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常见转机振动问题


摘要:本文综述了常见转动机械振动故障的原因、危害、检查、处理和预防,可 供设备使用管理技术人员参考。 关键词:转机;振动故障;原因;分析;处理;预防 转机振动原因通常有四种:不平衡、共振、不对中和机械故障。 1.转子不平衡 它是最常见的振动原因,如转子制造不良、转子叶片上异物的堆积、电机转子平 衡不良等。 不平衡造成较大振动的另一原因是设备底座刚度较差或发生共振。 键和键槽也是导致不平衡振动的另一原因。 转轴热弯曲是引起转子不平衡的另一种现象。 一般热弯曲引起的不平衡振动随负 荷变化而略有变化。但如果设备基础与其转动发生共振,则极有可能发生剧烈振 动。因此,预防的关键,一是转轴的材质必须满足要求;二是转机机座必须坚实 可靠。 2.共振 系统中的共振频率取决于其自由度数量;共振频率则由质量、刚度和衰减系数决 定。转机支承共振频率应远离任何激振频率。对于新装置,可向制造厂咨询所需 地基刚度以达到此目的。 对于共振频率与转速相同的现有装置有两种选择—最大 限度地减少激振力或改变共振频率。后者可通过增加系统刚度和质量来实现。处 理共振问题时,最好改变共振频率。 共振也可能由不对中或机械和电气故障而引起。 转速下谐波的共振频率也易造成故障。 它们也可能由于不对中或机械和电气故障 而诱发。然而与相同频率下的问题相比,这些共振造成的问题并不常见。 3.不对中 它可能在转速和两倍转速下造成径向和轴向的激振力。 但是绝不能因为没有上述 现象中的一种或两种而断定不存在对中问题。同时应考虑机组的热膨胀,一副联 轴节之间要留有 1.5-3mm 间隙。 4.机械故障 质量低劣的联轴器、轴承和润滑不良以及支座不坚固,都是产生不同频率和幅值 激振力的原因。 (1)质量低劣的联轴器主要表现在铸造质量差、连接螺孔偏斜、毛刺,橡皮垫 圈很快损坏,使联轴器由软连接变为硬连接,产生振动、磨损。 (2)径向轴承的更换,一般是简单更换。为了避振换新轴承时,应对轴承外环 作接触涂色检查,必要时处理轴承座。 (3)轴向波动是造成转机,包括联轴器、轴承在内的另一振动问题的起因。一 般转机的轴向推力靠止推轴承约束。但是,如果轴向对中不良,且转子轴向发生 磨蹭,则可能会产生剧烈的轴向振动。 (4)支座软弱即四个支脚不在同一平面上。转机用螺栓紧固在这四点时,如果 各轴承不对中,必然造成剧烈振动。因此转机安装时,应该先用适当力矩对称拧 紧几个紧固点。然后每次松开一个紧固点,并用千分表测量该点垂直变形量。如 果垂直变形量大于.05mm,应在此支脚下加垫片,其厚度等于变形量。重复以上 过程,直至松开时每个点垂直变形量小于 0.05mm 为止。 (5)转机底座和地基的问题有可能是振动过大的直接原因。因此地脚螺栓必须 有足够强度, 混凝土基础结实无空洞, 转机运行中要经常检查地脚螺栓是否松动、 断裂,并及时排除。同时要查转机的附属连接设备支承是否牢靠。
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此外,水泵因气蚀而导致的振动也是比较常见的现象。还有转子与定子之间发生 的径向碰磨也容易引起振动,这是激振频率诱发的振动,因此,转机组装时一定 要注意动静间隙。 另外, 大型轴流风机还有喘振, 汽轮机有轴承油膜振荡。 总之, 熟悉了转机振动故障常见的原因后,还可以借助各类测振仪处理和预防振动。 收藏 分享
摘 要:分析了风机运行中几种振动故障的原因及其基本特征,介绍了如何运用这些振动故 障的基本特征对风机常见振动故障进行简易诊断,判断振动故障产生的根源。? 关键词:风机;振动;诊断? 风机是电站的重要辅机,风机出现故障或事 故时,将引起发电机组降低出力或停运, 造成发电量损失。而电站风机运行中出现最多、影响最大的就是振动,因此,当振动故障出 现时,尤其是在故障预兆期内,迅速作出正确的诊断,具有重要的意义。简易诊断是根据设 备的振动或其他状态信息, 不用昂贵的仪器, 通常运用普通的测振仪, 自制的听针, 通过听、 看、摸、闻等方式,判断一般风机振动故障的原因。文中所述振动基于电厂离心式送风机、 引风机和排粉机。? 1 轴承座振动? 在现场发生的风机轴承振动中, 属于转子质量不平衡的振动占多数。 造成转子质量不平 衡的原因主要有: 叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀; 叶片表面有不均匀积灰或附着物(如 铁锈);机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰;主轴局部高温使轴弯曲;叶轮检修后未找平衡; 叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形; 叶轮上零件松动或连接件不紧固。 转子不平衡引起 的振动的特征:①振动值以水平方向为最大,而轴向很小,并且轴承座承力轴承处振动大于 推力轴承处; ②振幅随转数升高而增大; ③振动频率与转速频率相等; ④振动稳定性比较好, 对负荷变化不敏感; ⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时, 测量的相位角值不稳 定,其振动频率为30%~50%工作转速。? 1.2 动静部分之间碰摩引起的振动? 如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振动特 征:振动不稳定;振动是自激振动与转速无关;摩擦严重时会发生反向涡动; ? 1.3 滚动轴承异常引起的振动? 1.3.1 轴承装配不良的振动? 如果轴颈或轴肩台加工不良,轴颈弯曲,轴承安装倾斜,轴承内圈装配后造成与轴心线 不重合, 使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用, 滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部 振动。其振动特征为:振动值以轴向为最大;振动频率与旋转频率相等。? 1.3.2 滚动轴承表面损坏的振动? 滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等,会出现 磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后,滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴 承座, 把加速度传感器放在轴承座上, 即可监测到高频冲击振动信号。 这种振动稳定性很差, 1.1 转子质量不平衡引起的振动?

与负荷无关,振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大,振动的精密诊断要借 助频谱分析,运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度,在此不加阐述。 表1列出滚动轴承异常现象的检测,可以看出各种缺陷所对应的异常现象中,振动是最普遍 的现象,抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障,再辅以声音、温度、磨耗金属的监测, 以及定期测定轴承间隙,就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。? 1.4 轴承座基础刚度不够引起的振动? 基础灌浆不良,地脚螺栓松动,垫片松动,机座连接不牢固,都将引起剧烈的强迫共振 现象。这种振动的特征:①有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大,且以径向分量最大; ②振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合,其中3倍的分量值最高为1.5 常引起的振动? 联轴器安装不正,风机和电机轴不同心,风机与电机轴在找正时,未考虑运行时轴向位 移的补偿量,这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为:①振动为不定性的,随负荷变 化剧烈,空转时轻,满载时大,振动稳定性较好;②轴心偏差越大,振动越大;③电机单独 运行,振动消失;④如果径向振动大则为两轴心线平行,轴向振动大则为两轴心线相交。? 示例:某厂 M5-29-NO19D 型排粉机,转速 n=1 450 r/min,在运行中出现振动,运用普 通测振仪测振情况如下:? 根据振动情况,振动在承力端的水平方向为最大,垂直及轴向较小,据此判断很可能是叶轮 不平衡引起振动,而且振幅随转速的升高而增长很快,转速降低时振幅可趋近于零,再用听 针听承力轴承声音正常, 用手摸轴承温度正常, 检查地脚螺栓完好, 轴承和基础原因可排除, 联轴器问题也不可能。 检查叶轮发现叶轮磨损严重, 系磨损不均匀所至, 经进行动平衡试验, 在叶轮上加平衡块重450 g 后振动消除。? 2 转子的临界转速引起的振动? 当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时,风机就会猛烈地振动起来, 转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作。例如:①改造后的风机,由于叶轮太重,使 风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近,引起共振;②基础刚度不足,重量不够,其 固有频率接近旋转频率;③风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。④调节门执行机构 传动杆的共振。其振动特征为:该物件共振处的相对振动最大;振动频率与旋转频率相同或 接近。? 3 风机风道振动? 这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动而引起的。? 3.1 风箱涡流脉动造成的振动? 入口风箱的结构设计不合理, 导致进风箱内的气流产生剧烈的旋涡, 并在风机进口集流 器中得到加速和扩大, 从而激发出较大的脉动压力波。 其振动特征为: 压力波常常没有规律, 振幅随流量增加而增大。? 3.2 风道局部涡流引起的振动? 风道某些部件(弯头、扩散管段)的设计不合理,造成气流流态不良,在风道中出现局部 涡流或气流相互干扰、碰撞而引起气流的压力脉动,从而激发出噪声和风道的振动。其振动 联轴器异

特征:振动无规律性,振幅随负荷的增加而增大。 3.3 风机机壳和风道壁刚度不够引起振动。? 刚度较弱的位置,振幅就较大。? 3.4 旋转失速? 当气流冲角达到临界值附近时, 气流会离开叶片凸面, 发生边界层分离从而产生大量区 域的涡流,造成风机风压下降。旋转失速主要发生在轴流式风机中,在离心式风机的叶轮及 叶片扩压器中,由于流量减少,同样也会出现旋转失速。旋转失速引起的振动的特征:(1) 振动部位常在风机的进风箱和出口风道;(2)振动多发生在进口百叶式调节挡板、后弯叶片 的风机上;(3)挡板开度在0~30%时发生强烈振动,开度超过30%时降至正常值;(4)旋转失 速出现时,风机流量、压力产生强烈的脉动。? 3.5 喘振? 具有驼峰型性能曲线的风机在不稳定区域内工作, 而系统中的容量又很大时, 则风机的 流量、压头和功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动,引起剧烈的振动和噪声。喘振是风 机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式, 其振幅、 频率受风机管道系统容量的支 配,其流量、压力、功率的波动又是不稳定工况区造成的。? 示例:某厂5、6号送风机(型号为 G4-73-11NO25D)进风箱壁一直存在振动较大的现象, 5号相对比6号小些,振幅随负荷增加而增大,并且该炉经常缺氧燃烧,送风量不足。风机初 投产时经?3600管道从炉顶进风,后来上面管道拆除,改为八米处进风,在原进风圆管道与 进风箱连接的方圆节侧壁开孔进风。? 由于结构不太合理,进风口开孔尺寸小,并且开孔6号比5号要小很多,流动面积不足。 后来在后侧各开一2 500 mm×2 000 mm 的孔,并将6号原开孔尺寸 L1及 L2加大,以加大进 风量,振动减少,锅炉缺氧燃烧解决。 4 结束语? 风机的振动问题是很复杂的, 但只要掌握各种振动的原因及基本特征, 加上平时多积累 经验,就能迅速和准确判断风机振动故障的根源所在,进而采取措施,提高风机的安全可靠 性。


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