掌柜读书丨转子不平衡怎么就是故障了呢？

3.1 转子不平衡怎么就是故障了 From 工课 00:00 07:18

这是《掌柜读书》专栏的第 16 篇笔记

◉ 你好，我是佟掌柜，欢迎你来到《掌柜读书》。前两章，我们一起对旋转机械的故障诊断有了整体的认识，而且学习了旋转机械振动的基础。从这一章开始，我们要逐一进行 9 类典型故障的学习。今天要学习的是第一类典型故障——转子不平衡。

按理说，转子不平衡是一定会存在的。转子不平衡就是转子质量偏心，高级点的说法是，转子的质量中心和几何回转中心不重合。那我们都不用考虑别的因素，就一个制造偏差，就一定会造成转子不平衡。可以说，转子不平衡是恒久存在的，那么，正如题目所说，它怎么就成为故障了呢？这时候就有一个判断标准，那就是转子不平衡引起的振动影响了机组的正常运行。

据统计，旋转机械大约有70%的故障跟转子不平衡有关，可以说，转子不平衡是最常见的故障，所以，对于转子不平衡的研究和诊断也最有实际意义。

1. 转子不平衡的种类

按照不同的分法，转子不平衡也可以有不同的分类。按照发生不平衡的过程，转子不平衡可以分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡。

原始不平衡，一般就是转子在设计、制造和装配的过程中有误差，或者材质不均匀，造成了转子不平衡。举个例子，一串转子出厂动平衡的时候没有达到平衡精度的要求，那么投产运行的时候，就有可能产生较大的振动。

渐发性不平衡，顾名思义，就是振动值随着运行时间的延长而逐渐增大。可能的情况是转子上产生了不均匀结垢，介质中有粉尘的不均匀沉积，或者是介质中有颗粒对叶片和叶轮产生了不均匀磨损，还有可能是工作介质对转子产生了腐蚀。

产生突发性不平衡的原因，可能是转子上的零部件发生了脱落，或者叶轮流道有异物附着、卡塞，特征就是振值突然显著增大，然后稳定在一定水平上。

2. 转子不平衡的故障机理

转子不平衡的故障机理其实在单圆盘转子模型里面就讲过了，因为质量中心和几何回转中心不重合，所以转子转动的时候就要产生离心力或者离心力矩，或者更多的时候是两者都有。这种方向和大小都会周期性变化的交变力会引起振动，就是不平衡引起振动的原因。因为转子旋转一周，离心力的方向就变化一个周期，所以，不平衡振动的频率跟转频一致。

3. 转子不平衡故障的特征

转子不平衡故障的主要振动特征有 6 条：

（1）振动的时域波形是近似的正弦波；

（2）频谱图里面，工频（或者叫基频）的能量占主导，其他的谐波能量都比较小；

（3）转速小于临界转速的时候，转速越大振动越大；转速接近临界转速的时候，会发生共振，振幅达到最大值；当转速大于临界转速的时候，转速越大，振动越小，慢慢趋近于一个较小的稳定值。振动的幅值对转速的变化很敏感。

（4）当工作转速一定的时候，振动的相位也会很稳定。

（5）转子的轴心轨迹是椭圆。

（6） 轴心轨迹的进动特征是同步正进动。

最后的这 2 条可以参考，但是并不唯一，也就是说别的故障类型也可能会出现这样的特征，所以仅供参考。

4. 转子不平衡诊断方法

表 3 - 1 和表 3 - 2 是诊断转子不平衡故障的两个清单，我们只要按着时域波形、特征频率、振动稳定性、相位特征等特征参量，逐一进行比对，再排查转子随转速、润滑油温度、介质温度等敏感参数的变化情况，基本上就可以对转子不平衡类的故障进行判断。非常实用的两个表格，建议你把它收藏起来，以备后用。

虽然原始不平衡、渐变性不平衡和突发性不平衡的共同点比较多，但是根据振动趋势的不同还是可以进行区分的。

原始不平衡，一般是在运行初期，机组的振动就处于比较高的水平。

渐变性不平衡，在运行的初期振动比较低，随着时间的推移，振动值逐渐升高。

突发性不平衡，振动值突然升高，然后稳定在一个较高的水平上。

5. 转子不平衡故障原因分析及治理措施

说完了转子不平衡故障的机理、特征和诊断方法，我们再来看一下原因分析和治理措施。我在解读前一本《数字化工厂+工业维修服务体系》的时候曾经说过，只说问题不给解决方案的做法都是耍流氓。我们不能只判断转子不平衡存在不存在，也不能只分析出产生不平衡的原因，我们必须得给出治病的药方，就是故障怎么排除。

下面这张表，根据设计原因、制造原因、安装检修、操作运行和状态劣化这 5 类故障原因给出了对应的治理措施，实际操作性都很强，我就不一一重复了。

说到这，转子不平衡故障的定义、分类、机理、特征、诊断方法和处理措施我们就都学习完了，可能跟你原来掌握的知识差不多，也可能会有一些细微的差异，不过我相信，重新梳理一遍还是有意义的。理论部分也就差不多了，下一周，我们把书上的 5 个案例都过一遍，如果时间还有富余的话，我再给你讲讲我们公司的同事在实际工作中给用户诊断过的案例。

设备管理看工课，我们下周见！