华阳检测

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振动监测及故障诊断在设备维修中的应用（二）

3　状态趋势分析

　　状态监测的目的不仅是确定设备目前处于何种状态，还为了进行趋势分析，预测设备尚可安全运行期限，以指导设备检修。

　　如洛阳机务段的不落轮对镟床，是一台集电、机械、液压为一体的重型专用机床，因使用率高，且无替代设备，计划小修周期为1个月。采用状态监测后，将齿轮箱中Ⅱ轴齿轮振动加速度注意值和危险值定为1.5 mm2/s和3.0mm2/s。自2002年11月测点振动一直正常，至2003年3月达到注意值，经曲线拟合(如图1)可知，在2003年4月将达到危险值，需停机检修。通过状态监测，小修周期由原来的1个月延长至5个月，即确保了安全生产，又减少了停机检修时间，增加了经济效益。

以上所采用的状态监测和趋势分析，属于简易诊断，如要准确判断故障部位、类型、程度，则需利用频谱分析，进行精密故障诊断。

　　4.1　不平衡故障诊断

　　4.1.1　故障原因及机理

　　造成不平衡的原因主要有:装配不适当、转子上有附加物、转子磨损、破裂或丢失部件、转子弯曲、联轴器不平衡等。

设转子质心为C，质量为m，偏心距为e，角速度ω=2πf(f为转动频率)，在t时刻位移在直角坐标系分量为x、y，如图2所示，则转子中心运动方程为:

4.1.2　不平衡故障的转动特征

　　(1)振动频率单一，振动方向以径向为主，在工频(1X)处有一最大峰值;

　　(2)频谱图中一般不含工频(1X)的高次谐波(2X、3X……);

　　(3)当ω<ωn时工频振幅随转速增大而增大，当ω>ωn后转速增大振幅趋于一个稳定值，当ω接近ωn时发生共振，振动幅较大，这是不平衡的重要特征。

　　4.2　不对中故障诊断

　　4.2.1　故障原因及机理

　　不对中可分为平行不对中、偏角不对中两种。

如图3所示，当转子轴线之间存在径向位移时，联轴器的中间齿套与半联轴器组成移动幅，中间齿套的中心作圆周运动。如图4设A为主动转子的轴心投影，B为从动转子的轴心投影，AK为中间齿套与主动轴的连线，BK为中间齿套与从动轴的连线，AK垂直BK。设AB长为D，K点坐标为K(x，y)，取θ为自变量，则有:

由于中间齿套的角速度等于轴的转速，即dθ/dt=ω，所以K点绕圆周中心运动的角速度为ωk=2V/D=2ω

　　由上式知，K点的转动为转子角速度的2倍，因此当转子高速运转时，就会产生很大的离心力，激励转子产生径向振动，其振动频率为转子工频的2倍。当转子轴线之间存在偏角时，偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，弯矩的作用是力图减小两轴中心线的偏角。轴旋转一周，弯矩作用方向交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子产生工频振动。

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