不對中故障機理與診斷(2)

   時間:2014-03-11 13:57:29
不對中故障機理與診斷(2)簡介
    三、轉子不對中的故障特徵       實際工程中遇到的轉子不對中故障大多數為齒式聯軸器不對中,在此以齒……
不對中故障機理與診斷(2)正文
  三、轉子不對中的故障特徵
    實際工程中遇到的轉子不對中故障大多數為齒式聯軸器不對中,在此以齒式聯軸器不對中為例介紹其故障特徵。
     由上述分析知,齒式聯軸器連接不對中的轉子系統,其振動主要特徵如下。
    (1)故障的特徵頻率為角頻率的2倍。
     (2)由不對中故障產生的對轉子的激勵力隨轉速的升高而加大,因此,高速旋轉機械應更加註重轉子的對中要求。
    (3)激勵力與不對中量成正比,隨不對中量的增加,激勵力呈線性增大。
      (4)聯軸器同一側相互垂直的兩個方向,2倍頻的相位差是基頻的2倍;聯軸器兩側同一方向的相位在平行位移不對中時為0°,在角位移不對中時為180°,綜合位移不對中時為0°~180°。
    (5)軸系轉子在不對中情況下,中間齒套的軸心線相對於聯軸器的軸心線產生相對運動,在平行位移不對中時的迴轉輪廓為一圓柱體,角位移不對中時為一雙錐體,綜合位移不對中時是介於二者之間的形狀。迴轉體的迴轉範圍由不對中量決定。
    (6)軸系具有過大的不對中量時,會由於聯軸器不符合其運動條件而使轉子在運動中產生巨大的附加徑向力和附加軸向力,使轉子產生異常振動,軸承過早損壞,對轉子系統具有較大的破壞性。
     四、轉子不對中的故障診斷
    轉子不對中的故障診斷依據主要見表1-1和表1-2。

  表1-1  轉子不對中故障的振動特徵

表1-2  轉子不對中故障振動敏感參數

   五、故障原因與治理措施
   轉子不對中故障原因與治理措施見表1-3。
     表1-3  轉子不對中故障原因與治理措施

   六、診斷實例
    某廠一台透平壓縮機組整體布置如圖1-9所示。機組年度檢修時,除正常檢查、調整工作外,還更換了連接壓縮機高壓缸和低壓缸之間的聯軸器的連接螺栓,對軸系的轉子對中情況進行了調整等。

   圖1-9  機組布置示意圖
    檢修后啟動機組時,透平和壓縮機低壓缸運行正常,而壓縮機高壓缸振動較大(在允許範圍內);機組運行一周后壓縮機高壓缸振動突然加劇,測點4、5的徑向振動增大,其中測點5振動值增加兩倍,測點6的軸向振動加大,透平和壓縮機低壓缸的振動無明顯變化;機組運行兩周后,高壓缸測點5的振動值又突然增加一倍,超過設計允許值,振動劇烈,危及生產。如圖1-10所示。

   圖1-10  異常振動特徵
    壓縮機高壓缸主要振動特徵如下:
    (1)連接壓縮機高、低壓缸之間的聯軸器兩端振動較大;
    (2)測點5的振動波形畸變為基頻與倍頻的疊加波,頻譜中2頻諧波具有較大峰值;
     (3)軸心軌跡為雙橢圓複合軌跡;
     (4)軸向振動較大。
     診斷意見:壓縮機高壓缸與低壓缸之間轉子對中不良,聯軸器發生故障,必須緊急停機檢修。
    生產驗證:檢修人員做好準備工作后,操作人員按正常停機處理。根據診斷結論,重點對機組聯軸器局部解體檢查發現,連接壓縮機高壓缸與低壓缸之間的聯軸器(半剛性聯軸器)固定法蘭與內齒套的連接螺栓已斷掉三隻。
     複查轉子對中情況,發現對中嚴重超差,不對中量大於設計要求16倍。
     同時發現連接螺栓的機械加工和熱處理工藝不符合要求,螺紋根部應力集中,且熱處理后未進行正火處理,金相組織為淬火馬氏體,螺栓在拉應力作用下脆性斷裂。
     根據診斷意見及分析檢查結果,重新對中找正高壓缸轉子,並更換上符合技術要求的連接螺栓,重新啟動后,機組運行正常,避免了一次惡性事故。

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