旋转机械类型及不平衡故障探讨
摘要：旋转机械故障产生机理复杂,故障特征难以捕捉。其故障大致分为机身部分的故
障、往复运动部件的故障、旋转部件的故障等等。本文通过浅要的分析总结一些常见故障类型。主要分析了转子不平衡故障，并对其进行了探讨。为旋转机械的故障诊断分析提供了有实用价值的方法,具有一定的工程应用意义。
关键词：旋转机械；不平衡
引言
随着社会经济的快速发展，多种多样的机械设备也各领域中得到广泛应用，与此同时，在改革深入与市场竞争的趋势下，旋转机械设备的使用效率问题也开始受到人们的重视，因此对于旋转机械设备的振动故障探讨工作研究也是有着相当迫切需求的。
1.旋转机械的故障及分类
旋转式机械的主要组成部分是转轴组件，又称转子系统，它包括转子、轴承、支座及密封装置等部分。由于转子类型及振动性质的不同，其产生故障的原因，机理及振动特征各不相同。
旋转机械主要故障种类有：转子不平衡、转子不对中、转子弯曲、油膜涡动和油膜振荡；旋转机械常见的故障还有转子与静止部件发生摩擦引起的故障、密封和间隙动力失稳引起的故障、转轴具有横向裂纹引起的故障等等。
1.1转子不平衡产生原因
在旋转机械中，若转子的质心与旋转轴不重合，就存在不平衡。转子不平衡包括转了系统的质量偏心及转子部件出现缺损。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的，称此为初始不平衡。
转了部件的缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用使转子的零部件(如叶轮、叶片等)局部损坏、脱落、碎块飞出，从而造成新的转了不平衡。转子质量偏心和转子部件缺损是两种不同的故障但其不平衡振动机理却有共同之处。
1.2转子不平衡的振动特征
转子不平衡故障的主要振动特征为：频谱图中，谐波能量集中于基频；振动的时域波形为正弦波；当工作转速一定时，相位稳定；转子的轴心轨迹为椭圆；转子的进动特征为同步正进动；转子振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感，振动幅值与转速的平
方成正比，而与负荷大小无关；当转速大于第一临界转速后，转速上升，振幅趋向于一个较小的稳定值。当转速接近第一临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值；不平衡故障主要有静不平衡和动不平衡两种。对于静不平衡，其振动方向主要反映在径向，与轴向振动无关，转子两端轴承同一方向的径向振动为同相。
1.3平衡方式的确定
选择转子的平衡方式，是一个关键问题。其选择有这样一个原则：只要满足于转子平衡后用途需要的前提下，能做静平衡的，则不要做动平衡，能做动平衡的，则不要做静动平衡。原因很简单，静平衡要比动平衡容易做，省时、省力、省费用。 如图1所示不平衡的示意图
1.4不平衡的故障检测
常见的方法有直观检测、温度监测、振动监测、噪声谱分析等；
直观检测是操作人员通过耳听、眼看、凭借经验判断设备的故障随着机械系统自动化程度的提高，该方法已不能满足现代故障诊断的要求。
温度监测是利川各类温度传感器来测量轴承、电机和齿轮箱等装置的表面和内部温度，为查找故障部位提供信息。该方法属于数据采集功能，为状态监测和故障诊断提供基础。
噪声谱分析旋转机械发生故障的主要特征是机器伴有异常的振动和噪声，因此振动监测和噪声潜分析成为旋转机械系统状态监测的重要手段和方法，振动监测主要是利用机器表面的振动信号来诊断电机、轴承等的运行状态，如果出现故障，其振动的振幅、频率等都会发生变化，通过对从振动传感器得到的振动信号进行频谱分析来确定故障类型及状态噪声谱分析是通过声波仪对系统某部件噪声信号频中的谐波幅值变化规律进行分析，识别和判断部件的磨，清况等故障。该方法能够对部件的磨损情况实现状态监测并确定故障部位由于环境噪声干扰大、机械工况的变化会导致其信号的非平稳性、缺少性能可靠的传感器等原因，这两种方法在实时监测方面的应用需要进一步研究。.
2.结语
分析故障诊断技术是随着现代科学技术的发展而发展起来的个新的领域，是系统安个性、可靠性的重要保障技术，直接关系到礼会效益和经济效益。故障诊断的力法多种多样，各有其优缺点，只有针对小的故障类型选择适合的故障诊断力法，才能及时、快速、准确地排除故障，确保系统的正常运行。
近些年来，由于计算机技术、信号处理、人工智能、模式识别技术的发展，促进了故障诊断技术的发展，同时将几种诊断力法集成的故障诊断体系也取得很大发展。故障诊断是实用性很强的技术，只有在实际应用巾才能体现它的价值。日前在理论侧日石力而虽有小少进展，但在过程实践中真正成功应用的实例还较少。因此，如何将先进的故障诊断理论与力法用到实际巾去还有待深入研究。
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