基于LabVIEW转子轴心轨迹测量与识别系统开发毕业设计

哈尔滨理工大学学士学位论文 铹鈞錠。 这时，圆盘的中心O’在相互垂直的两个方向上，以某一频率做简谐振动。一般情况下，两个方向的振幅不相等，因此圆心O’的轨迹为椭圆，O’的这种运动是一种涡动或进动。转子的涡动方向与转子的转动角速度同向时，称为正进动；反向时，称为反进动。由于有转子正进动和反进动的存在使得的轴心轨迹具有较复杂的形状。一般情况下，当非同步涡动的角速度与转子角速度的关系为整数比时，轴心轨迹仍将是一条封闭的曲线，否则轴心轨迹不是封闭的。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。 2.3 常见故障原因及轴心轨迹的特征

2.3.1 转子不平衡

引起振动的原因是多方面的,但转子的不平衡是引起机器振动的主要原因之一。转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。据统计，旋转机械约有一半以上的故障与转予不平衡有关。因此，对不平衡故障的研究与诊断也最有实际意义。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。 造成转子不平衡的具体原因很多，主要有：结构设计不合理，制造和安装误差，材质不均匀，受热不均匀，运行中转子的腐蚀、磨损、结垢、零部件的松动和脱落等。按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 转子的不平衡故障包括：转子质量不平衡、转子初始弯曲、转予热态不平衡、转子部件脱落、转子部件结垢、连轴器不平衡等，不同原因引起的转子不平衡故障规律接近，但也有各自的特点。转子的不平衡故障会产生许多不良后果，首先会引起转子的弯曲和内应力进而引起转子疲劳甚至断裂。其次会引起机器的振动与噪声，加速机械零件的磨损。由质量不平衡引起的转子不平衡的振动特征有镞锊过润启婭澗骆讕瀘。 (1) 轴心轨迹为椭圆，如图2-2所示

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哈尔滨理工大学学士学位论文 图2-2 转子不平衡轴心轨迹

(2) 振动的时域波形近似为正弦波；

(3) 频谱图中，能量主要集中在基频并有较小的高次谐波； (4) 其进动特征为正进动。

2.3.2 转子不对中

大型机组通常由多个转子组成，各转子之间用连轴器联接构成轴系，传递运动和转矩。由于机器的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机器基础的不均匀沉降等，有可能会造成机器工作时各转子轴线之间产生不对中。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。 具有不对中的故障转子系统在其运行过程中将产生一系列有害于设备的动态效应，如引起机器连轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳、轴弯曲变形等，导致机器发生异常振动，危害极大。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。 转子不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴径在轴承中偏斜称为轴承不对中。机组各转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。轴系不对中又分为平行不对中、角度不对中和综合不对中三种情况。不对中的作用就像转子上有一个不定向的预载荷，容易引起轴向振动。当转子存在不对中故障时，具有以下特征：嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。 (1) 转子径向振动出现二倍频，以一倍频和二倍频分量为主，随着不对中的情况加重，二倍频所占的比例增加；该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。 (2) 典型的轴心轨迹为香蕉形，正进动。二倍频增加的过程中相应的轴心轨迹从香蕉型变为“8”字形，如图2-3所示；劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。

图2-3 不对中故障轴心轨迹

(3) 连轴器不对中时轴向振动较大，振动频率为一倍频，振动幅值和相位稳定，轴承不对中时径向振动较大，有可能出现高次谐波，振动不稳定；臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。 (4) 振动对负荷变化敏感。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 2.3.3 转子弯曲

转子弯曲与不平衡相似，但是两者是有区别的，质量不平衡是指各横截面的质心连线与几何中心连线存在偏差。而转子弯曲是指各横截面的几何中心连线与旋转轴线不重合，二者都会使转子产生偏心质量，从而使转子产生不平衡振动。转子弯曲故障的轴心轨迹一般为香蕉型与不对中故障相似但是其轴心轨迹不会因为二倍频分量的增加而变为“8”字形，轴心轨迹如图2-4所示鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。

图2-4 转子弯曲轴心轨迹

转子弯曲有永久性弯曲和临时性弯曲两种情况。

转子永久性弯曲和转予临时性弯曲与转子质量偏心基本相同。其不同之处是，具有转子永久性弯曲故障的机器，开机启动时振动就较大：而转子临时性弯曲的机器，则是随着开机升速过程振幅增大到某一值后有所减小。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。 2.3.4 转子碰磨

随着机组参数的不断提高，动静间隙的不断减小，以及运行过程中不平衡、不对中、热弯曲等的影响，经常发生转子碰摩故障。在国产20万千瓦气轮发电机组中，已有多台因动静碰摩而造成转子弯曲的严重事故。根据摩擦部位的不同，碰摩分为两种情况，转子外缘与静止件接触而引起的摩擦，成为径向碰摩；转子在轴向与静止件接触而引起的摩擦，成为轴向碰摩。从不同的角度，摩擦还可以分为局部摩擦和全周摩擦；早期、中期和晚期碰摩等。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。 碰摩是一个复杂的过程，从机理上分析，碰摩振动对转子有以下几方面的影响：

(1) 直接影响转子的运动可以分为自转和进动两种形式。摩擦对自转的影响在于附加了一个力矩，因此，在转子原有力矩不变的条件下有可

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哈尔滨理工大学学士学位论文 能使转子的转速发生波动。至于进动，由于摩擦力的干预可能使正进动转化为反进动，特别是全周摩擦，常常产生所谓的“干摩擦”现象，从而引起自激振动，影响转子的正常运行，甚至损坏机组。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。 (2) 间接影响摩擦的作用使动静部件相互抵触，相当于增加了转子的支撑条件，增大了系统的刚度，改变了转子的临界转速及振型，且这种附加的支承是不稳定的，所以可能引起不稳定的振动和非线性振动。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。 (3) 冲击影响局部碰摩除了摩擦作用外还会产生冲击作用，其直观效应是给转子施加了一个瞬态的激振力，激发转子以固有频率作自由振动。虽然自由振动是衰减的，但由于碰摩在每个旋转周期内都产生冲击激励作用，在一定的条件下有可能使转子振动成为叠加自由振动的复杂振动。

惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。 (4) 热变形摩擦引起的热变形可能引起转子弯曲，加大偏心量，使振动加大。转子碰摩的定量分析比较困难。一般来说，转子与静止件发生碰摩时，转子受到静止件的附加力作用，它是非线性和时变的，因此使转子产生非线性振动，在频谱图上表现出频谱成分丰富，不仅有工频，还有高次和低次的谐波分量，当摩擦加剧时，这些谐波分量的增长很快。

贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。 转子碰磨的故障特征有： (1) 转子失稳前频谱丰富，波形畸变；轴心轨迹不规则变化，正进动； (2) 转子失稳后波形严重畸变或削波，轴心轨迹发散，反进动； (3) 轻微摩擦时同频幅值波动，轴心轨迹带有小圆环，如图2-5(a)所示。

(4) 碰摩严重时，各频率成分幅值迅速增大，轴心轨迹附加的小环也增加，如图2-5(b)所示。

(5) 系统的刚度增加，临界转速区展宽，各阶振动的相位发生变化。 (6) 工作转速下发生的轻微摩擦振动，其振幅随着时间缓慢变化t相位逆转动方向旋转。

(a) (b)

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