旋转机组支承系统松动的振动机理与故障诊断

发布时间:2022-11-09

旋转类设备的振动故障类型很多，如不平衡、转子弯曲、不对中、轴横向裂纹以及今天跟你讨论的支承系统连接松动的问题。

首先，让我们来了解到底什么是支承系统连接松动？

支承系统连接松动，是指由于配合间隙误差过大或结合面螺栓松动，使支承系统连接刚度降低，从而引起振动异常的一种故障类型。如配合面间隙过大、紧力不足，连接螺栓断裂或松动、基础松动、支座变形或出现裂纹等。

由于松动，极小的不平衡或不对中等都会导致支承系统产生很大的振动。

了解概念之后，需要进一步掌握它的振动机理。

支承系统连接松动故障的振动机理

我们先了解一下振动幅值的来源，振动幅值的大小是由激振力和机械阻抗（由系统刚度及阻尼组成的抵抗振动的能力）两个方面共同决定的。松动使连接刚度下降，这是松动导致振动异常的基本原因。由于松动部位的不同，松动故障的振动机理可从不同侧面加以说明。

基础松动

基础松动是指机器的底座、台板和基础存在结构松动，或水泥灌浆不实以及结构或基础的变形。发生此类振动时，是机器的整体都在振动，因此，测量转子相对于轴承振动的涡流传感器对此反应不够敏感，往往还需要使用式传感器来进行测量。一般在垂直方向上的振动值会相对更大一些。

结合面紧固螺栓松动

结合面紧固螺栓松动是指轴承座、支座、底座、台板、基础之间结合面上的紧固螺栓强度不足、断裂或松动，以及支座变形或出现裂纹等。此类振动是由于结合面上存在间隙，导致支承系统产生不连续位移。

轴承套松动

轴承套松动是指轴承套或可倾瓦的衬套与轴承座的配合间隙误差过大，形成间隙过大或轴承紧力不足。轴承套松动时，在转子离心力的作用下，轴承套沿圆周方向产生周期性变形，剖分形式的衬套则是沿剖分方面垂直方向产生松动位移，从而改变了轴承的几何参数，进而影响到油膜的稳定性。

上述三种松动，都是支承系统的刚度发生了改变，变化的程度与激振力相关。由于松动的方向性，还造成了支承系统刚度的不对称，因而使松动引起的振动显示非线性特征。

支承系统松动的频谱特征是，除了包含有1倍频外，还有2和3倍频···等高次谐波及1/2、1/3、…等分数谐波。另外，理论分析表明，在轴承偏心率及转速偏低时，即ω/ωk＜0.75 时（ω为实际运行转速，ωk为临界转速），转子振动响应小于静变形，此时松动对转子运行的影响较小。当ω/ωk＝0.75～2时，转子支承系统为非线性系统，振动响应除1倍频外还有2倍频、3倍频、…等高次谐波及1/2、1/3、…等分数谐波，且1倍频幅值随速比ω/ωk而变化；其中，过临界转速前，松动引起的振动较大，系统稳定性较差，过临界后，松动所引起振幅反而相对减小。

支承系统连接松动故障的诊断

振动特征

频率成分，除工频外，还有2倍频、3倍频等高次谐波及1/2、1/3 等分数谐波，其中，基础松动时，主要为工频，同时还会出现某些极低的频率成分，而轴承套松动时，1/2、1/3、…等分数谐波分量相对更为活跃。

波形的重复性差，振动本身具有跳动性，各频率分量时大时小。

轴心轨迹混乱，重心漂移。

高次谐波的振幅值大于工频的一半时，应怀疑是否有松动现象。

方向性

松动振动的方向性十分明显，松动方向振动大。

敏感参数

松动振动对转速的变化很敏感，在增速或减速的过程中，振动值会突然变大或变小；此外，对负荷的变化也有一定的敏感性。