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大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備滑動軸承X、Y測點振動值說明

滑動軸承支撐的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備,絕大部分的故障都表現(xiàn)為不平衡引起的1倍頻振動,診斷故障原因要根據(jù)振動隨轉(zhuǎn)速、負荷、溫度、時間的變化情況來具體判斷?;瑒虞S承設(shè)備的診斷主要依據(jù)電渦流傳感器測量軸和軸瓦間的相對振動,判斷轉(zhuǎn)子相關(guān)的各種問題。結(jié)合速度傳感器或加速度傳感器測量的軸承座絕對振動判斷支撐系統(tǒng)的問題。

滑動軸承安裝的電渦流傳感器都是正負45°對稱安裝的,最常見的問題就是為什么這兩個傳感器測到的值會不一樣。這個問題在各種平臺說過很多次,還是經(jīng)常有人問到,其實答案也很簡單,因為剛度不一樣。

下圖是滑動軸承示意圖,軸瓦和軸承座畫成了一體,左右兩個電渦流傳感器固定在軸瓦上,軸逆時針旋轉(zhuǎn)時,由于摩擦力,軸把潤滑油往左下側(cè)帶,轉(zhuǎn)速夠快,左下側(cè)壓力大于轉(zhuǎn)子重量,軸被頂起。轉(zhuǎn)速越高頂起的越多。

由于左側(cè)壓力大,右側(cè)壓力小,軸被頂起的同時,會向右側(cè)偏移。反過來軸順時針旋轉(zhuǎn)時會向左側(cè)偏移。由于正常情況下軸總是位于某一側(cè),不在中間位置,因此兩個45°安裝的傳感器測量方向上的油膜厚度是不一樣的。油膜的支撐剛度和其厚度直接相關(guān)(油膜越薄,支撐剛度越大,具體的原理、公式可以查流體力學資料),所以X、Y方向的支撐剛度是不一樣的,在相同的離心力下,X、Y方向的振動不一樣。

當然,和滾動軸承設(shè)備水平垂直振動不能差太多一樣,如果X、Y振動差別太大,說明兩方向剛度差別太大,是不正常的。比如有軸瓦安裝間隙太大造成X、Y方向振動差3倍的案例。

X、Y的臨界轉(zhuǎn)速也不一樣

既然X、Y方向支撐剛度不一樣,轉(zhuǎn)子質(zhì)量相同,兩個方向上的固有頻率就不一樣。如下圖是同一軸瓦X、Y兩個測點的波德圖,兩個測點達到最大振動的轉(zhuǎn)速稍有差別的。

摩擦

摩擦即轉(zhuǎn)子與殼體、汽封、油封等靜止件接觸(還見過齒輪軸向摩擦的),轉(zhuǎn)子在接觸方向的振動被限制,造成軸心軌跡削波(波形可能某一方向削波,可以兩個方向同時削波),兩個方向通頻和一倍頻幅值可能明顯不一樣。摩擦等于對轉(zhuǎn)子增加了額外的支撐,使轉(zhuǎn)子在該方向上的支撐剛度比油膜支撐剛度大的多,所以該方向振動變小。摩擦作為特殊的故障,以后有機會再說。

軸振和瓦振的臨界轉(zhuǎn)速也不一樣

軸有剛度,油膜有剛度,各級螺栓連接都有剛度。轉(zhuǎn)子相當于通過一串彈簧支撐在基礎(chǔ)上,其中每個彈簧支撐起的質(zhì)量也是不一樣(不要抬杠說并列的兩個彈簧)。

軸振測的是軸相對于軸瓦的振動,影響軸振固有頻率的是轉(zhuǎn)子和軸的總質(zhì)量,以及軸和油膜的總剛度。瓦振測量的是軸承座的振動,影響它的固有頻率的質(zhì)量和剛度都有區(qū)別,因此軸振和瓦振的臨界轉(zhuǎn)速也是不一樣的。

 振動分布判斷剛度問題

不平衡力作用在這一串彈簧上,引起的振動按各彈簧剛度的反比分布。即哪個部位的剛度越低,此處的振動就越大。

對滑動軸承來說,軸振和瓦振的大小反比于油膜剛度和軸承座支撐剛度。由于軸承座和殼體的安裝剛度應(yīng)該很高,油膜的剛度較低,正常情況下軸振幅值大于瓦振幅值,有個三四倍都是正常的。

如果瓦振和軸振差不多,甚至明顯大于軸振,說明軸承座與基礎(chǔ)連接的這串彈簧的剛度比油膜的剛度低,這就又回到了檢查連接剛度的問題,可以通過測量結(jié)合面間的振動差來找到剛度低的部位。

滑動軸承軸承座軸向振動

軸瓦通過潤滑油支撐轉(zhuǎn)子,即使轉(zhuǎn)子有軸向振動,軸向力也很難通過潤滑油的摩擦傳遞到軸承座上,因此滑動軸承軸承座好像不應(yīng)該產(chǎn)生軸向的振動,那實際上測到的軸向一倍頻振動是怎么產(chǎn)生的呢?

先看一個軸瓦對軸支撐的示意圖,軸瓦在軸向上有一定長度,軸瓦和軸之間靠油膜剛度支撐,軸瓦有自己的支撐剛度。

由于墊片安裝等原因,軸瓦支撐剛度在軸向上可能分布不均勻。不平衡引起軸以轉(zhuǎn)頻上下振動,每轉(zhuǎn)一周軸給軸瓦的壓力也波動一次,軸在最底部時壓力最大,在最頂部時壓力最小。如果上圖中軸瓦左側(cè)的支撐剛度更低,每次軸向下壓時,軸瓦左側(cè)就下降的更多,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中,軸瓦就會以轉(zhuǎn)頻做蹺蹺板運動,帶動軸承座以轉(zhuǎn)頻‘點頭’,在軸向就會測到一倍頻的振動。

所以滑動軸承軸承座軸向一倍頻振動大時,應(yīng)該檢查軸瓦的安裝情況,看在軸向上支撐剛度是否均勻一致。

本文來源:發(fā)電企業(yè)振動診斷

(版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有)

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