特殊情況下振動***大處可能并不在聯軸器附近,但此類情況極少發生。
由于聯軸器不對中引起的徑向振動都具有典型的***度方向相關性,所以不對中出現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***度方向相關的定向振動。而轉子不平衡時,徑向振幅之比通常小于4:1,而且徑向對稱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生振動。剛性聯軸器角度不對中和齒式聯軸器不對中時,軸向振動值可能會明顯大于徑向振動值,而且聯軸器兩側軸向的***大振動值往往都發生在不對中所在的方向上。
與負荷關系:
不對中故障振動對負荷變化較為敏感。對于聯軸器不對中而言,當負荷變化時。由聯軸器的扭矩立即發生變化,如果聯軸器不對中,則轉子的振動狀態也立即發生變化,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。由于現場很大一部分設備負荷的調整是通過改變轉速來實現的,所以注意區分不對中和轉子不平衡兩者。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,使轉子的振動也要發生變化,但由于熱傳導的慣性,振動的變化在時間上比負荷的改變要滯后一段時間。
聯軸器外部觀察:
前面提到彈性柱銷聯軸器、膜片式聯軸器***的補償能力,即使存在一定程度的不對中,設備振動可能良好,但這并不是說可以隨便降低聯軸器對中精度,現場經常所見彈性元件過早的損壞,軸承在良好潤滑狀態下的非正常磨損,其主要原因就是聯軸器不對中。根據現場實際測試經驗,這兩種聯軸器對中偏差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,當發現彈性元件經常性損壞時,應檢查聯軸器對中情況。
不對中與溫度關系:
溫度原因引起的熱態不對中,在我們現場設備故障中屢見不鮮,不明就里者往往不知所以,溫度對聯軸器對中的影響主要集中在軸承座標***的變化,其必要條件是設備運行前后,軸承座或基礎存在顯著溫差,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),整個軸承支撐系統都坐落在風道內,當溫度升***、或降低時,軸承座標***就會發生變化,溫差大小一般由介質溫度決定。所以設備運行后兩根轉子由于的支撐系統膨脹不一,造成聯軸器冷態時對中,而熱態不對中現象。通用設備一般都是被牽引部分受溫度影響較大,電機側轉子一般無影響。此類不對中振動主要表現特征為,剛剛開機振動良好,經過一段時間后,振動慢慢上漲,然后趨于穩定在一個振動值,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軸器兩端軸承座振動相位。
軸承位置的影響:
當轉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。