黑云 发表于 2010-3-2 09:17

裂纹故障诊断求教!

请问各位专家裂纹故障在振动监测中有什么特征?谢谢!

stgcgwj 发表于 2010-3-2 16:12

一般都是出现二倍频分量。

黑云 发表于 2010-3-3 14:20

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轴不对中也会出现二倍频,究竟裂纹相比较其他故障有什么不同特征,还望详解!通过什么样的方法才能诊断出裂纹故障???急!!谢谢!

半只青蛙 发表于 2010-3-3 15:27

石油化工行业的旋转机械一般转速都非常高,载荷也较大,长期运转后,转轴上易出现横向疲动裂纹,导致断轴的严重事故。
      相对而言,转轴裂纹的故障概率比其他故障少得多,但因能产生轴裂纹的潜在原因很多,如各种因素造成的应力集中、复杂的受力状态、恶劣的工作条件和环境等,加之裂纹对振动响应不够敏感(深度达1/4直径的裂纹,轴刚度变化仅为10%左右,临界转速的变化也只有5%左右),有可能发展为断轴事故,危害极大。因此,对轴裂纹诊断知识的学习很有必要。
      一、故障机理
      转轴裂纹对振动的响应与裂纹所处的轴向位置、裂纹深度及受力情况有关。视裂纹所处部位应力状态的不同,裂纹会呈现出三种不同的形态。
      (1)闭裂纹
      转轴在压应力情况下旋转时,裂纹始终处于闭合状态。例如,转子重量不大、不平衡离心力较小或不平衡力正好处于裂纹的对侧时就是这种情况。闭裂纹对转轴振动影响不大,难以察觉。
      (2)开裂纹
      当裂纹区处于拉应力状态时,轴裂纹始终处于张开状态。开裂纹会造成轴刚度不对称,使振动带有非线性性质,伴有2×、3×、…等高频成分,随着裂纹的扩展,l×、2×、等频率的幅值也随之增大。
      (3)开闭裂纹
      当裂纹区的应力是由自重或其他径向载荷产生时,轴每旋转一周,裂纹就会开闭一次,对振动的影响比较复杂。理论分析表明,带有裂纹的转子的振动响应可分别按偏心及重力两种影响因素考虑,再作线性叠加。由于偏心因素的影响,振动峰值会出现在与两个不对称刚度相应的临界转速之间;而重力因素的影响结果,是在转速约为无裂纹转轴的临界转速处时,会出现较大峰值。
      裂纹的张开或闭合与裂纹的初始状态、偏心、重力的大小及涡动的速度有关,同时也与裂纹的深度有关。若转子是同步涡动,裂纹会只保持一种状态,即张开或闭合,这与其初始态有关。在非同步涡动时,裂纹在一定条件下也可能会一直保持张开或闭合状态,但通常情况下,转轴每旋转一周,裂纹都会有开有闭。在这种情况下,裂纹越深,其在一周内张开的时间会越长,会超过一半周期长度,同时裂纹张开的时间也会越晚。这可以作为判断裂纹深度的一个定性标准。
      二、故障特征
      由上述分析知,转轴裂纹的出现及其对转子振动的影响比较复杂,其主要特征是:

图1轴上有开裂纹时的振动响应

      (1)转轴上一旦存在开裂纹,转轴的刚度就不再具有各向同性,振动带有非线性性质,出现旋转频率的2×、3×、…等高倍频分量。裂纹扩展时,刚度进一步降低,1×、2×、…等频率的幅值也随之增大。以上特征与不平衡故障有相似之处,但相位角会发生不规则波动,这一点与不平衡故障时相角稳定有差别。
      (2)开、停机过程中,会出现分频共振,即转子在经过1/2、1/3、…临界转速时,由于相应的高倍频(2×、3×)正好与临界转速重合,振动响应会出现峰值,如图1所示。
      (3)轴上出现裂纹时,初期扩展速度很慢,径向振动值的增长也很慢,但裂纹的扩展速度会随着裂纹深度的增大而加剧,相应地也会出现lx及2x振幅迅速增加的现象,同时1x及2x的相位角也会出现异常的波动。
      三、诊断方法
      转轴横向裂纹的主要诊断依据见表1和表2。
表1 转轴横向裂纹的振动特征

表2转轴横向裂纹的振动敏感参数

         四、故障原因及对策
         转轴横向裂纹的故障原因及治理措施见表3。
表3转轴横向裂纹的故障原因及治理措施

         五、诊断实例
      例1:某大型高速泵在运行过程中轴振动逐渐增大,同时出现2倍频及3倍频等高倍频谐波分量,且相位变化。
      分析诊断:根据该泵的振动特征,查阅其结构图纸,初步怀疑异常振动的原因可能是由于转轴裂纹造成的。为了进一步确认异常振动的原因,在操作人员配合下对该泵进行了降速和升速试验,观察转子通过半临界转速时的频谱特征和相位变化。其主要特征如下。
      (1)频谱图中振幅在2×、3×谐波处有共振峰值,如图2所示,为该测点当前信号谱图结构与6个月前的对照。

图2当前信号谱结构与历史信号谱比较
         (2)转速通过1/2临界转速时有共振峰值出现,如图3所示。

图3   升速过程振动趋势图
      诊断意见:根据上述特征,特别是转子在降速和升速通过半临界转速时的振动特征可以确认,高速泵转子产生了裂纹,必须立即停机进行检查,更换转子。
      生产验证:根据诊断意见,有计划地对高速泵进行了停机检修,检查发现转轴裂纹深度已达2/5。
      更换合格的转子后再次开车,高速泵轴振动趋于正常,避免了一次断轴的重大事故。

半只青蛙 发表于 2010-3-3 15:30

中国设备管理网上有原文及其它故障机理
网址传不上??说我不良信息
www;pmec。net

自己把网址修正一下

zhangzhihong 发表于 2010-3-4 13:50

齿根部裂纹,常出现转频以及转频的高次谐波也可能激发啮合频率的高次谐波。与轴不对中的主要区别在于:出现齿根部裂纹时,时域图上对应的有明显的周期冲击信号。而周不对中没有这一特征。

黑云 发表于 2010-3-5 09:52

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谢谢指教,受益了!呵呵!

rab715 发表于 2010-5-28 17:39

裂纹2倍频随时间缓慢增长

裂纹2倍频随时间缓慢增长

造纸机 发表于 2010-6-1 21:52

监测转轴2X分量的值的变化,但在裂纹的开始阶段2倍频的值并不大,但裂纹扩展阶段2倍频的分量变化会很大,不过这个阶段是一个很短的时间,一般来不及反应。
对裂纹的诊断建议用在线监测,实时监测2倍频的变化
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