一倍頻振動增大的原因分析
據統計,有19%的裝置振動來自動不平衡即一倍頻,而產生動不平衡有很多原因。現場測量的許多頻譜結果也多與機器的一倍頻有關係,下面僅就一倍頻振動增大的原因進行分析。
一、單一一倍頻訊號
轉子不平衡振動的時域波形為正弦波,頻率為轉子工作頻率,徑向振動大。頻譜圖中基頻有穩定的高峰,諧波能量集中於基頻,其他倍頻振幅較小。當振動頻率小於固有頻率時,基頻振幅隨轉速增大而增大;當振動頻率大於固有頻率時,轉速增加振幅趨於一個較小的穩定值;當振動頻率接近固有頻率時機器發生共振,振幅具有最大峰值。由於通常軸承水平方向的剛度小,振動幅值較大,使軸心軌跡成為橢圓形。振動強烈程度對工作轉速的變化很敏感。1.力不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;振動以徑向為主,一般水平方向幅值大於垂直方向;振幅與轉速平方成正比,振動頻率為一倍頻;相位穩定,兩個軸承處相位接近,同一軸承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。
2.偶不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;在兩個軸承處均產生較大的振動,不平衡嚴重時,還會產生較大的軸間振動;振幅與轉速平方成正比,振動頻率以一倍頻為主,有時也會有二、三倍頻成分;振動相位穩定,兩個軸承處相位相差180度。
3.動不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;振動以徑向為主,振幅與轉速平方成正比,頻率以一倍頻為主;振動相位穩定,兩個軸承處相位接近。
4.外力作用下(旋轉)產生的共振
各個零部件、結構件在外力作用下所產生的固有共振為自激振動,其頻率與不同的結構對應,即剛度不同引起的不同共振。
頻譜特徵為時域波形為正弦波,振動頻率以一倍頻為主。
二、相關一倍頻訊號
1.轉子永久彎曲
振動類似於動不平衡和不對中,以一倍轉頻為主,也會產生二倍轉頻振動;振動隨轉速增加很快;通常振幅穩定,軸向振動較大,兩支承處相位相差180度。
2.轉子存在裂紋使撓度增大
轉子系統的轉軸上出現橫向疲勞裂紋,可能引發斷軸事故,危害很大。及時確定裂紋防止突然斷裂的災難性事故。轉軸裂紋常用的診斷方法是監測機器開停機過程中透過“半臨界轉速”的振幅變化,以及監測轉子執行中振幅和相位的變化。
轉軸的橫向疲勞裂紋為半月狀的弧形裂紋,由於裂紋區所受的應力狀態不同,轉軸的橫向裂紋呈現張開、閉合、時張時閉三種情況。當裂紋區轉軸總受拉應力時,裂紋處於張開或具有張開傾向的狀態,軸剛度小於無裂紋時的剛度,撓度大於無裂紋時的撓度,在一定工作轉速下振幅及相位都發生變化。當裂紋區轉軸總受壓應力時,裂紋處於閉合狀態,軸的剛度略小
於無裂紋時,裂紋對轉子的振動特性基本沒有影響。當裂紋區轉軸受交變壓力時,裂紋週期性時閉時開,對振動的影響比較複雜。
出現橫向疲勞裂紋時,軸的剛度呈各向異性,振動帶有非線性性質。一倍頻和二倍頻分量隨時間逐漸增大,特別是二倍頻分量,隨裂紋深度的增大而明顯增大。
3.滑動軸承間隙變大
軸與軸承間隙過大,類似於不對中和機械鬆動,應注意區別。此時徑向振動較大,特別是垂直徑向;可能有較大的軸向振動,止推軸承可能有較高次諧波分量;徑向和軸向時域為穩定的週期波形佔優勢,每轉一圈有1~3個峰值;沒有較大的加速度衝擊現象。若軸向振動與徑向振動大小接近,表明問題嚴重。
4.軸承壓蓋鬆動
振動頻率為轉頻,並有高次諧波和分數諧波。振動具有方向性,幅值穩定。
5.軸系同軸度差
造成軸系不對中的原因很多,如安裝誤差、調整不夠、承載後的變形、機器基礎的沉降不均勻等。
轉子徑向振動以一倍頻和二倍頻為主,軸向振動在一倍頻、二倍頻和三倍頻處有穩定的高峰,一般可達徑向振動50%以上。若與徑向振動一樣大或更大,表明情況嚴重。
三、其它與一倍頻有關的原因
1.電機、風機等底座龜裂,引起剛度變化,易產生共振。
2.聯軸器製造安裝偏差造成的磨損;不配套的連線螺帽/螺栓缺損;聯軸器螺帽磨損。
3.轉子溫度梯度影響。
4.潤滑油溫度變化引起的失穩。
5. 轉子或軸承剛性變化。
6.電磁異常。
7.齒輪機構中齒輪的累積製造誤差。
一倍頻振動增大的原因分析
據統計,有19%的裝置振動來自動不平衡即一倍頻,而產生動不平衡有很多原因。現場測量的許多頻譜結果也多與機器的一倍頻有關係,下面僅就一倍頻振動增大的原因進行分析。
一、單一一倍頻訊號
轉子不平衡振動的時域波形為正弦波,頻率為轉子工作頻率,徑向振動大。頻譜圖中基頻有穩定的高峰,諧波能量集中於基頻,其他倍頻振幅較小。當振動頻率小於固有頻率時,基頻振幅隨轉速增大而增大;當振動頻率大於固有頻率時,轉速增加振幅趨於一個較小的穩定值;當振動頻率接近固有頻率時機器發生共振,振幅具有最大峰值。由於通常軸承水平方向的剛度小,振動幅值較大,使軸心軌跡成為橢圓形。振動強烈程度對工作轉速的變化很敏感。1.力不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;振動以徑向為主,一般水平方向幅值大於垂直方向;振幅與轉速平方成正比,振動頻率為一倍頻;相位穩定,兩個軸承處相位接近,同一軸承水平方向和垂直方向的相位差接近90度。
2.偶不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;在兩個軸承處均產生較大的振動,不平衡嚴重時,還會產生較大的軸間振動;振幅與轉速平方成正比,振動頻率以一倍頻為主,有時也會有二、三倍頻成分;振動相位穩定,兩個軸承處相位相差180度。
3.動不平衡
頻譜特徵為振動波形接近正弦波,軸心軌跡近似圓形;振動以徑向為主,振幅與轉速平方成正比,頻率以一倍頻為主;振動相位穩定,兩個軸承處相位接近。
4.外力作用下(旋轉)產生的共振
各個零部件、結構件在外力作用下所產生的固有共振為自激振動,其頻率與不同的結構對應,即剛度不同引起的不同共振。
頻譜特徵為時域波形為正弦波,振動頻率以一倍頻為主。
二、相關一倍頻訊號
1.轉子永久彎曲
振動類似於動不平衡和不對中,以一倍轉頻為主,也會產生二倍轉頻振動;振動隨轉速增加很快;通常振幅穩定,軸向振動較大,兩支承處相位相差180度。
2.轉子存在裂紋使撓度增大
轉子系統的轉軸上出現橫向疲勞裂紋,可能引發斷軸事故,危害很大。及時確定裂紋防止突然斷裂的災難性事故。轉軸裂紋常用的診斷方法是監測機器開停機過程中透過“半臨界轉速”的振幅變化,以及監測轉子執行中振幅和相位的變化。
轉軸的橫向疲勞裂紋為半月狀的弧形裂紋,由於裂紋區所受的應力狀態不同,轉軸的橫向裂紋呈現張開、閉合、時張時閉三種情況。當裂紋區轉軸總受拉應力時,裂紋處於張開或具有張開傾向的狀態,軸剛度小於無裂紋時的剛度,撓度大於無裂紋時的撓度,在一定工作轉速下振幅及相位都發生變化。當裂紋區轉軸總受壓應力時,裂紋處於閉合狀態,軸的剛度略小
於無裂紋時,裂紋對轉子的振動特性基本沒有影響。當裂紋區轉軸受交變壓力時,裂紋週期性時閉時開,對振動的影響比較複雜。
出現橫向疲勞裂紋時,軸的剛度呈各向異性,振動帶有非線性性質。一倍頻和二倍頻分量隨時間逐漸增大,特別是二倍頻分量,隨裂紋深度的增大而明顯增大。
3.滑動軸承間隙變大
軸與軸承間隙過大,類似於不對中和機械鬆動,應注意區別。此時徑向振動較大,特別是垂直徑向;可能有較大的軸向振動,止推軸承可能有較高次諧波分量;徑向和軸向時域為穩定的週期波形佔優勢,每轉一圈有1~3個峰值;沒有較大的加速度衝擊現象。若軸向振動與徑向振動大小接近,表明問題嚴重。
4.軸承壓蓋鬆動
振動頻率為轉頻,並有高次諧波和分數諧波。振動具有方向性,幅值穩定。
5.軸系同軸度差
造成軸系不對中的原因很多,如安裝誤差、調整不夠、承載後的變形、機器基礎的沉降不均勻等。
轉子徑向振動以一倍頻和二倍頻為主,軸向振動在一倍頻、二倍頻和三倍頻處有穩定的高峰,一般可達徑向振動50%以上。若與徑向振動一樣大或更大,表明情況嚴重。
三、其它與一倍頻有關的原因
1.電機、風機等底座龜裂,引起剛度變化,易產生共振。
2.聯軸器製造安裝偏差造成的磨損;不配套的連線螺帽/螺栓缺損;聯軸器螺帽磨損。
3.轉子溫度梯度影響。
4.潤滑油溫度變化引起的失穩。
5. 轉子或軸承剛性變化。
6.電磁異常。
7.齒輪機構中齒輪的累積製造誤差。