《安装工程施工技术 教学课件 ppt 作者 王蔚佳 第4章 设备振动与平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安装工程施工技术 教学课件 ppt 作者 王蔚佳 第4章 设备振动与平衡（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 设备振动与平衡,4.1 设备振动的基本特性 4.2 设备振动的原因 4.3 设备振动的测量 4.4 旋转体的平衡,4.1 设备振动的基本特性,4.1.1转子的涡动 4.1.2 转子的临界转速 4.1.3刚性轴和柔性轴,4.1.1转子的涡动,图4.1 单盘转子,4.1.1转子的涡动,4.1.2 转子的临界转速,1 回转力矩对转子临界转速的影响 2 弹性支承对转子临界转速的影响,1 回转力矩对转子临界转速的影响,2 弹性支承对转子临界转速的影响,当轴承座完全不变形时，支点才能在转子运动时保持不动。实际上，轴承座是有弹性变形的，此时轴承座就相当于弹簧与弹性转轴相串联。轴承座与弹性转轴串联后，
2、其总的刚度要低于转轴本身的弹性刚度，因此弹性轴承座可使转子的进动角速度或临界转速降低；减小轴承座刚度可以使临界角速度显著降低。另外，转子在油膜刚度、基础刚度等改变时，其临界转速数值也有一定的变化。,4.1.3刚性轴和柔性轴,刚性轴是工作转速低于一阶临界转速的轴；柔性轴是工作转速高于一阶临界转速的轴。通常，小型设备可视为刚性轴，大型设备可视为柔性轴。设备运转时应尽快越过临界转速，不允许停留，否则设备将发生剧烈振动。,4.2 设备振动的原因,4.2.1旋转体不平衡 4.2.2 转子同轴度超差 4.2.3 紧固件松动或基础和设备基座间贴合不紧密 4.2.4 转动部分与静止部分发生摩擦 4.2.5 轴
3、承工作不正常 4.2.6 电气方面的缺陷,4.2.1旋转体不平衡,设备转子的质量中心偏离旋转中心时，在转子旋转时会形成一个强迫振动的干扰力，引起设备的振动。如转子的质量为m，其重心偏离旋转中心线的距离为e，当转子以角速度旋转时，则产生的离心力为 对于高速运转设备，由于角速度很大，所以即使偏心距e很小，也足以产生很大的干扰力。因此，旋转体质量不平衡，往往是引起机组振动的主要原因之一,4.2.1旋转体不平衡,1 旋转体不平衡的种类 2 旋转体产生不平衡的原因 3 由转子不平衡所造成振动的特点,1 旋转体不平衡的种类,1 旋转体不平衡的种类,2 旋转体产生不平衡的原因,转子出现不平衡可能有以下几方面
4、的原因： （1）制造上残留有较大的不平衡。由于制造上的原因，高速运转设备的转子，会出现各部分厚度不均、材料有砂眼、气孔、加工时产生的圆度不够、偏心以及装配时旋转中心不重合等，这些都可以造成或多或少的不平衡质量。因此，生产厂家在转子装配完成后，要根据不同要求进行转子的找平衡试验。 （2）转子的永久变形。产生的原因是由于转子出厂过久或在运输过程中造成转子的弯曲等。 （3）转子上有零件松动或转子部件在高速旋转时有不对称位移。转子一般在低速下进行平衡校验，在高速运转时，如有零、部件松动，即破坏了原来的平衡状态，出现了新的不平衡。此时应查出松动部位，重新进行平衡校验。,3 由转子不平衡所造成振动的特点,
5、（1）不平衡转子的两个轴承，都有较大的振动。 （2）在转子通过临界转速时，振动特别明显和强烈。 （3）随着转速的上升，振动增加很快，这是因为由不平衡质量所产生的离心力与转速的平方成正比。 （4）振动频率与转速相符，因轴承上干扰力的交变情况与转速一致。 （5）振动在空负荷时就达到最大值，与设备的负荷无关。 造成转子的不平衡原因是多方面的。因此，在试运转中，如出现振动过大的现象，首先应考虑转子的平衡情况，它是造成设备振动的主要原因之一。,4.2.2 转子同轴度超差,造成同轴度超差的原因是多方面的，主要有如下原因： 1）采用活动式或半活动式联轴器时，由于安装时调整不正确，主要特点是振动与负荷有关。
6、2）采用固定式联轴器时，转子轴线不同轴，此时振动特点与转子具有不平衡时相类似，即空负荷时就发生振动，振动和负荷一般无明显关系，振动频率与转速相符。 3）由于垫铁放置不标准，使设备不均匀的下沉，或由于管道的热膨胀力作用，使设备同轴度被破坏。 4）由于滑销系统不正常，如离心压缩机和汽轮机等的滑销系统间隙过小，使热膨胀受阻，或间隙过大，热胀时使同轴度破坏；或因其他热变形而使转子轴线发生变化等。由此种原因造成的振动，一般与设备的热状态有关，振动频率和转速相符。,4.2.3 紧固件松动或基础和设备基座间贴合不紧密,支承转动的部件应紧固可靠，使振动的能量能传递到基础而被吸收。造成紧固件松动或紧固在基础上的
7、部分贴合不紧密的因素有：轴承座紧固螺栓松动；轴瓦与轴承座间的锁紧力过小而使轴瓦松动；轴承座与基础的贴合不紧密；由于基础不均匀下沉而引起基础和设备基座间的贴合不紧密等。 由松动而造成的振动，其特点是振动不稳定，在空负荷时就有振动。消除方法是查明松动部件并加以紧固。,4.2.4 转动部分与静止部分发生摩擦,可能发生的摩擦部分，如离心压缩机的密封齿和转子、叶轮和隔板等。这种振动一般表现在摩擦处附近，可由倾听内部金属摩擦响声来加以鉴别。消除方法为调整轴向和径向间隙。,4.2.5 轴承工作不正常,润滑系统供油不足，油温过低，轴瓦间隙过大等，都可能造成油膜不稳定或油膜破坏，并使转轴产生振动，其特点是时有时
8、无，振动频率和转速不相适应，消除方法是对不稳定的油膜采取相应措施。,4.2.3 紧固件松动或基础和设备基座间贴合不紧密,大型电动机运转中如出现振动问题，除了机械方面的原因外，还可能有电气上的因素。 1 纯电气问题 2 由电气方面引起的机械原因,1 纯电气问题,如电动机转子线圈一匝间短路、转子与定子间隙不均匀、转子与定子有椭圆度等，这些原因，使转子和定子间的磁力在一周内不均匀，从而出现一个周期性干扰力。这种纯属电气原因引起的振动，只有当加上励磁电流后才发生，而且励磁电流愈大，振动也愈明显，根据这个特点，比较容易确定振动是否是由上述电气原因造成。,2 由电气方面引起的机械原因,如电动机转子本身或线
9、圈受热后，引起不规则热变形，造成转子在热状态下的质量不平衡。这类振动与电动机的热状态有关，即在有负荷后的一段时间内，才逐渐发生振动变化。 对于确属电气原因引起机组振动，一般要经检查并加以解决后才能运转。如是气隙不均匀问题，应及时进行调整。,4.3 设备振动的测量,4.3.1设备振动的测量方法 4.3.2 振动测量测点位置的选择 4.3.3 传感器的固定方式 4.3.4 测量信号与数据整理 4.3.5设备的允许振动值,4.2.1旋转体不平衡,4.3.2 振动测量测点位置的选择,4.3.3 传感器的固定方式,在振动测量过程中，传感器必须和被测对象紧密接触。如果在水平方向上产生滑动或者在垂直方向上脱
10、离接触，都会使测量结果不准确。通常传感器使用的固定方式有：螺钉连接、胶合连接、磁铁固定等方式。,4.3.4 测量信号与数据整理,对测得的振动信号、数据(如动态的幅值、相位、功率和能量等)进行分析研究，与允许值比较，来确定设备运转状态。目前广泛应用计算机进行测量数据处理和设备运转状态分析诊断。,4.3.5设备的允许振动值,4.3.5设备的允许振动值,4.4 旋转体的平衡,4.4.1 静平衡 4.4.2 动平衡 4.4.3动平衡精度,4.4.1 静平衡,1 静平衡校正条件 2 静平衡设备 3 静平衡方法,1 静平衡校正条件,对于刚性旋转体，如果转子长径比L/D0.2，称为平面盘状转子。当旋转体质量
11、G（kg）与转速n（r/min）的乘积大于1.5103时，虽然可以忽略不平衡力偶的影响，但应进行静平衡。 所以，静平衡主要用于平面盘状转子的平衡，而动平衡主要用于柱状转子的平衡。,2 静平衡设备,3 静平衡方法,3 静平衡方法,4.4.2 动平衡,1 动平衡的基本原理,2 动平衡校正的适用范围,动平衡不但能消除动不平衡的力偶，而且还能消除静不平衡的离心力。通常认为当转子的长径比(L/D )大于0.2，而且工作转速在1000r/min以上时，就不能忽略不平衡力偶的影响，而应进行动平衡校正。此外，对于柔性轴，必须进行动平衡校正。 动平衡校正适用于各种柱状转子的平衡，如大型汽轮机、离心压缩机、大型电机的转子等。,3 动平衡方法,4.4.3动平衡精度,
