悬臂转动机械振动特性分析研究

悬臂转动机械非线性振动分析作者简介：罗剑斌，高级工程师，从事旋转设备故障诊断处理及研究工作，E-mail:[e-mail]悬臂转动机械非线性振动分析0.前言火力发电公司悬臂转动机械很多，如：排粉风机、动叶可调的一次风机二级叶轮、送风机等，相关统计分析得悬臂机械振动故障，大多数是转子质量不平衡引起的。设备振动的特点基频成分占90％以上，振动幅值及相位稳定。现场悬臂机械振动也有另类情况。本文介绍两个具有振动异常特征的事例。1.某排粉风机振动处理情况某发电公司锅炉排粉风机，系沈阳鼓风机厂生产的M6-31No19D型离心式，配沈阳电机厂的YKK450-4型异步电动机。该排粉风机组支承轴承均为滚动轴承。电机由A、B两个轴承支承，通过联轴器与风机转子连接，C、D两个轴承支承风机。见轴系分布简图。图1:轴系支承系统简图该风机小修中更换叶轮，小修后排粉风机启动，在工作转速1493r/min下，D轴承振动最大，振动最大幅值186m，通过对振动数据进行频谱分析得到：1X：89m∠354°2X：80m，表明轴承振动成分中存在较大倍频分量，与基频振动量值相当。探讨振动原因参考文献[1]、[2]认为，转子外伸端存在不平衡故障，振动特征应以基频为主，占90％以上分量。依照文献[3]～[5]观点，初步分析风机应存在不对中缺陷，需要对该排粉风机转子中心进行检查。通过检测发现联轴器对轮中心偏差较大，调整对轮中心数据均达检修装配规程要求指标，再次启动风机振动基本不变。结合现场条件，对风机进行动平衡试验。在排粉风机叶轮上配重500g，D轴承振动降低到45m，1X：23m∠323°2X：20m，排粉风机设备振动达到合格水平。悬臂转动机械非线性振动分析作者简介：罗剑斌，高级工程师，从事旋转设备故障诊断处理及研究工作，E-mail:[e-mail]2.某一次风机振动处理情况某发电公司#2炉B一次风机，系沈阳鼓风机厂生产的AST－1960/1400型双级动叶可调式，配上海电机厂有限公司的YKK630-4型异步电动机。该一次风机组支承轴承均为滚动轴承。电动机由A、B两个轴承支承，通过联轴器与风机转子连接，C、D两个轴承支承风机，见轴系分布简图。图2:轴系支承系统简图2013年3月一次风机检修后。启动风机进行振动测量，数据如表1、图3、图4。表1.测试日期：2013-3-421:40:17转速：1498r/min单位：µm/°/µm测点位置通频1X2X3X0.5XC垂直25.27.38∠336.25∠31015.3∠1330.655∠212C水平74.853.0∠14831.4∠2593.06∠2620.828∠278D垂直64.538.5∠2124.3∠32122.9∠1311.19∠314D水平96.669.9∠13042.7∠2442.35∠2272.99∠273图3:一次风机D轴承水平振动波特图悬臂转动机械非线性振动分析作者简介：罗剑斌，高级工程师，从事旋转设备故障诊断处理及研究工作，E-mail:[e-mail]图4:风机D轴承垂直、水平振动阶次谱图通过分析试验数据，该一次风机振动有如下特点：(1).一次风机振动突出测点为D轴承垂直、水平方向和C轴承水平方向振动。(2).一次风机超标振动，除了存在基频振动成分，还存在较大的倍频分量，C轴承和D轴承垂直方向还含有一定量的三倍频分量（表1和图4）。(3).风机振动随转速升高振动增大（图3）。依据对风机检修装配转子中心和轴承状态均无异常的情况的检查诊断，确定采用动平衡方法，通过在轴承D侧叶轮上配重566g，风机振动均降到22.6µm以下（表2），倍频和三倍频分量振动均降的很低。表2.测试日期：2013-3-53:04:12转速：1498r/min单位：µm/°/µm测点位置通频1X2X3X0.5XC垂直22.616.1∠533.94∠1763.65∠1700.961∠215C水平21.217.1∠1233.55∠1323.05∠770.928∠245D垂直10.73.68∠2016.17∠1371.75∠2980.258∠263D水平15.46.49∠2627.26∠842.30∠2940.394∠1633.振动分析悬臂转动机械非线性振动分析作者简介：罗剑斌，高级工程师，从事旋转设备故障诊断处理及研究工作，E-mail:[e-mail]许多文献认为倍频和三倍振动原因应该是转子不对中引起，事实证明，不是倍频振动只有不对中才能产生，产生倍频振动因素很多，例如高次谐波共振、电磁振动和大不平衡激发倍频和三倍振动非线性增大。上面两个实例中，振动成分中存在较大倍频（2X）分量，就是大不平衡激发倍频和三倍振动非线性增大。4.结语(1)悬臂转动机械转子存在大的不平衡后，轴承振动可出现显著谐波振动响应。(2)悬臂转动机械大的不平衡激发的谐波振动增大，该类倍频振动，首先基频振动比较大，可以用动平衡方法进行诊断和处理。通过配重，基频振动降低，谐波振动也降低，表明是该谐波振动是大的不平衡引发增大。