文档介绍：会计学
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设备故障诊断旋转机械
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对旋转机械的故障诊断过程，类似于医生对患者的治疗。医生基于病理需要向患者询问病情、病史、切脉（听诊）以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析才能得出诊断结果，提出治疗方案。同样，对旋转机械的故障诊断，首先要求诊断者，在通过监测获取机器大
量信息的基础上，基于机器的故障机理，从中提取故障特征，进行周密的分析。例如，对于汽轮机、压缩机等流体旋转机械的异常振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域为诊断机器故障提供了重要的信息，然而它只是机器故障信息的一部分；而流体机械的负荷变化，以及介质的温度、压力和流量等，对机器的运行状态有重要的影响，往往是造成机器发生异常振动和运行失稳的重要因素。
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因此，对旋转机械的故障诊断，应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参响运行工作状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理从中提取机器特有的故障征兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，作出符合实际的诊断结论，提出治理措施。
二、转子振动的基本概念
旋转机械的主要功能是由旋转动作完成的，转子是其最主要的部件。旋转机械发生故障的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了机器故障信息。因此，了解和掌握旋转机械在故障状态下的振动机理，对于监测机器的运行状态和提高诊断故障的准确度具有重要的理论意义和实际工程应用价值。
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1、转子振动的基本特性转子的结构形式多种多样，但对一些简单的旋转机械来说，为分析和计算方便，一般都将转子的力学模型简化为一圆盘装在一无质量的弹性转轴上，转轴两端由刚性的轴承及轴承座支承。该模型称为刚性支承的转子，对它进行分析计算所得到的概念和结论用于简单的旋转机械是足够精确的。由于作了上述种种简化，若把得到的分析结果用于较为复杂的旋转机械虽然不够精确，但仍能明确、形象地说明转子振动的基本特性。
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一般情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央，当转子静止时，由于圆盘的质量使转子轴弯曲变形产生静挠度，即静变形，但由于静变形较小，对转子运动的影响不显著，可以忽略不计，即仍认为圆盘的几何中心 O’ 与轴线AB上O点相重合，如图 5-1 所示。当转子开始转动后，由于离心惯性力的作用，转子产生动挠度。此时，转子有两种运动：一种是转子的自身转动，即圆盘绕其轴线AO’B的转动；另一种是弓形转动．即弯曲的轴心线AO’B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线转动。
（1）、转子涡动
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圆盘的质量以M表示，它所受的力是转子的弹性力F
式中k为转子的刚度系数，“ a=OO’ ”，圆盘的运动微分方程为
F=-ka
式中X、Y为振幅，x，y为相位。
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由上式可知，圆盘或转子的中心O’，在互相垂直的两个方向作频率为n的简谐振动。在一般情况下，振幅X，Y不相等，O’点的轨迹为一椭圆。 O’的这种运动是一种“涡动”或称“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；与反方向时，称为反进动。
在某些旋转机械的开车或停机过程中，当经过某一转速附近时，会出现剧烈振动；这个转速在数值上非常接近于转子横向自由振动的固有频率，称为临界转速。但是，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。
（2）、临界转速
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转子临界转速
如果圆盘的重心G与转轴中心O’不重合，设e为圆盘的偏心距即0’G=e，如下图所示。当圆盘以角速度转动时，重心G的加速度在坐标上的位置为
图圆盘重心位置
在转轴的弹性力F作用
下，由质心运动定理知
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则轴心O’的运动微分方程为
上式中右边是不平衡质量所产生的激振力将上式改写为复变量的形式
其特解为
Z=Aej
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代上式后，可求得振幅
圆盘或转轴中心0’对于不平衡质量的响应为
由复数式和上式可知，轴心O’的响应频率和偏心质
量产生的激振力频率相同，而位相也相同（＜ n
时）或相差180 ( ＞ n时）