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滑动轴承振动故障诊断
2 重要测量
其中两个重要的测量是轴心位置和轴心轨迹。
测量轴颈在轴承中的位置需要两个非共线的轴相对位置的测量,通常这是使用如图C.2所示一对正交的轴相对位置传感器完成。因实际的组装和拆卸原因,图C.2中显示的偏离垂直45位置通常是首选的。
轴心在轴承中位置的测量是由来自轴相对探头(见图C.3)的两个信号的直流分量产生的时间平均位置,而轨迹实质上是两个信号的交流分量的描绘(见图C.3)。实际上,图C-3显示了间隙圆内的轴心位置和轨迹。
位置信息包括轴振动的影响。例如,一个表现出大振幅的油膜涡动轴的轨迹图,实质上可填充轴整个轴承间隙包络,导致轴的平均位置靠近轴承中心。
图C.4描绘了随着速度的增加轴心位置的变化。这通常受轴承负载的影响。在轴心靠近间隙圆的位置运行(如低速,高偏心率或高轴承负载)可能会导致碰摩,而在轴心靠近轴承中心运行(即高速,低偏心率或低轴承负载)可能导致运行不稳定。
负载可因机器内部的力而变化,例如齿轮负载和来自工艺流体的压力。对中的变化也会影响轴承的负载。像振动一样,能识别位置的轴相对探头的使用,提供了一个方法查明由轴承负载导致的问题还是轴承负载变化方面的问题。
对于立式机器,由于轴承上没有重力负载,轴中心线位置不是唯一确定的,且机器需要特别注意,例如轴承的预加载。
其他重要的测量是轴承温度和轴承箱体振动。温度检测器通常植入轴承中。用这些类型的检测器可以看到负载受化。原则上温度检测器安装在期望的最高温度点附近,可倾瓦轴承可在多个承载瓦块中使用温度检测器。更宽的轴承可以在轴承中线的任一侧进行温度测量。这些温度探测器的位置,可造当地进行冗余配置。
根据机器和轴承支承系统的类型,可能需要箱体振动测量来帮助查明问题。与轴相对的传感器一样,这些可以是永久性使用仪器的一部分,也可以是仅仅为测试需要添加的。虽然有经验法则建议何时使用这些,但确定需要的最佳方法是对振动进行采样。对一项测试,即使它几乎不导致箱体运动,获得这些测量也是有必要的。
3 流体膜轴承的振动
图C.5描绘了不同轴承典型的预期振动和位置图。普通滑动轴承和榈圆轴承是回定的圆弧轴承。可倾瓦轴承带有多个滑动或滚动支点的瓦块。
图C.5描绘了典型的振动,但实际振动可能与这些图不同。椭厕轴承具有较低的水平刚度,相比普通滑动轴承水平振动更大,然而,支承刚度却与此相反。
可倾瓦轴承认为是---种瓦块承载轴承。图C.5b描绘了轴心位置沿直线垂直上升的改变。这可能是因为重力存在,在轴承上没有完全的垂直力引起的。或者如研究表明,滑动支点(球窗型支点)可以产生这种效果。
值得注意的是,一个瓦块承载的可倾瓦轴承的载荷通常在水平和垂直刚度之间存在较大的不对称性。瓦间承载的可倾瓦轴承由于轴承的水平和垂直刚度的相似性较大,会有更圆的轨迹;支承刚度不对称可以大大地改变这一点。
轴承的稳定支承反映油膜传递的力。由此产生的振动一般使用在箱体安装的传感器测量。无推力轴承的径向轴承支承可在三个正交方向上振动,像这种情况可以进行初步测量或作为测试计划的一部分在三个方向上确定。
扭转振动可以耦合到横向振动,特别是在齿轮上。当分析有齿轮部件的机组时,扭转固有频率和激励的知识可以提供帮助。根据机器的不同,其他故障状态也可能存在。表C.1给出了可能的故障状态列表。
4 流体膜轴承的诊断过程
4.1 总则
图C.6描绘了使用流体膜轴承支承的转子的诊断流程图,而表C.1描绘了与流体膜轴承有关的故障的故障表。
4.2 通频振动
如果检测到异常,第一步是检查ISO7919-1中定义的轴承中相对的轴振动。如果振动量值不高,则需要检查轴的平均轴心位置。如果不适合,则考虑:轴承翘起、不对中、热膨胀、轴承过/欠载或轴承磨损。
4.3 1x振动
表C.1包含了认为是高1x振动的故障。
4.4 次谐波振动
次谐波振动可表现为正进动或反进动的形式。
最常见的正进动次谐波振动问题是油膜涡动或油膜振荡。油膜涡动是在流体膜轴承上频率小于0.5x的自激振动。这可能是良性振动。在启动过程中随着机器速度的增加,油膜涡动成分可能会出现并持续。当机器达到其第一阶共振速度时,油膜涡动通常消失。在共振速度后,
油膜涡动成分可能重新出现。当油膜涡动频率达到第一阶共振速度的频率值时,发生油膜振荡。图C.7描绘了一个典型的油膜振荡谱。这是导致极限环条件的不稳定性,将会导致剧烈振动。如果机器速度进一步增加,油膜振荡频率将保持在第一阶共振速度频率。
正进动次谐波振动的其他可能原因包括在空心轴或联轴器中滞留的液体,其振动频率在0.6x到0.95x之间,如果一个次谐波频率与固有频率一致,则会发生次谐波共振。
另外还可能发生反进动次谐波振动,这通常与轨迹中的外环有关;在这种情况下,宜考虑碰摩。
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