点检工程案例主机常见振动故障

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1、振动故障特征及原因分析 汽轮发电机组的振动从性质上可以分为强迫振动和自激振动两大类型。如果维持振动的能量是由外界激振力所提供的，那么这种振动称为强迫振动；如果振动系统通过本身的运动不断向自身提供能量维持振动，则这种振动就称为自激振动。 然而，汽轮发电机组振动故障的诊断分析却是一个十分复杂的问题，这一方面故障与征兆之间并非一一对应的关系，况且振动故障往往又是多种原因造成的；另一方面受现场客观条件的限制也难以对机组作彻底的检查。所以，有时寻找振动故障的原因以及治理会拖延很长的时间。但是，如果能够掌握各种振动的特征，对分析和诊断振动产生的原因便具备了一定的基础。因此对机组典型特征的分析已成为振动故障

2、诊断的重要手段。本节将对一些单纯的典型振动的特征作简单的介绍。振动故障特征及原因分析振动故障的一般原因 旋转机械运行时不可避免要发生振动，其振动量只要不超过一定的程度是完全允许的。但是，当机组出现了一些不正常的振动或振动过大时，就成了运行时的故障，必须及时排队都能保证机组安全运行。 引起机组不正常振动或振动过大的原因很多。例如：转子的不平衡量过大；联轴器的加工或与轴的装配同轴度超出允许范围；转子上的另件发生松动；轴系的对中超出允许范围；转子上有缺陷和损坏（如腐蚀、结垢、叶片断落和转子裂纹等）；动静部分磨擦；机组安装上有缺陷（如零部件松动，基座松动和热胀余地不足等）。 轴承失稳；振动故障特征及原

3、因分析典型振动故障的特征1、转子不平衡引起的振动转子不平衡而产生的激振力，是造成机组振动的最基本和最普遍的原因。有资料称，在现场发生的机组振动过大，就其原因来说，属于转子质量不平衡的约占80%左右。因此，了解此类振动的特征，对于诊断振动原因是非常重要的。转子质量不平衡引起的振动有下述特点：振动频率与转速相符，即呈现同频振动；因强迫振动是一个简谐振动，所以轴承的振动规律是一个比较规则的正弦波，相位也较为稳定；对于刚性转子，其工作转速低于临界转速，振幅与转速的平方成正比，随着转速的升高，转子振幅将呈抛物线规律增大（见图1-6），尤其离临界转速较远时，上述规律比较明显。 对于挠性转子，其工作转速高于

4、临界转速。由于受共振和转子变形的影响，振幅与转速的关系比较复杂，一般不与转速平方成正比。振动故障特征及原因分析在一阶临界转速前，振动为刚性转子特征。在一阶临界转速时，由于转子发生共振而出现振动峰值。同时，又由于转子一阶振型的出现，将产生明显的动挠度，使振幅加大。转子两端轴承处的振动相位相同。越过一阶临界转速后，振幅有所下降。当转速升至接近二阶临界转速时，此时一阶振型已基本消失，而逐渐产生二阶振型，此时转子的反向不平衡量将起主导作用引起转子的振动，因此，振幅又将逐渐增大。当达到二阶临界转速时，振幅再度出现一个共振峰值，而在两两端轴承处的振动相位相反。图1-7表示转子存在一、二阶不平衡分量时的振幅

5、转速曲线。图1-6刚性转子转速振幅特性图1-7挠性转子转速振幅特性 振动故障特征及原因分析 根据上述振动特征，当需要判定转子的振动故障是否由于不平衡所致时，只要通过对机组升降速过程的振动测试，观察其同频分量是否符合上述规律便可得到证实。 在工作转速下存在较大的基频振动分量时，在排队轴承座动刚度不足以及联轴器连接缺陷等故障后，振动过大的原因就是转子质量不平衡。在线性系统中，部件上呈现的振幅与作用在该部件上的激振力成正比，与它的动刚度成正比，可以用下式表达：由上式可知，减小此类振动振幅的途径无非两条，一为减小激振力P；二为增加支承系统的动刚度Kd。对于现场来说，可以通过转子支承系统的外部特性试验判

6、定部件结构刚度是否正常，以便采取相应的对策；而对于失衡的转子则应当进行动平衡。振动故障特征及原因分析 2、联轴器加工或与轴装配误差引起的振动特征联轴器加工或与轴装配所产生的误差，反映在转子振动方面的内容包括两个方面：其一，联轴器加工或与轴装配不良使端面与轴线不垂直，当拧紧连接螺栓后，轴颈处将变形而产生晃度，在旋转时便因附加的强迫力而受迫振动；其二，联轴器的有关圆柱面和连接螺栓孔节园不同心，当两串联轴器连接后将产生偏心，旋转时也要引起附加强迫力而产生振动。以上两类误差引起的振动都随转速而变，其频率为转速频率，但也伴有一定的倍频分量。为了减少这两类误差所引起的振动，要求加工和装配后的上述误差尽可能

7、小，并希望控制在0.02毫米以内。振动故障特征及原因分析 3、机组中心不正对振动的影响现场所指的机组中心状况，实际上是指转子找中心状况，转子中心不正会产生振动，这几乎已成为普通的常识了，但是在汽轮发电机组上它所产生振动的机理，却有不同的理解。活动式靠背轮在空负荷下，由于传送的力矩很小，在一定转子中心偏差下能自行调整，可以认为它所产生的扰动力对轴承振动的影响很小，主要是指固定式或半固定式靠背轮而言。以下的讨论均是指此种型式的靠背轮。 a)靠背轮上下开口大和上下圆周偏差大上述偏差不论多大，当拧紧靠背轮螺栓后，转子会自动同心，略去螺栓紧力对转子中心的影响，此时只影响转子的各个轴瓦载荷的分配，它本身并

8、不直接产生振动的扰动力，只是当轴瓦载荷改变太大时，有可能导致油膜振荡（载荷过小）或使轴瓦温度升高（载荷过大）。轴瓦载荷改变对振动方面的另外影响是：可能会改变转子动态下的挠曲和改变轴系振动系统的参数，导致转子转速的变化，使柔性转子平衡状态发生变化。振动故障特征及原因分析b)靠背轮左右开口和圆周左右偏差大同样，上述偏差无论多大，当拧紧靠背轮螺丝后，两个转子自然同心，略去螺丝紧力对转子中心的影响，此时只影响轴颈在轴瓦内的位置，即轴颈偏移轴瓦的一侧，它本身也不产生振动的扰动力，但是当偏差太大时，会影响轴瓦的正常工作（例如轴瓦温度的升高），也可能会引起动静磨擦。4、轴瓦松动引起的振动特征轴瓦因安装时紧力

9、不足或经受长期的振动后，会产生在洼窝中松动的现象。这不仅会造成轴承振动（尤其是轴振动）的增加，同时还伴有较高的噪音，其振动和噪音的频率相同，且为转速的高倍频（高次谐波共振所致），有时有咚咚的响声，振动不稳定。振动故障特征及原因分析5、转子上出现裂纹，相当于转子截面被破坏了对称性，在圆周方向就存在最大和最小两个抗弯刚度，在转子旋转一周中，动挠度会变化两次，因此将会引起两倍于转速频率的振动。裂纹越大，两倍的振动分量也越大。根据这一特征，反映在降速过程中，在1/2临界转速上，还会出现一个明显的振动峰值。由于带裂纹的转子刚度特性发生变化和刚度减小，除了产生两倍频振动分量外，一倍频的振动分量也会有所增大

10、，因此在通过一阶临界转速时，一倍频的振动峰值也会增大。此外，转子存在裂纹时刚度减小后，必然使其共振频率降低，所以转子在运行时的实际临界转速也要相应降低。当降低后的二阶临界转速与两倍的工作转速重合时，转子两倍频的振动分量在工作转速下将引起二阶临界转速的共振，从而带来裂纹迅速扩展甚至转子断裂的严重后果。振动故障特征及原因分析综上所述，转子存在裂纹时会出现多种振动特征，使实际诊断转子是否存在裂纹时的工作显得比较复杂和困难，尤其在转子产生裂纹的初期。因此，加强振动监测，及时观察分析一、二倍频振动分量的变化和扩展趋势，特别是利用升降速过程扭矩发生变化，而使裂纹对振动带来较敏感的响应这一特性，都是诊断裂纹

11、转子的一些重要手段。6、轴承座的轴向振动关于轴承座的轴向振动，首先应该认识到，上述我们分析的引起汽轮发电机组轴承座振动的各种扰动力都是径向的，它们本身不会直接激起轴承座的轴向振动。提起轴承座的轴向振动，使人很容易联想到转轴的轴向窜动或沿轴方向的振动。事实上，当转轴沿轴向运动时，由于轴颈和轴瓦之间处于液体摩擦状态和轴颈沿轴向运动速度很小，其摩擦系数很低（0.010.03），因此传给轴承座的轴向力很小。 振动故障特征及原因分析根据计算，一根10吨重的转子，在3000r/min下，轴向振动为100m时，转子传给轴瓦的轴向激振力仅为0.052千克力。显然，这是一个微不足道的激振力。因此可以说：转子轴颈