【摘要】：在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中,為了減少能量損失,提高效率和經(jīng)濟(jì)性,機(jī)組軸系密封處,轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙通�？刂频帽容^小,在機(jī)組運(yùn)行中,一旦遇到某些故障,就會(huì)使軸系振動(dòng)增大,以至發(fā)生碰摩；因此轉(zhuǎn)子在正常使用條件下如果發(fā)生了碰摩,一般都是由于轉(zhuǎn)子發(fā)生其它故障引起的,也就是說(shuō)碰摩故障一般都會(huì)伴隨著其它故障,是兩種以上故障發(fā)生耦合,是多種激勵(lì)引起的振動(dòng)合成,但無(wú)論任何振動(dòng)都與轉(zhuǎn)子所受的力和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)剛度有關(guān)；而碰摩一旦發(fā)生,系統(tǒng)將會(huì)受到的兩種力,第一種是在轉(zhuǎn)子與靜子剛剛接觸時(shí),動(dòng)靜件都會(huì)受到一個(gè)沖擊力,沖擊力引起局部變形和反彈運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生沖擊振動(dòng),而第二種是在動(dòng)靜件接觸時(shí)受到法向碰摩力和切向碰摩力,這種力則產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)；同時(shí)碰摩也能改變系統(tǒng)的剛度,從而造成系統(tǒng)臨界頻率的改變,碰摩這種引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)力和動(dòng)態(tài)剛度的變化使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為非常復(fù)雜,因此我們依據(jù)幅頻特性和相頻特性曲線研究了碰摩對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響,但如果轉(zhuǎn)子系統(tǒng)要產(chǎn)生分頻振動(dòng),則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須達(dá)到一定的要求才行,為實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)速的碰摩故障診斷起到一定的作用。 正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩通常是由不平衡、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)和汕膜振動(dòng)等故障所引發(fā)的二次故障,而不平衡振動(dòng)是所有轉(zhuǎn)子系統(tǒng)必然存在的,因此我們首先分析了在不平衡質(zhì)量的影響下,轉(zhuǎn)子與定子之間的全周碰摩的振動(dòng)情況,通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)的研究,引入了判斷碰摩不穩(wěn)定的摩擦因子,我們得出在不平衡力的作用下轉(zhuǎn)子正進(jìn)動(dòng)全周碰摩與反進(jìn)動(dòng)全周碰摩的邊界條件,為避免反向全周碰摩提供了依據(jù),同時(shí)也證明了在轉(zhuǎn)子與定子之間如果存在潤(rùn)滑介質(zhì),則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一般不會(huì)發(fā)生反向振動(dòng)。其次針對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下,由油膜振動(dòng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)下的轉(zhuǎn)子碰摩故障問(wèn)題,建立了含不平衡-流體振動(dòng)-碰摩耦合轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型和不平衡-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)-碰摩的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,得出其故障耦合機(jī)理,提取油膜振動(dòng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)下的碰摩故障特征,利用軸心軌跡圖、頻譜圖、三維瀑布圖等方法,重點(diǎn)討論轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其信號(hào)的影響。 通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究我們得出碰摩能夠減小油膜振動(dòng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)的作用,而對(duì)于油膜引起的碰摩,振動(dòng)沒有方向,而由松動(dòng)引起的碰摩振動(dòng)則具有明顯的方向性。同時(shí)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增大,碰摩程度的增加,系統(tǒng)只出現(xiàn)同步振動(dòng),分頻只有當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定要求時(shí)才會(huì)出現(xiàn),而對(duì)于高頻振動(dòng)則很少出現(xiàn),而且振動(dòng)幅值比同步振動(dòng)小得多。 由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩故障是隨機(jī)的,具有瞬時(shí)性,只通過(guò)FFT變化很難進(jìn)行判斷,因此采用了小波分析方法,然而如果只用小波分解來(lái)診斷故障,計(jì)算量大,有時(shí)會(huì)有一定的難度,因此我們首先通過(guò)FFT進(jìn)行頻率診斷,然后再利用小波分解進(jìn)行碰摩故障的識(shí)別,可以大大縮短診斷的計(jì)算量和工作時(shí)間,為實(shí)際生產(chǎn)中識(shí)別二次碰摩耦合故障提供了有效方法。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH165.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696808