轴系类设备不对中故障详解

NO.1 平行不对中

平行不对中是指两轴的轴线平行，但不相交，平行不对中会在每个轴的耦合端产生剪切和弯曲力矩。

频谱图

特征：

• 径向2X波峰，径向1X低幅波峰（垂直或水平方向上）；

• 如果不对中轴的中心线平行但不共线，这样的不对中称为平行不对中（或相离不对中）；

• 平行不对中在各个轴的联结端产生剪切应力和弯曲变形；

• 联轴器两端的轴承，会在径向（垂直和水平方向）上产生高强度的1X和 2X振动。在多数情况下，2X处的幅度要高于1X；

• 对于单纯的平行不对中，轴向上1X和2X处的振幅都很小；

• 沿联轴器检测到振动在轴向和径向上异相，且轴向上的相位差为180°。

NO.2 角度不对中

不对中的两个轴相交于一点但相互不平行，这种不对中称为角度不对中。

频谱图

特征：

• 径向1X波峰，轴向2X低幅波峰，径向1X低幅波峰；

• 不对中的两个轴相交于一点但互相不平衡，这样的不对中称为轴线角度不对中。轴线角度不对中会在轴上产生一个弯曲作用，在频谱上显示为高强度的1X振动和在两端的轴承上的少量轴向2X振动。还会有相当强的径向（水平和垂直方向上）1X和2X振动，但是这些振动频谱都是相同的；

• 振动在轴向上相位差为180°，而径向上同相。

诊断实例

某厂一台透平压缩机组整体布置如下图所示。机组年度检修时，除正常检查、调整工作外，还更换了连接压缩机高压缸和低压缸之间的联轴器的连接螺栓，对轴系的转子对中情况进行了调整。

机组布置示意图

启动机组时，透平和压缩机低压缸运行正常，而压缩机高压缸振动较大，但在允许范围内。机组运行一周后压缩机高压缸振动突然加剧，测点4、5的径向振动增大，其中测点5振动值增加两倍，测点6的轴向振动加大，透平和压缩机低压缸的振动无明显变化。机组运行两周后，高压缸测点5的振动值又突然增加一倍，超过设计允许值，危及生产。如下图：

异常振动特征

主要振动特征：

• 连接压缩机高、低压缸之间的联轴器两端振动较大；
  

• 测点5的振动波形畸变为基频与倍频的叠加波，频谱中2X频谐波具有较大峰值；

• 轴心轨迹为双椭圆复合轨迹；

• 轴向振动较大。

诊断意见：

压缩机高低压缸间转子对中不良，联轴器发生故障，必须紧急停机检修。

生产验证：

检修人员根据诊断结论，重点对机组联轴器局部解体检查发现，连接压缩机高压缸与低压缸之间的联轴器（半刚性联轴器）固定法兰与内齿套的连接螺栓已断掉三只。复查转子对中情况，发现对中严重超差。同时发现由于连接螺栓的机械加工和热处理工艺不符合要求，且热处理后未进行正火处理，螺栓在拉应力作用下脆性断裂。根据诊断意见及分析检查结果，重新对中找正高压缸转子，并换上符合技术要求的连接螺栓，重新启动后机组运行正常，避免了一次恶性事故。