旋转机械故障产生的原因分析

于海蛟 山东泉林纸业有限责任公司 山东 聊城 （252800）

旋转机械故障产生的原因分析

于海蛟 山东泉林纸业有限责任公司 山东 聊城 （252800）

介绍旋转机械转子不平衡、不对中、涡动故障振动特征，以及故障原因分析。

旋转机械；故障诊断

旋转机械的种类繁多，有发电机、汽轮机、离心式压缩机、水泵、通风机以及电动机等，这类机械的主要功能都是由旋转机械动作完成的，统称为旋转机械。旋转机械故障是指机器的功能失常，即其动态性能劣化，不符合技术要求。例如机器运行失稳，机器发生异常振动和噪声，机器的工作转速、输出功率发生变化、以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同，所产生的信息也不一样，根据机器特有的信息，可以对机器故障进行诊断。但是，机器发生故障的原因往往不是单一的因素，特别是对于机器系统中的旋转机械故障，往往都是多种故障因素的组合结果，所以对旋转机械进行故障诊断，必须进行全面的综合分析研究。

1 不平衡故障

质量不平衡是大型旋转机械最为常见的故障。众所周知，旋转机械的转子由于受材料质量和加工技术等各方面的影响，转子上的质量分布相对于旋转中心线不可能做到“绝对平衡”，这就使得转子旋转时形成周期性的离心力的干扰，在轴承上产生动载荷，使机器发生振动。机组不平衡按发生过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。其中原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差及材质不均匀等原因造成的；渐发性不平衡是由于不均匀积灰造成的；突发性不平衡是由于转子上零件脱落造成的，机组振幅突然增大后稳定在一定水平上。

2 转子不对中故障

不对中是旋转机械最常见的故障之一。是由于设备安装或运转过程中多种原因引起的，不对中故障表现出的结果为机器的振动、联轴节的偏转、轴承的摩擦损伤、油膜失稳和轴的挠曲变形等故障问题。美国MONSANTO石油化工公司统计得到:机械故障的60%是由转子的不对中引起，因此需要重视这方面的故障分析。其主要原因有以下几点：一是设计对中考虑不够及计算偏差；二是安装找正误差和对热态转子不对中量考虑欠佳；三是运行操作上超负荷运行和机组保温不良，轴系各转子热变形不一；四是机器基础、底座沉降不均使对中超差和软地基造成对中不良；五是环境温度变化大，机器热变形不同。

3 涡动故障

涡动是轴旋转时发生的一种自激振动，它既不具有自由振动的特征也不属于受迫振动的类型，它的特征是轴在轴承间表面为回转运动，这种振动并不是在转轴达到临界转速时发生，而是在较大范围内发生并且与转轴本身的转速关系较少。以圆柱滑动轴承为例，由于交叉刚度系数不等于零，油膜弹性力有使轴颈失稳的因素。在不同的工作转速下，其位置随载荷大小而变，轨迹近似为一个半圆弧，称为平衡半圆，即轴承中轴颈中心的位置并不是沿着载荷作用方向移动，其位置与工作转速及载荷大小有关。对于受载条件一定的滑动轴承，当轴颈转速不太高时，即使受到一个偶然的外部干扰力的作用，轴颈仍回到平衡位置；轴颈转速升高达到一定数值后，一旦受到外部干扰力作用，轴颈便不能回到初始位置，而沿一近似椭圆的封闭轨迹涡动，或者沿某一极不规则的扩散曲线振荡，这就形成了轴承的失稳状态。

总结

随着故障诊断系统网络化的发展，所监测的参数不再只局限于振动、轴位移等，而是进一步扩展到了影响机械运行状态的主要工艺过程量，如流量、温度、压力以及一些主要开关量，对于机械设备运行状态的把握更及时、更全面、更准确。

2010-11-16