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1、,BPdM 北京普迪美科技有限公司,状态监测与预测维修,转子不对中问题,旋转机械不对中的概念,旋转机器多数是由多个转子和轴承组成的一个机械系统，转子与转子之间用联轴器连接，转子本身由轴承支撑。转子不对中：是由于机器的安装误差，承载后的变形及基础的沉降不均等，造成机器工作状态时转子与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。轴承不对中：是由于一个转子两端轴承安装歪斜、轴承磨损等影响导致两轴承中心线不在同一直线上，进一步导致整个转子系统的对中不好。联轴器不对中：是连接两转子的两个半联轴器的旋转中心偏心，或两中心线相交成一定角度，机器基础沉降、变形，转子弯曲，初始安装对中超
2、差，轴承热膨胀不均等都可能引起联轴器不对中。 转子不对中、轴承不对中应该是一个概念，联轴器不对中是转子不对中的表现，设备安装时要对联轴器的对中状态进行检查，确定联轴器连接的两个转子是否对中；轴承不对中有时会影响转子和转子之间的对中，而机械不对中包括上面提到的所有这些对中问题。 不对中问题可以发生在机器内部的若干位置上，也可以发生在两轴承之间的轴线上，也可以发生在相互啮合的齿轮上，也可发生在相互驱动的皮速轮上，但更多的是发生在需要偶合在一起的两台机的连接上。,旋转机械不对中的概念,内部不对中：轴承、级间隔板、轴封间存在的不对中。外部不对中：机器间的不对中。 柔性联轴器可以补偿一定量的不对中量，这
3、个可以补偿的不对中量，取决于所使用的柔性联轴器的类型，如果不对中量超过了联轴器的允许的可补偿的能力，这个机器就存在了不对中问题，齿轮联轴器的有最大的不对中补偿能力。,内部不对中,外部不对中,不对中问题,不对中的问题是引入大的振动导致昂贵的机器部件的过早损坏和增大对能耗的要求。不对中现在也许是轴承故障的主要原因。 不对中问题的种类：,BPdM,不对中问题,BPdM,不对中问题,不对中问题是三维空间问题,BPdM,不对中产生的原因,冷态找正，热态工作中心发生变化随负荷的变化机器的温度随之变化，中心发生了变化。基础问题引起中心变化（过程缓慢） 混凝土开裂 底板松动 地脚螺栓松动 混凝土基础被润滑油浸
4、泡 管道做用力，管道作用力来源于： 管道支吊架松动 管道支吊架变形 管道支吊架断裂 管道支架失去支撑存在软地脚软地脚是多个地脚，当地脚螺栓紧固完毕后不共面，当存在一个软地脚时，紧固这个地脚螺栓时，将会引起机器产生偏移或变形。软地脚产生的原因： 没有垫平机器 加垫了过多的垫片（在一个地脚下最多不能垫4个以上的垫片） 底板弯曲或变形 底板的安装不合适 地脚和底板的接触不好 机器的地脚与底板不平行 机器壳体本身存在变形,BPdM,不对中问题的危害及特征（一）,1由于不对中造成机器零部件损坏 不对中会引起联轴器损坏，还会损坏其他机器部件。如会对轴承施加过大的力，而引起轴承过早损坏。同样会起引起包括齿轮
5、，皮带，皮带轮，叶片等其它机器零部件有害的影响。2引起对自由端(或外侧)的作用 由于不对中从联轴器引入的力可能足够强大，其作用不仅是在最靠近联轴器的轴承上，同样也作用在机器的自由端或外侧端。3引起2X转速频率振动 不对中经常会产生大于正常值的2X转速频率振动，它不仅作用在轴向方向，还作用在径向方向。2X转速频率分量是最好的不对中指示4引起轴向方向振动 不对中也许是大的轴向方向振动的最常见的原因，当然还有若干其它来源也可产生轴向方向振动，它们包括：,BPdM,不对中问题的危害（二）,可产生轴向方向振动原因： a弯曲的轴： b处于共振回转的轴； c. 卡住在轴上的不对中的轴承(见第四章，第三节)；
6、 d. 轴向方向某些机器零部件共振； e. 推力轴承磨损； f. 磨损的螺旋齿轮或斜齿轮； g. 装滑动轴承的电动机相对于其磁力中心摆动； h. 联轴器的零部件不对中； 因此，当出现大的轴向方向振动时，不要很快草率地得出故障就是不对中的结论。而是，应该特别分析振动相位信息，然后分析振动频谱。,BPdM,不对中问题的危害（三）,5.载荷在各轴承上发生转移 当不对中程度超过联轴器的允许补偿能力时，会引起轴弯曲，并发生轴承载荷的转移，由此会造成某一轴承的过负荷。,BPdM,不对中问题的危害（四）,不对中程度严重时会引起滑动轴承中金属与金属间的接触，引起轴瓦钨金擦伤。,BPdM,不对中问题的危害（五）
7、,诱发油膜失稳产生自激振动，转子的振动大小与轴承的刚度有关，而轴承的动刚度是偏心率的函数，因为不对中引起负载转移，当转子上某一轴承上的负荷较轻时，此轴承处的转子偏心率就会就较低，因为此处的转子的支承刚度减小，这时转子就会产生较大的轴振动，当转子的偏心率减小到一定程度时，此时转子处于不稳定状态，在外界干扰力作用下，轴承就会突然转变成全周润滑状态，产生油膜涡动问题。,BPdM,不对中的一般特征（一）,1不对中有时轴向方向振动并不大，虽然不对中传统地归类为具有大的轴向方向振动，但是并不总是这样。虽然轴向方向振动值只是径向方向振动的四分之一，仍是不对中问题，此时机器的不对中是平行不对中占优势。 2水平
8、方向和垂直方向振动幅值的比较，因为有时机器水平方向对中良好而垂直方向对中不良，则十分可能不对中的机器，在某径向方向的振动比另一方向大得多。 3. 2转速频率振动 不对中经常会产生大于正常值的2转速频率振动，它不仅作用在轴向方向，还作用在径向方向。其原因是机器其支承或联轴器的不对称的刚性引起机器转速频率的二次谐波频率的振动。即，在支承座、框架，基础或联轴器本身经常存在不同的刚性，这就使机器每转一转产生前后运动，因而导致2转速频率的振动。,BPdM,不对中的一般特征（二）,4引起较高次谐波 不对中还可能引起大量的高次谐波，使振动频谱呈现为像松动或间隙过大的故障。关键的区别特征仍然是轴向方向2X转速
9、频率较大幅值的振动。 5相位是不对中的最佳指示 虽然同样存在1X转速频率与2X转速频率的振动，但不对中时的相位特点是：在联轴器两侧的轴承座的水平，垂直和轴向方向测量相位，相位差接近180度(40到50度)，不对中程度越严重，越接近180度相位差。同样，诸如不平衡，偏心距，共振等其他故障不明显时，越接近180度相位差。在比较同一转子的两个轴承座水平方向相位差与垂直方向相位差时，约百分之九十的不对中机器将表现垂直方向相位差与水平方向相位差之间的差值接近18O度。例如，如果外侧轴承与内侧轴承之间水平方向相位差约为30度，大多数不对中转子的垂直方向相位差为约210度。不平衡的转子不会表现这种相位差特性
10、，因为不平衡的转子，水平方向出现的相位差非常接近垂直方向相位差。,BPdM,不对中的一般特征（三）,6其他故障源的影响 当与不对中同时存在诸如不平衡，弯曲的轴，共振等其他故障时，不仅会影响振动频谱，还会影响相位特性。例如，如果存在不平衡和不对中故障，可能会表现出大幅值的1X转速频率和2X转速频率的振动，径向相位差根据每种故障的严重程度可能或不能接近150度到180度，这种情况下，联轴器两侧的轴向方向相位差仍将接近180度。 概括说来，如果机器有大的1X转速频率和2X转速频率振动，总是应该测量相位数据，因为相位将是不对中还是有类似征兆的其他不同故障源差别的关键指示。诸如大的轴向方向振动和谐波振动
11、也是很好的不对中征兆，如果振动大，不要简单认为是不对中故障，而应该仔细分析振动相位信息后再作决定，例如，如果相位指示是不对中，但是轴向方向振动不指示是不对中，则应该依据相位数据作决定。,BPdM,不对中的一般特征（四）,7监测对中的变化 对于对中特别关键的机器时，监测并观察对中如何变化经常很有帮助。监测对中的机器的每个轴承处所有三个方向的振幅及相位。除此之外，你还应监测振动频谱的变化以及与之相应的轴承温度和油膜压力等非振动量的变化。在监测对中变化时，应该考虑如下每一种因素： 高次转频成份的变化 监测2X转速到4X转速频率的高次谐波要比监测1 X转速频率的振动可能会更好，因为有那么多的因素(不平
12、衡，共振，偏心距，轴弯曲等)都要影响1X转速频率的振动。 联轴器螺栓(块)的数目转速 某些类型的联轴器包含许多螺栓、栅格、块，它们常引起联轴器的螺栓、栅格(或块)数目与转速乘积的振动，尤其是不对中严重时。这些情况下，这个频率将是监测不对中变化的较好选择，因为它将与不平衡、轴弯曲、偏心距或者除对中之外的任何其它振动源都没有关系。,BPdM,角向不对中,1角向不对中主要产生大的轴向方向振动，尤其是1X和2X转速频率。 2. 然而，假定存在大的振动前提下，振动是轴向方向2X转速频率或3X转速频率，其幅值约是1X转数频率幅值的30到50时，说明是角向不对中。 3如下图所示，联轴器两侧的轴向方向相位变化
13、约为180度，是最好的检测角向不对中的指示。如果一侧的每个轴承都向一个方向移动，另一侧的轴承向相反方向移动，则是角向不对中的可能性较大。,BPdM,平行不对中,1. 平行不对中主要影响径向振动，而角向不对中主要影响轴向振动。 2. 象角向不对中故障那样，平行不对中使联轴器两侧的相位差也接近180度，但是这是在径向方向上(水平的或垂直方向)。 3振动频谱中2X转速频率幅值超过1X转速频率幅值的50时，常常说明是径向不对中，但是2X转速频率值相对于1X转速频率幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构。2X转速频率幅值接近1X转速频率幅值是常见的，尤其是平行不对中严重时。 4当角向不对中或平行不对中变得
14、严重时，每种不对中都产生一组谐波，谐波的范围包括4次到5次谐波。这种情况下，严重不对中的振动频谱可能呈现为机械松动的振动频谱样子。,BPdM,轴承不对中,当滑动轴承或滚动承轴不对中或者卡死在轴上时，可引起较大的振动和异常负载。通过找对中无法消除振动，只有卸下轴承重新安装。 不对中轴承的特征： 1卡住的轴承通常产生明显的轴向振动，它可能不仅影响1X转速频率振动，同时也影响2X转速频率振动。 2.如果在如下图所示，在彼此间隔90度的4个点上，测量轴向方向相位，如果上下或左右的相位差约为180度，则说明是轴承卡死中轴上。,BPdM,有关不对中问题的其它观点,当有不对中问题存在时，在频谱图上会出现三阶
15、转频的谐频振动，如果联轴器出现不对中，也会出现转频的三次谐频振动，如果齿轮出现不对中，在频谱图上会出现齿轮啮合频率的三次谐频，由于这个原因，对电机及汽轮机等驱动设备在联接到被驱动设备之前，单独试运行采集振动数据。如果想要了解不对中的类型，需要在驱动和被驱动设备的输入及输出端的水平，垂直和轴向采集数据，如果在如下位置发现存在显著的转频的三次谐频振动则： 水平方向，那么在垂直方向存在不对中偏移量。 垂直方向，那么在水平方向存在不对中偏移量。 轴向方向，那么存在角向不对中问题。 所有方向，那么存在水平，垂直不对中偏移量和角度不对中。如果存在显著的三倍转频的谐频振动，那么就说明存在不对中问题，在指定的
16、刻度范围内，不管幅值有多大。,BPdM,转子不对中特征分析表,转子不对中特征表,转子不对中的敏感参数,转子不对中的原因,BPdM,转子不对中轴心轨迹特征,BPdM,联轴器故障及振动特征（一）,有故障联轴器常产生3转速频率振动响应，尤其是联轴器隔套（Spacer）太长或太短时，径向及轴向方向通常显示明显的3转速频率的振动。修改隔套（Spacer）的尺寸或者重新调整驱动设备或被驱动设备的位置可以解决这些故障。 齿型联轴器可能会发生卡死现象，在齿型联轴器的齿处产生的摩擦力大于作用力时，使联轴器变为刚体，此时某点处可能出现齿的磨擦熔焊，尤其是如果缺乏润滑剂的情况下，卡住的联轴器可能会使推力轴承损坏，如
17、果齿熔焊在一起，则会使齿断裂或使齿面出现凹坑。联轴器卡住通常会使轴向方向和径向方向振动增大，一般轴向方向振动更大些。大多数情况下，都影响1 X转速频率振动。然而，某些类型的联轴器将产生类似像”圣诞树”效应的频率分布。这些情况下，可能出现许多谐波频率，从一个谐波频率到下一个谐波频率振动幅值减小约25。所谓频谱”圣诞树“效应就是从二次谐波频率到五次或六次谐波频率都以约25的下降幅度很均匀的下降。,BPdM,联轴器故障及振动特征（二）,配合松动的联轴器会激起叶片通过频率或啮合频率两侧产生转轴转速频率的边带，（然而注意，叶片通过频率和啮合频率的转频边带并不总是指示松动的联轴器）。松动的联轴器不是以均匀的轴转速驱动旋转设备，而是以轴转速的倍数脉冲驱动旋转设备，使轴转速调制了叶片通过频率或啮合频率形成了这些边带，因此，有类似于下图所示以联轴器转速频率等间隔边带的振动信号可能意味着联轴器松动(其原因是不良配合或是联轴器零件磨损造成)。,
