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1、 论文题目：输油泵轴对中的原理及方法研究 11摘 要输油泵机组功率大，使用频率高，在泵的安装和保养中，轴对中都是一项重要的内容。在生产中，由于不对中的种类较多，表现的形式也并不相同。加之现场工况比较复杂，在现场对不对中故障的确诊存在较大的困难。转子系统的对中越好，功耗将会越小，将能保证机组的平稳运行。本文介绍了转子不对中故障的故障机理及诊断方法，研究了用百分表进行轴对中的方法，介绍激光对中仪的原理和优点，并且进行了简单的对比。关键词：不对中；故障诊断；对中方法ABSTRACT Due to large power efficiency and high use frequency of pum
2、p assembly along the a-d Oil pipeline t pipelines, shaft alignment is very important during both pump installationand maintenance. There are many different represent forms corresponding to different kinds of misalignment. Whats more, its very difficult to detect the in-situ misalignment beacause of
3、complicated in-situ condition. However, for a rotor system, better alignment causes less power consumption, that can make sure even running of pumpassembly. This paper introduces mechanism and detecting method of misalignment, emphases adetecting method using dial indicator, analyses the theory and
4、advantages of laser centering instrument, and gives a comparison of the two methods.Key Words：Misalignment；Faults diagnosis；Methods of alignment目 录摘 要IABSTRACTII1 离心泵转子系统的常见故障12 转子不对中的故障机理12.1 转子不对中故障分类12.2转子不对中的原因22.3 不对中故障的振动特征22.4 不对中的故障诊断33 两种常用对中方法的机理43.1对中前的准备工作43.2联轴器结构43.3 万用表进行对中的方法研究43.3.1
5、单架万用表对中的原理53.3.2 单架百分表的实际应用73.4 激光对中仪的使用方法83.4.1激光对中仪的工作原理83.4.2 激光对中仪的优点83.4.3 两种方法的比较104 先进技术展望10参考文献111 离心泵转子系统的常见故障离心泵的转子系统是提供动力的关键部件，也是机组最重要的部件之一。电机主轴与泵主轴通过联轴器连接，传递动力，将机械能转化为液体的压能，推动液体介质在管道里流动。转子系统的稳定是机组的正常运行的前提。转子系统的故障包括：转子弯曲，转子不平衡，转子不对中，油膜涡动和油膜振荡，旋转失速，喘振，动静碰磨，过盈配合不足，支撑系统联接松动，密封和间隙动力失稳，转子裂纹等。转
6、子不对中故障是旋转机械最为常见的故障之一, 旋转机械故障中60% 的故障与不对中有关。生产运行中，鲁尔泵4000小时例行保养时都要进行对中。转子不对中故障导致振动噪声过大。鲁尔泵常见故障中，泵功率太大，泵运行不稳，轴承过热，轴封泄漏都和泵轴不对中密切相关。对中良好的轴系会减少生产损失，延长设备的使用寿命，减缓轴承和密封失效形式，降低设备的振动，减少联轴节的磨损，降低维修成本，减少耗电。2 转子不对中的故障机理2.1 转子不对中故障分类转子不对中通常是指相邻两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。转子不对中可以分为轴承不对中和联轴器不对中。轴承不对中包括偏角不对中和标高变化两种情况，其结果是
7、在联轴节处产生附加弯矩；联轴器不对中又可分为平行不对中、偏角不对中和综合不对中三种情况，如图1所示。 a)平行不对中 b)角度不对中 c)综合不对中图1 不对中的形式2.2转子不对中的原因轴系产生不对中有两种原因：2.2.1制造误差在联轴节加工过程中, 由于工艺或测量等原因造成端面与轴心线不垂直或端面螺栓孔的圆心线与轴颈不同心。这种情况的联轴节处会产生一个附加弯矩, 但这个弯矩的大小和方向不随时间及运行条件的变化而变化, 只相当于在联轴节处施加了一个不平衡力, 其结果是在联轴节附近产生较大的1阶振动, 通过加平衡块的方法容易消除。2.2.2安装及其他影响在排除了加工误差引起的不对中后，实际可以
8、将不对中分为冷态不对中和热态不对中两种情况。其中冷态不对中主要是指在室温下由于安装误差造成的对中不良；热态不对中指机组在运行过程中由于高温等因素造成的不对中，其主要原因有：(1)基础受热不均；(2)机组各部件的热膨胀变形和扭曲变形；(3)机组热膨胀时由于滑动表面的摩擦力及导向健磨损引起轴承座。2.3 不对中故障的振动特征转子不对中所引起的故障，其主要特征表现在下列几个方面：(1)改变了轴承中的油膜压力，不对中所出现的最大振动往往表现在紧靠联轴节两端的轴承上。(2)不对中所引起的振动幅值与转子的负荷有关，它随负荷的增大而增高。(3)平行不对中主要引起径向振动显示振幅大的方向就是原始不对中方向；角
9、度不对中主要引起轴向振动，对于刚性联轴节，轴向振幅要大于径向振幅。(4)不对中使联轴节两侧的转子振动产生相位差。平行不对中时两侧轴承径向振动相位差基本上为180度；角度不对中使联轴节两侧轴承轴向振动相位差为180度，而径向振动是同相位的。上述故障特征均指刚性联轴节情况。(5)从振动频率上分析,不同类型的机组和不同形式的不对中情况引起的振动频率是不相同的。对于刚性联轴节，平行不对中易激起两倍旋转频率的振动，同时也存在工频（转速频率）和多倍频的振动成分。角度不对中易激起工频振动，同时也存在多倍频振动。2.4 不对中的故障诊断机组不对中故障时有发生，除按照设备操作手册提供的方法进行诊断外，在生产中发
10、现有典型的不对中振动特征也要进行对中，延长泵机组的使用寿命。通过机理的研究发现不对中故障的显著特征是轴向，径向振动，和振动信号的二倍频分量。转子不对中的振动特征特征频率常伴频率振动稳定性振动方向相位特征轴心轨迹进动方向矢量区域2X1X，3X稳定径向、轴向较稳定双椭圆环正进动不变不对中故障的敏感参数振动随转速变化振动随负荷变化振动随油温变化振动随流量变化振动随压力变化其他识别方法明显明显有影响有影响有影响转子轴向振动大；联轴器相邻轴承处振动较大；随机器负荷增加，振动增大；对环境温度变化敏感3 两种常用对中方法的机理3.1对中前的准备工作大型输油泵需要对中时，先通知中控停泵，关闭电机电源，关闭相关
11、的阀门，必要时还要排污泄压。中小型泵进行对中时停泵断电既可。为了保证安全，遵守相关的规章制度，要使用各种防爆工具。3.2联轴器结构输油泵轴的驱动端和电机的驱动端通过联轴器联接，两轴通过膜片式联轴节连接，如图2所示：图2泵联轴器的结构3.3 万用表进行对中的方法研究输油泵在大修、保养时，均要进行轴对中。对于中小型设备，采用直尺和目测来确定两个联轴器的径向偏差，用塞尺测量两个联轴器端面间隙，确定两轴的角度偏差。对于大型设备和一些精度比较高的设备，通常采用百分表，千分表，激光对中仪进行对中。3.3.1单架万用表对中的原理单架双表法又称百分表法，是在一个表架上安装两块百分表，一块表测量联轴器的径向偏差
12、，另一块表测量联轴器端面的角度偏差，见图3。径向表的读数用来确定两轴的径向偏差值，轴向表的读数用来确定两轴的角度偏差值。单架双表法测量过程示意图，见图4。图3 百分表对中的原理图4 单架表法对中的过程径向偏差的计算式为：式中 A径向偏差值； 径向表6点读数 径向表12点读数角度偏差的计算式为：式中 B角度偏差值； 轴向表六点读数； 轴向表十二点读数；由角度偏差造成的地脚垫片调整数值为：式中：电机前脚调整数值； 电机前脚到径向百分表测点的轴向距离； 轴向百分表测点到轴中心线径向的距离；式中：电机后脚调整数值； 电机后脚到径向百分表测点的轴向距离； 轴向百分表测点到轴中心线的径向距离；地脚垫片厚度
13、的确定，正值为加垫片，负值为减垫片，电机前脚垫片厚度为；电机后脚垫片厚度为。该对中方法要求两轴有相对轴向位置的固定，一旦两轴相对轴向位置出现偏移就会影响轴向百分表的读数，从而造成角度偏差值计算误差和垫片厚度误差。人工定位轴向位置时，由于每次的固定位置不一，也会造成轴向表读数误差。该对中方法的表架在轴的径向方向上要有一定的长度，可以真实地反应两轴的角度偏差，但是，表架也存在一定的轴向长度，降低了表架的刚度，使表架产生一定的挠度，形成径向表的读数误差。在实际使用的对中方法中，还有三表法和多表法，它们只是增加了测量轴向位置偏移的百分表，原理同单架双表法。3.3.2 单架百分表的实际应用在实际的操作过
14、程中，结合现场输油泵的对中实例：三个互相垂直的调节螺钉图5 电机地脚的调节螺钉电机的地脚有三个螺栓，见图5，用于调整三个互相垂直的方向上位移。然而由于机器结构，工况以及安装等各种原因，对中不良时有发生，而且情况复杂。在用双表法进行对中时，平行不对中只能表现在径向表上，而角度不对中可以用轴向表体现出来，因此对中的过程，要先根据轴向表的显示读数，尽量把两轴的角度不对中消除，然后根据平行不对中的调整原理，进行调整。如图6所示，角度不对中产生的轴向偏差为：，径向偏差为。图6 径向偏差和轴向偏差的比较3.4 激光对中仪的使用方法3.4.1激光对中仪的工作原理如图7、图8所示，Fixturlaser Shaft200型激光对中仪采用两个激光发射/接收器代替百分表,固定在联轴节的两边,激光对中仪由激光发射/接收器以及支撑架和显示单元组成，如图所示。激光由联轴器一端的发射器射向另一端的接收器,通过每旋转一定的角度激光在接收器的位置变化,自动计算出两轴的对中情况。显
