機(jī)器振動特征分析（3）

1、機(jī)器振動特征分析（3）共振問題滑動軸承故障流體引起的振動拍振,,當(dāng)強(qiáng)迫振動頻率與某固有頻率一致時便發(fā)生共振，共振很容易導(dǎo)致機(jī)器過早地或者甚至災(zāi)難性地?fù)p壞。固有頻率可以是：轉(zhuǎn)子的固有頻率支承框架的固有頻率基礎(chǔ)的固有頻率傳動皮帶的固有頻率強(qiáng)迫振動頻率包括：不平衡不對中松動軸承故障齒輪故障皮帶磨損等振源頻率,共振問題,共振放大曲線,,垂直軸為共振幅值放大因子Q，水平軸為激振頻率與固有頻率比(f／fn)，頻率

2、比接近1.0時，振動幅值變得極高，它僅與系統(tǒng)的阻尼量有關(guān)。共振時對振動幅值的唯一的限制是系統(tǒng)的阻尼(ζ，也稱為阻尼因子)。在鋼制，鋁制，鑄鐵等制造的普通機(jī)器結(jié)構(gòu)中，通常阻尼因子小于0.05，共振幅值在這個阻尼因子下將增大10倍，在小阻尼系統(tǒng)，放大因子甚至可達(dá)50倍。因此，這種振動很容易導(dǎo)致機(jī)器過早地或者甚至災(zāi)難性地?fù)p壞。,右圖：對于各種不同的阻尼值，相位滯后隨頻率比變化的曲線。當(dāng)機(jī)器通過共振時，在固有頻率這一點(diǎn)處相位變化90度，

3、在共振區(qū)內(nèi)相位還將繼續(xù)迅速變化，完全通過共振時，相位幾乎變化180度?？偟南辔蛔兓拖辔蛔兓俾?，與離開固有頻率的距離和系統(tǒng)阻尼值有關(guān)。阻尼愈小，相位變化速率愈快。,共振相位變化曲線,,機(jī)器啟機(jī)和停機(jī)過程中，振動幅值和相位隨轉(zhuǎn)速變化的曲線繪制在一張圖上,波德圖,,機(jī)器從6500RPM停機(jī)，通過兩個共振區(qū)： 通過4850rpm時，振幅從僅0.13mil增大到0.87mil，然后再次下降到0.13mil 通過2450rpm時，幅值增

4、大到0.60mil，最后振幅再次減小，直到停車為止。 如果該機(jī)器從0到2200rpm，或從2700到4300rpm，或從5300到6500rpm運(yùn)轉(zhuǎn)，則很平穩(wěn)。然而，如果該機(jī)器從約2300到2600rpm，或從4600到5100rpm運(yùn)轉(zhuǎn)，則會出現(xiàn)嚴(yán)重的共振放大。 當(dāng)機(jī)器共振時，振動相位變化90度，隨轉(zhuǎn)速通過共振點(diǎn)，相位繼續(xù)變化到180度。,高于、低于和處在轉(zhuǎn)子共振頻率時，振動位移和相位滯后隨轉(zhuǎn)速的變化,轉(zhuǎn)子通過共振的響應(yīng),,,轉(zhuǎn)子

5、重點(diǎn)(實(shí)際不平衡位置)相對于其高點(diǎn)(轉(zhuǎn)子最大撓曲點(diǎn))奇特的相互關(guān)系。 在A區(qū)域中，剛性控制動態(tài)阻力，重點(diǎn)與高點(diǎn)之間無相位差。即，在通過重點(diǎn)的瞬間位移最大。不平衡振動響應(yīng)也隨著轉(zhuǎn)速的平方增大(轉(zhuǎn)速升高3倍，振動位移增大9倍)。 進(jìn)入B區(qū)域時，阻尼使軸振動高點(diǎn)滯后于軸的重點(diǎn)一定的角度。當(dāng)轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速共振時刻，重點(diǎn)超前高點(diǎn)90度，限制振動響應(yīng)的唯一參數(shù)就是阻尼值△。 進(jìn)入C區(qū)時，相位滯后繼續(xù)急劇變化，在完全通過共振時接近180度。

6、這時，意味著高點(diǎn)(轉(zhuǎn)子撓曲最大點(diǎn))滯后于重點(diǎn)18O度。動態(tài)阻力主要由質(zhì)量控制，彈簧剛度或者阻尼幾乎沒有施加阻力，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)幾乎成為純的質(zhì)量響應(yīng)。注意，在C區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)離第一階臨界轉(zhuǎn)速處(并遠(yuǎn)在第二階臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域之前)，即使離心力(Fc)繼續(xù)隨轉(zhuǎn)速的平方增加，而振動位移幾乎不變。其原因就是質(zhì)量與加速度的乘積(mω2，ω=2πf／60)控制著c區(qū)域內(nèi)的振動阻力。因此，即使離心力隨轉(zhuǎn)速平方增大，振動的動力阻力似乎也隨轉(zhuǎn)速的平方增大，抵消離心力，最終

7、導(dǎo)致振動位移接近常數(shù)。,共振問題的識別,1．高度定向的振動 在HVA三個方向上，共振方向的振動比其它兩個方向的振動大5到15倍。許多專家診斷軟件系統(tǒng)利用這一事實(shí)查找可能的共振。這也就是為什么在定期的預(yù)測維修巡檢中要在每個軸承的所有三個方向測量振動的重要性。 2．共振測量方向的相位特性 在機(jī)器共振方向，相位隨轉(zhuǎn)速變化很大，在共振頻率處相位將變化90度，通過共振時相位幾乎變化180度，與存在的阻尼值有關(guān)。 另一方面

8、，非共振測量方向相位的變化可能很小，因?yàn)樗鼈兾唇?jīng)受共振。 3．與共振測量方向垂直方向的相位差 如果一個徑向方向共振，振動傳感器轉(zhuǎn)過90度測量其他方向的振動時，相位差將接近或0度或180度， 不像在不平衡占優(yōu)勢的情況中那樣，相位差約90度。即，如果水平方向共振，則水平方向相位與垂直方向相位，或是相等或是相差約18O度。這是由于共振時引入附加的90度相位變化。 在任何一種情況下，水平與垂直方向相位差0度或180度代表共振高

9、度定向的振動特性(或者偏心)。,共振問題的識別,4．出現(xiàn)共振時的頻率 共振不僅發(fā)生在1X轉(zhuǎn)速頻率。它可以是對與自振頻率一致的任何強(qiáng)迫振動頻率的響應(yīng)。這些情況下，比較某個方向某個頻率的振動幅值和其他兩個正交方向的相同頻率的振動幅值很有用。如果共振，這個頻率應(yīng)該比這三個方向之一的任何振動頻率更高。這個頻率可能是4X、5X、或6X轉(zhuǎn)速頻率處的振動尖峰(或者甚至更高頻率)，這些頻率也可能是葉片通過頻率(BPF)，軸承故障頻率，齒輪嚙合頻

10、率(GMF)，或者甚至機(jī)器松動狀態(tài)的振動頻率。請記住，共振頻率幅值=靜振幅×放大因子Q。 5．共振體過大的振動 不僅必須研究機(jī)器轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)件)的共振，還應(yīng)研究激起支承框架，基礎(chǔ)甚至連接管道的自振頻率。疲勞故障經(jīng)常發(fā)生在連接框架或管道上，這是因?yàn)樗鼈儗碜詸C(jī)器的強(qiáng)迫振動頻率發(fā)生共振。解決問題的方法一般是，降低機(jī)器中強(qiáng)迫振動頻率源；把共振框架體與機(jī)器隔離；改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或者改變框架體本身的自振頻率。,解決共振問題的措施

11、,a．改變剛性 增強(qiáng)軸承座或框架的剛性，夾緊地腳，消除加墊引起的變形或采用減小軸承間隙有時可解決共振問題(這些措施將通過影響剛性，從而影響固有頻率)。 b．增加或減掉重量(質(zhì)量) 雖然改變剛性通常比較簡單和便宜，但是增加或減掉重量也改變自振頻率。然而，這種效果只是局部共振時才有效。 c．采取隔振措施 對外部設(shè)備振動激起機(jī)器的一個固有頻率產(chǎn)生共振時，隔振可能很有效。 例如，設(shè)計(jì)1780rpm運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，有

12、一個750cpm的固有頻率，如果附近有一臺以75Orpm運(yùn)轉(zhuǎn)的大風(fēng)機(jī)不平衡，則該泵可能出現(xiàn)共振問題。這種情況下，可把泵與風(fēng)機(jī)隔離，動平衡風(fēng)機(jī)，或者把泵本身與地板隔離。,解決共振問題的措施,e．安裝調(diào)諧阻尼器(振動減振器)： 在其他技術(shù)措施無法實(shí)施或者不能有效把振動降到可接受的水平時，有時可以安裝調(diào)諧阻尼器。然而，這種調(diào)諧阻尼器在只有一個占優(yōu)勢的頻率引起過大的振動，并且這個頻率就是調(diào)諧阻尼器的固有頻率的情況下才有效。調(diào)諧阻尼器可以

13、設(shè)計(jì)成固有頻率等于故障頻率，并與共振的振動響應(yīng)相位差180度，它將有效地“抵消掉”共振。 f．精確的動平衡： 因?yàn)楣舱穹档扔趶?qiáng)迫振動幅值×放大因子，利用減小強(qiáng)迫振動源(例如，不平衡)可以減小共振幅值。如果通過動平衡處理，可以明顯減小動平衡強(qiáng)迫振動幅值，即使處于共振時，其共振振幅可以減小到可以接受的程度。,滑動軸承故障,滑動軸承有時也稱為流體動壓軸承。這種軸承有許多種類，它是在旋轉(zhuǎn)的軸頸與靜止的軸承孔之間形成油膜進(jìn)

14、行工作的。左圖：滑動軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸位置及油膜壓力分布；軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)，最大壓力位于與垂線方向約15度到20度處。,油膜壓力分布,,偏心距和姿態(tài)角,滑動軸承的一個關(guān)鍵項(xiàng)目：穩(wěn)定性 偏心距和姿態(tài)角是軸承穩(wěn)定性的關(guān)鍵指示 偏心距：軸承與軸頸中心線之間的距離。 姿態(tài)角：中心連線與施加的負(fù)載向量之間 的夾角。,滑動軸承亞同步振動的產(chǎn)生,當(dāng)軸承負(fù)載減小或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高時，滑動軸承的姿態(tài)角增大，軸承穩(wěn)定性降低。當(dāng)軸承不能承受足

15、夠的預(yù)載，保持旋轉(zhuǎn)軸處于穩(wěn)定位置時，任何干擾軸承載荷的外力都可能引起軸承不穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn)。在這種不穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中包含了引起失穩(wěn)的各種因素，一旦產(chǎn)生失穩(wěn)，轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生自激振動，即使消除了原始激勵源，轉(zhuǎn)子的自激振動現(xiàn)象還會保持下去，這就是與轉(zhuǎn)速亞同步的振動(即低于轉(zhuǎn)速的振動)。通常，只有明顯降低轉(zhuǎn)速才能穩(wěn)定轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定下來，使它返回到正常轉(zhuǎn)速，只有直到系統(tǒng)擾動力再次干擾系統(tǒng)時為止，系統(tǒng)能保持穩(wěn)定。當(dāng)抑制不穩(wěn)定的力減小或失

16、去時，振動幅值可能突增，因此，看滑動軸承振動特征的關(guān)鍵項(xiàng)目將是低于轉(zhuǎn)速的亞同步振動。,,滑動軸承磨損和間隙故障,1. 間隙過大且磨擦的滑動軸承，可使軸在在軸承內(nèi)的位置發(fā)生改變，可能導(dǎo)致不對中，常常產(chǎn)生2X轉(zhuǎn)速頻率的振動。有時，間隙過大使軸與軸承相磨擦，或者與諸如密封等其他零部件磨擦。在這些情況下，這些擾動力引起處在不穩(wěn)定狀態(tài)的軸，產(chǎn)生自激振動。 2．間隙過大的滑動軸承可能使小的不平衡、不對中或其他相關(guān)的力產(chǎn)生如下圖所示類似于機(jī)

17、械松動故障的振動頻譜。這種情況下，軸承不是故障源。然而，如果軸承間隙達(dá)到規(guī)定要求，則振動幅值不會增大。,滑動軸承磨損和間隙故障,油膜渦動不穩(wěn)定,油膜渦動是轉(zhuǎn)子中心繞軸承中心轉(zhuǎn)動的亞同步現(xiàn)象，其回轉(zhuǎn)頻率即振動頻率約為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的一半，所以常稱為半速渦動。通常，油膜本身以略低于50％頸表面速度的平均速度環(huán)繞軸頸轉(zhuǎn)動，潤滑和冷卻軸承。通常，軸浮在油膜之上，略偏離垂直線，略高于軸承給定的穩(wěn)定姿態(tài)角和偏心距處。這個抬起量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子重量和油

18、膜壓力有關(guān)。如果軸受到諸如突然沖擊或外部沖撞等干擾力，可能瞬間增大相對于某平衡位置的偏心。在這種情況下，附加的油立即被泵打入被軸弄空的空間中。這就導(dǎo)致負(fù)載油膜壓力的增加，在油膜與軸之間產(chǎn)生附加的力。在這種情況下，油膜實(shí)際上推動軸在向前的圓周運(yùn)動中前進(jìn)，促使轉(zhuǎn)子繞軸承中心以0.40X到0.48X轉(zhuǎn)速頻率回轉(zhuǎn)。如果系統(tǒng)中有足夠的阻尼，軸可能返回到它的正常位置并且穩(wěn)定。否則，軸將繼續(xù)它的渦動運(yùn)動，而產(chǎn)生劇烈的振動。,,油膜渦動呈現(xiàn)的特征,1

19、．如下若干狀態(tài)可引起油膜渦動： (1) 動態(tài)和予載力輕； (2) 過大的軸承磨損和過大的間隙； (3) 滑油特性改變(主要是剪切粘度)： (4) 油膜壓力提高，不適當(dāng)?shù)妮S承設(shè)計(jì) 在軸承載荷或轉(zhuǎn)速變化的影響下，轉(zhuǎn)子偏離初始位置達(dá)到不穩(wěn)定狀態(tài)后，如果出現(xiàn)以上任何一種情況都可能引起油膜渦動。2．有時機(jī)器可能間歇地呈現(xiàn)油膜渦動，這時滑動軸承可能沒有問題，而是有外部振動力傳入機(jī)器，或者有來源于機(jī)器本

20、身傳入軸承的外部干擾力。這種情況下，這些干擾力的頻率恰好等于該軸承的油膜渦動頻率，并且該擾動力的量也恰好能把軸推入渦動運(yùn)動狀態(tài)。這種振動可能是從其他機(jī)器通過結(jié)構(gòu)接觸，例如管道或者支撐，甚至通過樓板或基礎(chǔ)傳入。如果出現(xiàn)這種情況，可把這臺機(jī)器與周圍的機(jī)器隔離或者隔離有渦動問題的機(jī)器本身。3．油膜渦動通常發(fā)生在40％到48％倍軸轉(zhuǎn)速頻率處，可很容易識別(某參考文獻(xiàn)認(rèn)為，純的油膜渦動出現(xiàn)在43％軸轉(zhuǎn)速，而不穩(wěn)定可能出現(xiàn)在第一階臨界轉(zhuǎn)速頻率)。

21、,油膜渦動呈現(xiàn)的特征,4.如下圖表示軸升速后油膜渦動的發(fā)展。注意，軸清楚地在約1800轉(zhuǎn)/分機(jī)器轉(zhuǎn)速時進(jìn)入油膜渦動，并保持到約4000轉(zhuǎn)/分。這一點(diǎn)處，注意，軸的1X轉(zhuǎn)速開始進(jìn)入共振，實(shí)際產(chǎn)生足夠的克服油膜渦動的力。然而，一旦機(jī)器通過共振，在5200轉(zhuǎn)/分以上再次出現(xiàn)油膜渦動。,,起動后油膜渦動(9200至12000轉(zhuǎn)/分發(fā)生油膜拍打),油膜渦動呈現(xiàn)的特征,5．當(dāng)振動幅值達(dá)到軸承正常間隙的50％時，認(rèn)為油膜渦動最嚴(yán)重。這時，必須采取解決

22、措施。6．臨時修正措施包括改變油溫(因此改變油的粘度)。有意引入小量不平衡或不對中，以增大負(fù)載，加熱或冷卻支承腳，“臨時”偏移對中，刮削軸承兩側(cè)或者軸承表面開槽，以破壞潤滑油的"油楔"或改變滑油壓力。7．解決油膜渦動，比較永久的修正步驟包括安裝具有合適間隙的新軸承殼用內(nèi)部油壓工具對軸承加預(yù)載，完全改變軸承的類型，采用沒有油膜渦動的滑動軸承。,油膜振蕩不穩(wěn)定,當(dāng)油膜渦動頻率與系統(tǒng)自振頻率接近時，產(chǎn)生油膜振蕩問

23、題。有油膜渦動的機(jī)器可能出現(xiàn)油膜振蕩。,,由右圖所示，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，油膜渦動的頻率也提高，兩者保持一個近乎不變的恒定比例，即約為0.5。但是當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率約為該轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，渦動頻率將保持不變，而且等于該轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速。這時油膜渦動變?yōu)橛湍ふ袷?。此時引起過大的振動，油膜可能不再具有支承能力。振蕩轉(zhuǎn)速實(shí)際將“鎖定”在轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，這是一種可導(dǎo)致災(zāi)難性破壞的因有的不穩(wěn)定的振動。,與諸如不平衡

24、，不對中，共振等機(jī)械振動故障不一樣，流體引起的振動往往與工作狀態(tài)關(guān)系密切。即，機(jī)器類型和機(jī)器完成的工作對振動影響非常大。流體引起的振動包括： 1．流體動力激振 2．氣蝕和缺乏流體現(xiàn)象 3．回流 4．流體紊流 5．喘振 6．阻塞,流體引起的振動,流體動力激振,流體機(jī)械包括泵，風(fēng)機(jī)，透平，真空泵等等各種類型機(jī)器，因?yàn)樗鼈兊娜~輪對它們處理的流體(液體或氣體)作功，它們都固有地產(chǎn)生水力學(xué)力和氣動力

25、。 通常，用如下方程計(jì)算流體動力激振所產(chǎn)生的葉片通過頻率： 葉片通過頻率=BPF=葉片數(shù)目×葉輪的轉(zhuǎn)速(cpm或Hz) 當(dāng)葉片通過靜止件附近(諸如擴(kuò)壓葉片或出口渦殼)時，葉片每次承載或卸載的壓力變化或脈動產(chǎn)生這些力。即，如果一個人站在空間某固定點(diǎn)，觀察6片葉片的泵葉輪，葉輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，他將感覺到6個擾動力脈沖。,流體動力激振振動特征,1．如果葉輪中心與其殼體中心不重合，并與擴(kuò)壓器

26、未恰當(dāng)對準(zhǔn)，則將產(chǎn)生葉片通過頻率及其諧波頻率的明顯振動。例如，如果葉輪與擴(kuò)壓器葉片之間的一邊間隙為6毫米，而另一邊間隙為12毫米)，則將產(chǎn)生一系列葉片通過頻率，振動幅值很大。除非有特殊設(shè)計(jì)要求(如在某些類型泵和風(fēng)機(jī)中)，整個圓周的所有間隙都應(yīng)該相等。 2．確保葉片通過頻率或諧波頻率都與轉(zhuǎn)子或支承結(jié)構(gòu)的自振頻率不重合,否則，可能產(chǎn)生過大振動。,流體動力激振振動特征,一個例子：14310cpm(16X轉(zhuǎn)速頻率)的葉片通過頻率振動

27、，在兩次監(jiān)測之間從0.25mm/s明顯增大到2.54mm/s，然后，由于擴(kuò)壓器焊接損壞，導(dǎo)致在下次監(jiān)測時再次倍增到4.90mm/s。,由于擴(kuò)壓器葉片損壞(16葉片風(fēng)機(jī)) 造成的大的葉片通過頻率振動,流體動力激振振動特征,具有旋轉(zhuǎn)葉片和靜止擴(kuò)壓葉片的離心式機(jī)器，有時可產(chǎn)生另一種頻率，這種頻率稱為葉片比頻率 (BRF)．葉片比頻率(BRF)與旋轉(zhuǎn)葉片和靜止葉片彼此相重合的倍數(shù)和比率有關(guān)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片和靜止葉片相處重合時，由于在旋轉(zhuǎn)

28、葉片與靜止葉片之間流體(氣體或液體)的壓縮可能會出現(xiàn)明顯的脈沖。在某瞬時，兩組或更多組葉片同時重合所產(chǎn)生的脈沖，要比只有一組旋轉(zhuǎn)葉片和靜止葉片彼此成一線(重合)所產(chǎn)生的脈沖大得多。這就是為什么旋轉(zhuǎn)葉片數(shù)和擴(kuò)壓葉片數(shù)彼此有公約數(shù)不是好主意。 葉片比頻率(BRF)為： BRF=(葉輪葉片數(shù)目)×(擴(kuò)壓器葉片數(shù)目)×(轉(zhuǎn)速)／K 式中：BRF=葉片比頻率(cpm或Hz) K=

29、葉輪葉片數(shù)目和擴(kuò)壓器葉片數(shù)目的最大公約數(shù)。,流體動力激振振動特征,例如，如果某機(jī)器葉輪葉片有18個和擴(kuò)壓器葉片有24個，則K等于6，所以： BRF=18×24×轉(zhuǎn)速／6=72×轉(zhuǎn)速 因此，這個例子中，葉片比頻率BRF(72×轉(zhuǎn)速頻率)比葉片通過頻率BPF(18×轉(zhuǎn)速頻率)高4倍。并且，如同以上所指出，這臺機(jī)器由于一組以上旋轉(zhuǎn)葉片和靜止葉片彼此重合(這個例子中，6個葉輪

30、葉片在0度，60度，120度，180度，240度和300角度處)直接對準(zhǔn)擴(kuò)壓器葉片，所以將產(chǎn)生更大的脈沖，導(dǎo)致明顯的葉片比頻率(BRF)脈沖。 如果該機(jī)器葉輪葉片數(shù)為17，擴(kuò)壓器葉片數(shù)為25，則沒有一個瞬間會有一組以上葉輪葉片與擴(kuò)壓器葉片彼此對準(zhǔn)，因此，該機(jī)器的振動將較小。,氣蝕和缺乏流體現(xiàn)象,氣蝕是離心泵常見的故障，它對泵內(nèi)部零件有十分大的破壞力。有連續(xù)氣蝕的泵，往往使葉輪產(chǎn)生嚴(yán)重的凹坑或沖刷腐蝕。有些情況下，氣蝕可以把葉輪

31、葉片完全沖刷腐蝕光。 泵在過高的流量能力或過低的進(jìn)口壓力下工作時，往往會發(fā)生氣蝕。主要是因?yàn)楸萌狈α黧w，當(dāng)進(jìn)入泵的流體試圖填充存在的凹坑處時，進(jìn)入泵的流體被”氣化”，這就形成了接近完全真空的凹坑，這種接近完全真空的凹坑很容易崩潰或爆破。如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，那么這些爆破就產(chǎn)生沖擊，激起葉輪及附近零件的局部自振頻率。因?yàn)檫@些爆破可以在整個泵或連續(xù)的管道內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)，所以振動的幅值和頻率兩者都非常隨機(jī)。,氣蝕的振動特征,1．指示氣蝕的典型

32、頻譜在約（300Hz到2000Hz）范圍內(nèi)，是隨機(jī)的寬帶能量譜?？梢韵駴]有離散的頻率分量的“白噪聲”那樣出現(xiàn)，或者伴有葉片通過頻率及若干諧波頻率。 2．氣蝕往往產(chǎn)生奇特的噪聲，輕微氣蝕發(fā)出的聲音通常像泵壓砂子的聲音，較嚴(yán)重的氣蝕發(fā)出的聲音像卵石通過泵的聲音。,氣蝕的振動特征,供水泵中氣蝕,,回流,在泵中，回流恰好與氣蝕相反，泵在太小流量能力或太高進(jìn)口壓力下工作時，可能會出現(xiàn)回流。出現(xiàn)回流時，一部分流體從出口返回到葉輪，當(dāng)泵試圖讓

33、過多的流體通過泵時。這就引起反向流動，導(dǎo)致兩部分或更多流體反方向流動，產(chǎn)生振動和噪聲。 回流呈現(xiàn)如下特征： 1．回流產(chǎn)生非常類似于氣蝕引起的頻譜。即，往往有隨機(jī)的，高頻振動，有時還疊加葉片通過頻率。 2．與氣蝕不一樣，回流不會引起泵零件的磨損或者沖刷腐蝕。然而，如果振動過大，可能損壞軸承，摩擦環(huán)，閥門和其他相關(guān)的零件。,,紊流,通過泵，風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)或真空泵正常流動的液體或氣體受到某些干擾或阻止時，出現(xiàn)紊流。管道中

34、的妨礙物，急劇的直角轉(zhuǎn)向，直徑的急變等都可引起這些流體擾動而出現(xiàn)紊流。這一故障的修正，包括拆去妨礙物。如果管道存在太急的直角轉(zhuǎn)彎，則應(yīng)插入轉(zhuǎn)向葉片，在必須減小管道截面的地方提供較長的，逐步變化的直徑。 紊流故障呈現(xiàn)如下特征： 1．雖然紊流可能產(chǎn)生隨機(jī)的，高頻振動，通常它也將引起低于1X轉(zhuǎn)速頻率的隨機(jī)的低頻振動。在風(fēng)機(jī)中，紊流將產(chǎn)生集中在約50cpm到2000cpm頻率范圍內(nèi)的隨機(jī)的，低頻振動，它代表該機(jī)器結(jié)構(gòu)和管道的自振頻率。

35、在泵中，水力學(xué)不穩(wěn)定，摩擦環(huán)有故障，密封有故障，或平衡盤或平衡鼓有問題時，將激起從0.55X轉(zhuǎn)速頻率到0.78X轉(zhuǎn)速頻率的范圍內(nèi)的振動成分。 2．紊流振動的頻率和幅值都是不規(guī)律的，有時是寬廣的脈沖。 3．紊流產(chǎn)生的噪聲有時將非常大，雖然伴隨大噪聲，機(jī)器本身的振動相對較小。其原因是紊流狀態(tài)本身在機(jī)器外面。,,紊流,振動顯示這臺風(fēng)機(jī)是紊流流動,,喘振,高速離心式和軸流式壓縮機(jī)較重要的故障之一就是喘振。發(fā)生喘振的壓縮機(jī)典型地

36、都是在設(shè)計(jì)極限值以外工作。當(dāng)相對于某具體工作轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)狀態(tài)下，出口壓力太高或者流量太低時，會發(fā)生喘振。發(fā)生喘振時，壓縮機(jī)中氣流實(shí)際上反向流動。只是局部喘振時，這種反向流動可能只出現(xiàn)在葉輪葉片的邊界層處。然而，發(fā)展到完全喘振時，整個流體的流動將反向，流體從出口向進(jìn)口流動。由于喘振會導(dǎo)致廣泛的破壞，所以必須防止壓縮機(jī)喘振。 喘振呈現(xiàn)如下特征： 1．局部喘振引起明顯的葉片通過頻率及其諧波頻率振動，在僅幾秒鐘就明顯增大。這種葉片通過頻

37、率振動幅值可能倍增或者甚至增大2倍。 2．完全發(fā)展的喘振，往往將把整個頻譜抬高。即，將抬高頻譜的整個”噪聲地平”，產(chǎn)生大幅值隨機(jī)響應(yīng)，覆蓋寬頻范圍。這是壓縮機(jī)內(nèi)紊流造成的，它激起包括葉輪的輪盤，轉(zhuǎn)子葉片，擴(kuò)壓器葉片，殼體，軸，齒輪，和其他零部件的一系列自振頻率。如果不采取措施消除喘振，喘振可能在短時間內(nèi)使壓縮機(jī)破壞。,阻塞,阻塞(有時稱為“石墻”)本質(zhì)上與壓縮機(jī)中喘振相反。出口壓力太低，造成擴(kuò)壓器段內(nèi)流速太高時出現(xiàn)阻塞。這種流

38、動速度接近馬赫數(shù)1時，將在擴(kuò)壓器葉片之間出現(xiàn)紊流，它有阻塞流體流動的作用。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，不僅由于紊流造成的振動增大，而且，壓縮機(jī)的效率和壓縮比也將明顯下降。 阻塞的頻譜特征，本質(zhì)上與喘振的頻譜相同。因此，為了區(qū)分正在發(fā)生的故障是什么故障，必須檢查諸如壓力，質(zhì)量流量等其他工作參數(shù)。,,拍振的問題,我們或許有這樣的體會，在定子或轉(zhuǎn)子有故障的交流感應(yīng)電動機(jī)旁，常?？梢园l(fā)現(xiàn)聲學(xué)拍頻。這種情況下，轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率常發(fā)生在靠近電源頻率兩

39、倍的頻率處，引起拍振。 例如，如果一臺3，580轉(zhuǎn)／分的電動機(jī)存在轉(zhuǎn)子偏心故障，它引起7,200轉(zhuǎn)／分的大的振動幅值，其轉(zhuǎn)速頻率的兩倍為7.160轉(zhuǎn)／分，它將與7200轉(zhuǎn)／分的2X電源頻率形成拍振，將產(chǎn)生4 0轉(zhuǎn)／分的拍頻。,拍振的產(chǎn)生,,拍振的產(chǎn)生,,圖中演示了拍頻產(chǎn)生的現(xiàn)象。這里，兩個時域波形，每一個都相應(yīng)于自己的頻率，示于該圖的上部。注意，這兩個時域波形略有差別，即這兩個頻率略有差別。然而，兩個時域波形的尖峰，周

40、期地同時彼此同相位進(jìn)入。在這一點(diǎn)處，它們有效地彼此相加，形成最大幅值，如在下面的圖中拍頻時域波形本身所見。再回到上面的圖形中，在另外一些時刻，這兩個頻率的時域波形相位差180度，彼此有效地抵消。直接看下面的圖中這一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這里的幅值幾乎為零。因此，這就解釋了為什么人們會感覺到和聽到波動的噪聲和振動。注意，下面的時域波形，事實(shí)上是這兩個頻率產(chǎn)生的拍頻。如同圖中所見，這個拍頻(FB)事實(shí)上就是這兩個頻率的頻率差(F1－F2)。,拍振舉例,,

41、,圖 NO．1拉絲框架的主傳動,拍振舉例,,,上圖說明了一臺真實(shí)機(jī)器的拍振。該齒輪箱的輸出是一根長的傳動軸。注意，從驅(qū)動電動機(jī)輸入到齒輪箱的轉(zhuǎn)速為1477轉(zhuǎn)／分，其到傳動軸的輸出之一轉(zhuǎn)速為1393轉(zhuǎn)／分(輸入，輸出轉(zhuǎn)速之差僅為84轉(zhuǎn)／分)。在較寬頻率刻度下看時，這兩個單獨(dú)的尖峰合并成一個，振動幅值顯示出它們較大的波動。拍頻為84轉(zhuǎn)／分，它們是較高的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速與較低的傳動軸轉(zhuǎn)速兩者之差。,拍振舉例,,,,由于拍振，傳動軸和電動機(jī)轉(zhuǎn)速頻率

42、,拍振所帶來的影響,,拍頻本身未必成為問題。然而，人們想要平衡機(jī)器之一，例如，他發(fā)現(xiàn)動平衡非常困難，尤其是如果想用頻閃燈完成此工作。如果涉及拍頻，頻閃的虛象將連續(xù)以拍頻本身旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闇y量不到相位，所以變?yōu)椴豢赡苡萌魏晤愋蛣悠胶膺M(jìn)行平衡。 另一種情況，兩臺單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，可能都在振動烈度標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。然而，當(dāng)兩者一起運(yùn)轉(zhuǎn)時，結(jié)果是兩臺機(jī)器都超過報(bào)警限。這種情況下，一種解決辦法是，改變其中一臺機(jī)器的轉(zhuǎn)速，或者改變兩臺機(jī)器的轉(zhuǎn)速，這樣它們便