旋轉(zhuǎn)機(jī)組支承系統(tǒng)松動(dòng)的振動(dòng)機(jī)理與故障診斷

旋轉(zhuǎn)類設(shè)備的振動(dòng)故障類型很多，如不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、不對(duì)中、軸橫向裂紋以及今天跟你討論的支承系統(tǒng)連接松動(dòng)的問題。

首先，讓我們來了解到底什么是支承系統(tǒng)連接松動(dòng)？

支承系統(tǒng)連接松動(dòng)，是指由于配合間隙誤差過大或結(jié)合面螺栓松動(dòng)，使支承系統(tǒng)連接剛度降低，從而引起振動(dòng)異常的一種故障類型。如配合面間隙過大、緊力不足，連接螺栓斷裂或松動(dòng)、基礎(chǔ)松動(dòng)、支座變形或出現(xiàn)裂紋等。

由于松動(dòng)，極小的不平衡或不對(duì)中等都會(huì)導(dǎo)致支承系統(tǒng)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。

了解概念之后，需要進(jìn)一步掌握它的振動(dòng)機(jī)理。

支承系統(tǒng)連接松動(dòng)故障的振動(dòng)機(jī)理

我們先了解一下振動(dòng)幅值的來源，振動(dòng)幅值的大小是由激振力和機(jī)械阻抗（由系統(tǒng)剛度及阻尼組成的抵抗振動(dòng)的能力）兩個(gè)方面共同決定的。松動(dòng)使連接剛度下降，這是松動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)異常的基本原因。由于松動(dòng)部位的不同，松動(dòng)故障的振動(dòng)機(jī)理可從不同側(cè)面加以說明。

基礎(chǔ)松動(dòng)

基礎(chǔ)松動(dòng)是指機(jī)器的底座、臺(tái)板和基礎(chǔ)存在結(jié)構(gòu)松動(dòng)，或水泥灌漿不實(shí)以及結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的變形。發(fā)生此類振動(dòng)時(shí)，是機(jī)器的整體都在振動(dòng)，因此，測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸承振動(dòng)的渦流傳感器對(duì)此反應(yīng)不夠敏感，往往還需要使用式傳感器來進(jìn)行測(cè)量。一般在垂直方向上的振動(dòng)值會(huì)相對(duì)更大一些。

結(jié)合面緊固螺栓松動(dòng)

結(jié)合面緊固螺栓松動(dòng)是指軸承座、支座、底座、臺(tái)板、基礎(chǔ)之間結(jié)合面上的緊固螺栓強(qiáng)度不足、斷裂或松動(dòng)，以及支座變形或出現(xiàn)裂紋等。此類振動(dòng)是由于結(jié)合面上存在間隙，導(dǎo)致支承系統(tǒng)產(chǎn)生不連續(xù)位移。

軸承套松動(dòng)

軸承套松動(dòng)是指軸承套或可傾瓦的襯套與軸承座的配合間隙誤差過大，形成間隙過大或軸承緊力不足。軸承套松動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子離心力的作用下，軸承套沿圓周方向產(chǎn)生周期性變形，剖分形式的襯套則是沿剖分方面垂直方向產(chǎn)生松動(dòng)位移，從而改變了軸承的幾何參數(shù)，進(jìn)而影響到油膜的穩(wěn)定性。

上述三種松動(dòng)，都是支承系統(tǒng)的剛度發(fā)生了改變，變化的程度與激振力相關(guān)。由于松動(dòng)的方向性，還造成了支承系統(tǒng)剛度的不對(duì)稱，因而使松動(dòng)引起的振動(dòng)顯示非線性特征。

支承系統(tǒng)松動(dòng)的頻譜特征是，除了包含有1倍頻外，還有2和3倍頻···等高次諧波及1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波。另外，理論分析表明，在軸承偏心率及轉(zhuǎn)速偏低時(shí)，即ω/ωk＜0.75 時(shí)（ω為實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速，ωk為臨界轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子振動(dòng)響應(yīng)小于靜變形，此時(shí)松動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的影響較小。當(dāng)ω/ωk＝0.75～2時(shí)，轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，振動(dòng)響應(yīng)除1倍頻外還有2倍頻、3倍頻、…等高次諧波及1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波，且1倍頻幅值隨速比ω/ωk而變化；其中，過臨界轉(zhuǎn)速前，松動(dòng)引起的振動(dòng)較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，過臨界后，松動(dòng)所引起振幅反而相對(duì)減小。

支承系統(tǒng)連接松動(dòng)故障的診斷

振動(dòng)特征

頻率成分，除工頻外，還有2倍頻、3倍頻等高次諧波及1/2、1/3 等分?jǐn)?shù)諧波，其中，基礎(chǔ)松動(dòng)時(shí)，主要為工頻，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)某些極低的頻率成分，而軸承套松動(dòng)時(shí)，1/2、1/3、…等分?jǐn)?shù)諧波分量相對(duì)更為活躍。

波形的重復(fù)性差，振動(dòng)本身具有跳動(dòng)性，各頻率分量時(shí)大時(shí)小。

軸心軌跡混亂，重心漂移。

高次諧波的振幅值大于工頻的一半時(shí)，應(yīng)懷疑是否有松動(dòng)現(xiàn)象。

方向性

松動(dòng)振動(dòng)的方向性十分明顯，松動(dòng)方向振動(dòng)大。

敏感參數(shù)

松動(dòng)振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的變化很敏感，在增速或減速的過程中，振動(dòng)值會(huì)突然變大或變??；此外，對(duì)負(fù)荷的變化也有一定的敏感性。

（來源：優(yōu)感設(shè)備診斷中心微信公眾號(hào)）