旋轉機械轉子的不對中與不平衡分析

1、 轉子不對中

轉子不對中通常是指相鄰兩轉子的軸心線(xiàn)與軸承中心線(xiàn)的傾斜或偏移程度；

轉子不對中可分為聯(lián)軸器不對中和軸承不對中。

√聯(lián)軸器不對中: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:

a.平行不對中時(shí)振動(dòng)頻率為轉子工頻的兩倍；

b.偏角不對中使聯(lián)軸器附加一個(gè)彎矩，以力圖減小兩個(gè)軸中心線(xiàn)的偏角。軸每旋轉一周，彎矩作用方向就交變一次，因此，偏角不對中增加了轉子的軸向力，使轉子在軸向產(chǎn)生工頻振動(dòng)；

c.平行偏角不對中是以上兩種情況的綜合，使轉子發(fā)生徑向和軸向振動(dòng)。軸承不對中實(shí)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: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(huì )出現高次諧波振動(dòng)，負荷較輕的軸承容易失穩，同時(shí)還使軸系的臨界轉速發(fā)生改變。

√軸承不對中：可分為偏角不對中和標高變化兩種情況；

不對中故障的特征是:

a.轉子徑向振動(dòng)出現二倍頻，以一倍頻和二倍頻分量為主，軸系不對中越嚴重，二倍頻所占的比例就越大，多數情況甚至出現二倍頻能量超過(guò)一倍頻能量；

b.振動(dòng)信號的原始時(shí)域波形呈畸變的正弦波；

c.聯(lián)軸器兩側相鄰兩個(gè)軸承的油膜壓力呈反方向變化，一個(gè)油膜壓力變大，另一個(gè)則變??；

d.聯(lián)軸器不對中時(shí)軸向振動(dòng)較大，振動(dòng)頻率為一倍頻，振動(dòng)幅值和相位穩定；

e.聯(lián)軸器兩側的軸向振動(dòng)基本上是呈現出180°反相的；

f.典型的軸心軌跡為月牙形、香蕉形，嚴重對中不良時(shí)的軸心軌跡可能出現“8"字形;渦動(dòng)方向為同步正進(jìn)動(dòng)；

g.振動(dòng)對負荷變化敏感。當負荷改變時(shí)，由聯(lián)軸器傳遞的扭矩立即發(fā)生改變，如果聯(lián)軸器不對中，則轉子的振動(dòng)狀態(tài)也立即發(fā)生變化一般振動(dòng)幅值隨著(zhù)負荷的增加而升高；

h.軸承不對中包括偏角不對中和標高變化兩種情況，軸承不對中時(shí)徑向振動(dòng)較大，有可能出現高次諧波，振動(dòng)不穩定。由于軸承座的熱膨脹不均勻而引起軸承的不對中，使轉子的振動(dòng)也要發(fā)生變化。但由于熱傳導的慣性，振動(dòng)的變化在時(shí)間上要比負荷的改變滯后一段時(shí)間。

2、轉子不平衡

不平衡是各種旋轉機械中普遍存在的，引起轉子不平衡的原因是多方面的:
a.轉子的結構設計不合理、機械加工質(zhì)量偏差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻、動(dòng)平衡精度差;

b.運行中聯(lián)軸器相對位置的改變；

c.轉子部件缺損，如:運行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)不均勻結垢、脫落；

d.轉子受疲勞應力作用造成轉子的零部件(如葉輪、葉片、圍帶、拉筋等)局部損壞、脫落，產(chǎn)生碎塊飛出等。

不平衡轉子的振動(dòng)信號，其時(shí)間波形和頻譜圖一般具有如下典型特征:
a.原始時(shí)域波形的形狀接近一個(gè)純正弦波；

b.振動(dòng)信號的頻譜圖中，諧波能量主要是集中在轉子的工作頻率(1X)上，即基頻振動(dòng)成分所占的比例很大，而其它倍頻成分所占的比例相對較??；

c.在升降速過(guò)程中，當轉速低于臨界轉速時(shí)，振幅隨轉速的增加而上升。當轉速越過(guò)臨界轉速之后，振幅隨轉速的增加反而減小，并趨向于一個(gè)較小的穩定值。當轉速等于或接近臨界轉速時(shí)，轉子將會(huì )產(chǎn)生共振，此時(shí)的振幅具有最大峰值；

d.當工作轉速一定時(shí)，振動(dòng)的相位穩定;

e.轉子的軸心軌跡圖呈橢圓形;

f.轉子的渦動(dòng)特征為同步正進(jìn)動(dòng);

g.純靜不平衡時(shí)支承轉子的兩個(gè)軸承同一方向的振動(dòng)相位相同，而純力偶不平衡時(shí)支承轉子的兩個(gè)軸承振動(dòng)呈反相，即相位差180°。但實(shí)際轉子一般既存在一定的靜不平衡，又存在一定的力偶不平衡(即存在動(dòng)不平衡)，此時(shí)支承轉子的兩個(gè)軸承同一方向振動(dòng)相位差在0°~180°之間變化；

h.在外伸轉子不平衡情況下可能會(huì )產(chǎn)生很大的軸向振動(dòng)。在轉子外伸端不平衡時(shí)，支承轉子的兩軸承的軸向振動(dòng)相位相同；

i.介質(zhì)不均勻結垢時(shí)，工頻幅值和相位是緩慢變化的。