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故障診斷案例

馳捷已自主研發(fā)出多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,其中“CIJ13500電渦流傳感器“獲得兩項發(fā)明專利,并被立項為科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金立項證書。經(jīng)過公司科研人員不斷努力和攻關(guān),“馳捷”電渦流傳感器已完全能夠替代美國本特利、美國邁確(METRIX)、德國菲利浦、德國申克(SCHENCK)、日本新川、瑞士Vibro-meter等國內(nèi)外品牌的電渦流傳感器。

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系統(tǒng) 儀器

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故障診斷分析案例

產(chǎn)品介紹

一.轉(zhuǎn)子不平衡
不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機械中較為普遍存在的故障。引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因是多方面的,如轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、機械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動平衡精度差;運行中聯(lián)軸器相對位置的改變;轉(zhuǎn)子部件缺損,如:運行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結(jié)垢、脫落;轉(zhuǎn)子受疲勞應力作用造成轉(zhuǎn)子的零部件(如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等)局部損壞、脫落,產(chǎn)生碎塊飛出等。

轉(zhuǎn)子不平衡振動波形時域及頻譜特征如下:
(1)時域波形近似正弦波。
(2)頻譜能量集中于基頻。并且會出現(xiàn)較小的高次諧波,呈“樅樹形”。
(3)在臨界轉(zhuǎn)速以下,振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而增大;在臨界轉(zhuǎn)速以上,轉(zhuǎn)速增加振幅趨于一個較小的穩(wěn)定值;當轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時,發(fā)生共振,振幅具有最大峰值。振動幅值對轉(zhuǎn)速的變化非常敏感。
(4)當工作轉(zhuǎn)速一定時,相位穩(wěn)定(因此才可以方便地做動平衡)。
(5)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為橢圓。
(6)從軸心軌跡觀察其進動特征為同步正進動。


葉輪斷裂引起轉(zhuǎn)子不平衡


二.轉(zhuǎn)子不對中
轉(zhuǎn)子不對中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。轉(zhuǎn)子不對中可分為聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。聯(lián)軸器不對中又可分為平行不對中、偏角不對中和平行偏角不對中三種情況。平行不對中時振動頻率為轉(zhuǎn)子工頻的兩倍。偏角不對中使聯(lián)軸器附加一個彎矩,以力圖減小兩個軸中心線的偏角。軸每旋轉(zhuǎn)一周,彎矩作用方向就交變一次,因此,偏角不對中增加了轉(zhuǎn)子的軸向力,使轉(zhuǎn)子在軸向產(chǎn)生工頻振動。平行偏角不對中是以上兩種情況的綜合,使轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向和軸向振動。軸承不對中實際上反映的是軸承座標高和軸中心位置的偏差。軸承不對中使軸系的載荷重新分配。負荷較大的軸承可能會出現(xiàn)高次諧波振動,負荷較輕的軸承容易失穩(wěn),同時還使軸系的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。

轉(zhuǎn)子不對中振動波形時域及頻譜特征如下:
(1)故障特征頻率為角頻率的2×、1×倍頻,及其高次諧波。
(2)由不對中產(chǎn)生的對轉(zhuǎn)子的激勵力隨轉(zhuǎn)速升高而成平方增大,因此,高速旋轉(zhuǎn)機械應更加注重轉(zhuǎn)子的對中要求。
(3)激勵力與不對中量成正比,隨不對中量的增加呈線性增大。
(4)典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形,嚴重對中不良時的軸心軌跡可能出現(xiàn)“8”字形;
(5)軸系具有過大的不對中量時,會由于聯(lián)軸器不符合其運動條件而使轉(zhuǎn)子在運動中產(chǎn)生巨大的附加徑向力和軸向力,以及附加彎矩,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異常振動,軸承過早損壞,對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有較大的破壞性。


三、軸承故障
特征頻率分析法是對滾動軸承實施振動診斷的基本方法。滾動軸承的振動頻率成分非常豐富, 軸承元件疲勞點蝕每一個元件都有各自的故障特征頻率。因此,通過頻譜分析不但可以判斷軸承是否存在故障,而且可以對軸承中損壞元件的部位做出準確判斷。由于最初軸承振動信號是高頻信號,早期故障的振動信號十分微弱,往往淹沒在其他相對強烈的振動之中,因此,通過對振動信號作頻率分析可以避免漏檢的情況。軸承故障如要分一下三類:
(1)疲勞剝落損傷 
 當軸承上產(chǎn)生了疲勞剝落坑后,在軸承運轉(zhuǎn)中會因為碰撞而產(chǎn)生沖擊脈沖。在軸承剝落坑處碰撞產(chǎn)生的沖擊力的脈沖寬度一般都很小,大致為微秒級。因力的頻譜寬度與脈沖持續(xù)時間成反比,所以其頻譜可從直流延展到100~500kHz。疲勞剝落損傷可以在很寬的頻率范圍內(nèi)激發(fā)起軸承傳感器系統(tǒng)的固有振動。在簡單情況下,碰撞頻率就等于滾動體在滾道上的通過頻率或滾動體的自轉(zhuǎn)頻率。 
(2)磨損 
 雖然振動信號呈現(xiàn)較強的隨機性,但隨著磨損的進行,振動加速度峰值和有效值緩慢上升。如果不發(fā)生疲勞剝落,最后振動幅值可比最初增大很多倍。 
(3)膠合 
 膠合是指軸承中金屬與金屬之間直接接觸,從而使?jié)櫥瑒夯踔涟l(fā)生碳化,最終使軸承卡死不能正常的工作。在軸承運轉(zhuǎn)過程中,發(fā)生膠合軸承的振動加速度比起其溫度的變化能更早的預報膠合的發(fā)生。 

由發(fā)電機前軸承振動時域圖可以看到,發(fā)電機軸承明顯存在沖擊現(xiàn)象,沖擊周期T=0.1s,同時存在T=6ms的邊頻。
從發(fā)電機前軸承振動頻域放大圖可以看到主要是10.986Hz及其×2,×3,×4…諧波。由此可以判斷,此電機軸承保持架存在故障。

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