振动案例第三篇：不对中振动.doc

不对中三种类型

轴瓦中心标高偏差
联轴器不对中
转子与静子不同心

案例1：波型联轴器不对中振动

现象：XF电厂2号机组，300MW，东方生产。2001年10月大修启动，运行出现一系列振动瓦温问题。
分析：2002年1月5日，对机组临时检修后检测振动数据。获得#6、#7轴振动的升速过程、轴心轨迹和轴中心平均位置，发现振动特征及故障如下：
（1）升速过程振动和3000r/min空载振动的2倍频分量十分显著。如图1、图2中，本次临检更换了上瓦碎裂的#7号轴承后，#6、#7轴振动性质相比机组大修后初次启动基本没改变。
（2）通频振动的轴心轨迹均为正向进动，但形状比较复杂。图3指出，轴颈上预载荷较为严重。
（3）轴中心平均位置随转速的变化均在间隙圆内，但#6轴中心位置有异常。如图4，转子顺时针旋转时，#6轴颈中心应从间隙圆低部向左上方浮起，而不是向右上方浮起。#6轴颈浮起量也偏小。故#6轴颈与轴承安装偏移及载荷偏大问题值得怀疑。由于发电机转子重量大大超过励磁机，此种偏移可能再度导致#7瓦损坏。
证实：后来检修检查发现，励发对轮严重不对中，一个螺栓剪断，引起#6、#7瓦振动及损坏。

案例2：齿型联轴器不对中振动

概述：某大型舰船内的主发电机组系耦合式高速旋转机械。该机组振动频谱中，包含三个振动幅值均较突出的故障频率即主激励频率、主激励频率的精确2倍频及滞后性半频。最后诊断及检修证实，主激励频率的精确2倍频所代表的是活动式联轴器连接的汽轮机转子和高速齿轮轴的严重“不对中”故障，是机组振动随负荷急剧爬升、轴承油膜失稳及轴瓦损伤的根本原因。
分析：选取某时段机组从空负荷到带负荷50％N的振动数据。机组空负荷时振动良好，频谱成分也较单纯，而带负荷后主要频谱成分相对幅值变化异常，图1还给出机组中等负荷工况、部分最有代表性测点的振动频谱，能观察到1000Hz范围内各种频谱的分布。
f1=25.0 Hz 发电机转子主激振频率
f2=50.0-55.0 Hz，接近汽轮机转子主激振频率之半频或发电机转子主激振频率之2倍频
f3=107.50-110.0 Hz，为汽轮机转子主激振频率
f4=161.25-180.0 Hz
f5=215.0-217.5 Hz，汽轮机转子主激振频率之2倍频
f6=325.0 Hz
f7=375.0 、432.0 Hz
f8=537.0 Hz
f4 、f6认为是上述频率的交叉调制频率，如振动中的160.0Hz、267.5 Hz、375.0 Hz频率，分别由（f2+ f3）、（f2+ f5）和（f2+ f3+ f5）得来；f7、f8为精确倍数高频，即3f3 和4f3。

从振动的频域分析获得的振动特征如下：
（1）振动具有三个幅值不相上下的故障频率，即汽轮机主激励频率f3及其精确的2倍频f5和滞后性半频f2。
（2）振动最显著的特点是振幅随负荷变化。带负荷后除f3成分大幅度增长外，f2和f5成分幅值的增长尤为显著：对汽轮机轴承，其水平方向振动以f2成分较大，垂直方向振动则以f5成分较大；对减速机轴承，水平和垂直方向均以f5成分突出。
（3）减速机轴承的轴向振动十分突出，振动频率为汽轮机主激励频率。
（4）振动还具有良好重现性及随负荷变化的非时滞性。
（5）空负荷下发电机振动对汽轮机轴承水平方向振动有较强的传递影响，但带负荷过程中发电机振动保持稳定。
诊断：经反复分析，f5是主导故障频率，f2 、f3为伴随频率。根据主导故障频率并结合伴随频率，采用候选故障集匹配法诊断振动原因。最后确认振动故障为：轴系不对中，即由齿型联轴器连接的汽轮机转子与高速齿轮轴的不对中。
实际上，按一般工程经验，当轴承振动具有显著的2倍频、轴向振动超过水平振动一半时，即可对转子不对中故障进行重点判断。
机理：由于汽轮机转子原来的中心安装超低，机组升负荷后，齿轮传递扭矩加大，齿轮切向力加大。这个切向力简化到小齿轮轴中心，使小齿轮轴受到向上的作用力且不断加大（从机组前向后看小齿轮轴为逆时针旋转），小齿轮轴上浮，通过齿型联轴器迫使#2轴颈抬起。负荷愈大，抬起量愈大，#2轴承载荷大幅减小后首先发生油膜涡动。这也可以解释在此之后检修检查发现的汽轮机轴瓦的损伤情况： #2轴颈运行中过大的抬起量，使其与#2上瓦发生摩擦。
复测发现汽轮机转子与高速齿轮轴的连接有很大偏差：错位值为汽轮机转子中心低0.055mm，平面值为下张口 0.14mm ；而标准要求汽轮机转子中心高0.18-0.22mm，平面留上张口0-0.03mm。
检修：最终，将汽轮机轴承返制造厂重新浇注；通过刮瓦找准中心。低速齿轮轴与发电机转子的联轴器基本没进行调整。检修后，空负荷下汽轮机轴承振动最大不超过2.5 mm/s。带负荷后汽轮机、减速机轴承振动只有小幅增长，其垂直、水平方向振动均低于3.6 mm/s，最大轴向振动也只有4.8mm/s。汽轮机主激励频率2倍频和半频振动分量基本消失。
结语：
（1）无论哪一种不对中形式，转子径向振动的主频率（系统的特征激励频率）为转子回转频率的两倍；
（2）转子的轴向位移较大，从动转子的轴向振动的频率与转子的回转频率相同；
（3）由不对中故障产生的对转子的激励力幅随转速的升高而加大，其敏感因子为4Ω２，是不平衡激励力随转速加大的4倍。因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求；
（4）齿式联轴器处于工作状态时，无论是哪一种不对中形式，系统的响应在转速达到临界转速的一半时发生共振，振幅具有最大值；
（5）齿式联轴器的严重“不对中”，可引起振动随负荷急剧爬升、轴承油膜失稳及轴瓦损伤；
（6）带齿轮箱耦合轴系，振动频率存在交叉调制现象，应仔细区分；

案例3：（大机组）刚性联轴器不对中振动

现象：大机组大转子一般采用刚性联轴器，很多机组振动似乎对中心错位值的变化不十分敏感，而且不对中振动频谱以基频为主。
例1：如对YL电厂1号机组低发对轮安装数据变化的11年跟踪观察，发现低发对轮的错位值变动0.30mm，振动和瓦温状况均良好，而且尽可能地安修前复测值恢复，开机效果比较好。

YL电厂1号机组低发对轮错位值及张口安装值变化的跟踪数据（低压高/下张口）
项次
设计值
大修前复测值
安装值
1994/08基建安装
0.127/0.178

0.1425/0.175
1996/04-06第一次大修

-0.02/0.145
0.045/0.12
2001/05-07第二次大修

-0.26/0.105
-0.26/0.10
2004/04-07第三次大修

-0.19/0.125
-0.20/0.14