旋转机械转子的不对中与不平衡分析

1、 转子不对中

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；

转子不对中可分为联轴器不对中和轴承不对中。

√联轴器不对中:可分为平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中三种情况:

a.平行不对中时振动频率为转子工频的两倍；

b.偏角不对中使联轴器附加一个弯矩，以力图减小两个轴中心线的偏角。轴每旋转一周，弯矩作用方向就交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动；

c.平行偏角不对中是以上两种情况的综合，使转子发生径向和轴向振动。轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和轴中心位置的偏差。

轴承不对中:轴承不对中使轴系的载荷重新分配。负荷较大的轴承可能会出现高次谐波振动，负荷较轻的轴承容易失稳，同时还使轴系的临界转速发生改变。

√轴承不对中：可分为偏角不对中和标高变化两种情况；

不对中故障的特征是:

a.转子径向振动出现二倍频，以一倍频和二倍频分量为主，轴系不对中越严重，二倍频所占的比例就越大，多数情况甚至出现二倍频能量超过一倍频能量；

b.振动信号的原始时域波形呈畸变的正弦波；

c.联轴器两侧相邻两个轴承的油膜压力呈反方向变化，一个油膜压力变大，另一个则变小；

d.联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；

e.联轴器两侧的轴向振动基本上是呈现出180°反相的；

f.典型的轴心轨迹为月牙形、香蕉形，严重对中不良时的轴心轨迹可能出现“8"字形;涡动方向为同步正进动；

g.振动对负荷变化敏感。当负荷改变时，由联轴器传递的扭矩立即发生改变，如果联轴器不对中，则转子的振动状态也立即发生变化一般振动幅值随着负荷的增加而升高；

h.轴承不对中包括偏角不对中和标高变化两种情况，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。由于轴承座的热膨胀不均匀而引起轴承的不对中，使转子的振动也要发生变化。但由于热传导的惯性，振动的变化在时间上要比负荷的改变滞后一段时间。

2、转子不平衡

不平衡是各种旋转机械中普遍存在的，引起转子不平衡的原因是多方面的:
a.转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差;

b.运行中联轴器相对位置的改变；

c.转子部件缺损，如:运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢、脱落；

d.转子受疲劳应力作用造成转子的零部件(如叶轮、叶片、围带、拉筋等)局部损坏、脱落，产生碎块飞出等。

不平衡转子的振动信号，其时间波形和频谱图一般具有如下典型特征:
a.原始时域波形的形状接近一个纯正弦波；

b.振动信号的频谱图中，谐波能量主要是集中在转子的工作频率(1X)上，即基频振动成分所占的比例很大，而其它倍频成分所占的比例相对较小；

c.在升降速过程中，当转速低于临界转速时，振幅随转速的增加而上升。当转速越过临界转速之后，振幅随转速的增加反而减小，并趋向于一个较小的稳定值。当转速等于或接近临界转速时，转子将会产生共振，此时的振幅具有最大峰值；

d.当工作转速一定时，振动的相位稳定;

e.转子的轴心轨迹图呈椭圆形;

f.转子的涡动特征为同步正进动;

g.纯静不平衡时支承转子的两个轴承同一方向的振动相位相同，而纯力偶不平衡时支承转子的两个轴承振动呈反相，即相位差180°。但实际转子一般既存在一定的静不平衡，又存在一定的力偶不平衡(即存在动不平衡)，此时支承转子的两个轴承同一方向振动相位差在0°~180°之间变化；

h.在外伸转子不平衡情况下可能会产生很大的轴向振动。在转子外伸端不平衡时，支承转子的两轴承的轴向振动相位相同；

i.介质不均匀结垢时，工频幅值和相位是缓慢变化的。