汽轮机振动故障诊断与分析 - 图文(10)

滚动轴承 频谱分析

滚动轴承每一种零件有其特殊的故障频率——特征频率。 谱图上出现明显的高频振动成分。

随着故障发展振动幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。

d=滚动体直径；D=滚动轴承节园直径；

a=径向方向接触角；z=滚动体数目； n=轴的转速。

（1）内圈的旋转频率，轴的转动频率

fr?n/60

（2）一个滚动体(或保持架)通过内圈上一点的通过频率

1dfi?(1?cos?)fr2D

（3）Z个滚动体(或保持架)通过内圈上一点的通过频率

1dZfi?Z(1?cos?)fr2D

（4）Z个滚动体(或保持架)通过外圈上一点的通过频率

1dZfc?Z(1?cos?)fr2D

（5）保持架的旋转频率(即滚动体的公转频率)

1dfc?(1-cos?)fr2D

近似计算

fi?0.6frZ,fo?0.4frZ,fc?0.4fr

某发电厂锅炉引风机在工频16Hz处振动值3mm/s, 而在110Hz处振动达到8。分析知道，110Hz是略低于7倍频的频率，经查该处轴承为滚子轴承，滚子数量为14，110Hz的频率正好接近于1/2*14*fr,于是，可以判断为轴承故障。

滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性，并且重复性强。正常优质轴承在开始使用时振动和噪声均比较小，但频谱有些散乱，幅值比较小。运动一段时间后，振动和噪声保持在一定水平，频谱比较单一，仅出现一，二倍频，极少出现三倍工频以上频谱，轴承状态非常平稳，进入稳定工作期。持续运行后进入使用后期，轴承振动和噪声开始增大，有时出现异音，但振动增大的变化比较缓慢 当监测到滚动轴承低频振动非常大时，排除机组不对中、不平衡、结构松动 、基础共振等结构性因素后，即使无滚动轴承特征频率，也应对滚动轴承进行检修。

齿轮类频谱特征

典型的大周期故障包括齿轮偏心、局部齿断、裂等。是指以齿轮轴的旋转频率为基本频率特征的故障。

典型的小周期故障包括齿轮胶合、疲劳、磨损等指以齿轮的啮合频率为基本频率特征的故障。

G(f)fgf12f13f12fg3fg0f1f1f1f齿轮振动边带信号理想频谱图

三、机器振动的评定和控制方法

由于振动大，使转动部份或支承部份承受的应力增大，有可能危及到机器的安全。运行中，轴振和瓦振必须加以控制，对新装机组和检修后机组的振动情况，必须进行评定。

国际上普遍采用ISO标准进行评定，ISO标准转换为相应的国家标准，它将振动划分为A、B、C、D四个区：

A区：新投产的机器，振动通常在此区内。 B区：通常认为振动在此区域内的机器，可不受限制地长期运行。 C区：通常认为振动在此区域内的机器，不适宜长期连续运行。有机会采取补救措施之前，机器可以运行有限的一段时间。

D区：振动在此区域内，其剧烈程度足以引起机器损坏，必须停机检修。

对运行中的机器振动变化，ISO也作出了规定，变化量不应超过B区上限值的25%。若超过此值，不管振动值是增加还是减少，都应查清的变化原因，确定采取进一步的措施，必要时停机处理。

机器在启动、停机或超速期间，ISO推荐振动报警值在B区上限的1.25倍。为避免机器损坏，振动不应超过区域C的上限值。 1．陆地安装的大型汽轮发电机组轴振动评定准则（7919-1，1996）轴相对位移和绝对位移推荐值分别见表1-3和表1-4。

表1-3 轴相对位移推荐的界限值 μm（p-p） 轴转速r/min 1500 1800 3000 3600 区域上限μm A B 100 200 90 185 80 165 75 150 C 320 290 265 240 表1-4 轴绝对位移推荐的界限值 μm（p-p） 轴转速r/min 1500 1800 3000 3600 区域上限μm A 120 110 100 90 B C 240 220 200 180 385 350 320 290 2．功率大于50MW陆地安装的大型汽轮发电机组在轴承箱或底座上测量的振动烈度评定标准见表1-5（GB/T 6075.2-2007）。

表1-5 根据轴承座振动速度（有效值）评定的区域界限值 mm/s 轴转速（r/min） 区域上限 1500或1800 3000或3600 A B C 2.8 5.3 8.5 3.8 7.5 11.8 (34μm) (67.5μm) (106.3μm) 3．我国由国家技术监督局于1996年3月推荐的轴的相对振动和绝对振动标准见表1-6和表1-7，与国际ISO标准基本相同。

表1-6 大型汽轮发电机组转轴相对位移区域上限推荐值 μm(p-p) 轴转速（r/min） 区域上限 1500 1800 3000 3600 A 100 90 80 75 B 120～200 120～185 120～165 120～150 C 200～320 185～290 180～260 180～240 表1-7 大型汽轮发电机组转轴绝对位移区域上限推荐值 μm(p-p) 轴转速（r/min） 区域上限 1500 1800 3000 3600 A 120 110 100 90 B 170～240 160～220 150～200 145～180 C 265～385 265～350 250～320 245～290 对于轴承的振动标准我国基本上还是采用1959年“电力工业技术管理法规”中的标准，（见表1-8），只是强调了新装机组轴承振动不宜大于30μm。