本文的內(nèi)容是關(guān)于聯(lián)軸器缺陷引起的振動(dòng)故障分析，非常實(shí)用的基礎(chǔ)知識(shí)，希望對(duì)你的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。
聯(lián)軸器主要用來(lái)將多根轉(zhuǎn)子連接起來(lái)，形成一根光滑軸系，傳遞扭矩和軸向力等。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的聯(lián)軸器有齒式、半撓性和剛性三種。
齒式聯(lián)軸器主要用于小型機(jī)組，允許兩轉(zhuǎn)子中心有 偏差。
半撓性聯(lián)軸器主要用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的連接，可以適當(dāng)補(bǔ)償聯(lián)軸器兩側(cè)軸承由于低壓缸抽真空、發(fā)電機(jī)充氫、軸承座溫差等因素所引起的轉(zhuǎn)子重心變化。
剛性聯(lián)軸器主要用于大型機(jī)組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，傳遞扭矩大。
1齒式聯(lián)軸器缺陷引發(fā)的振動(dòng)故障分析
齒式聯(lián)軸器的典型結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。兩端齒輪用熱套并加鍵的方法固定在軸端上，套筒兩邊的內(nèi)齒分別與兩端齒輪相嚙合，帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。
在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，外套筒徑向位置由齒尖間隙。齒式聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)后，齒輪會(huì)因磨損而產(chǎn)生齒厚和齒隙不均、齒面接觸不良等缺陷，傳遞扭矩過(guò)程套筒有可能偏向一側(cè)，從而產(chǎn)生偏心和不平衡力。齒套徑向位置還與機(jī)組所帶負(fù)荷有關(guān)。負(fù)荷改變后，傳遞扭矩改變，齒輪嚙合位置改變，齒套徑向位置和轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)將有可能因此而改變。
對(duì)聯(lián)軸器兩側(cè)軸承而言，該缺陷產(chǎn)生的振動(dòng)為同相。在機(jī)組并（解）列、加（減）負(fù)荷過(guò)程中，振動(dòng)有可能會(huì)發(fā)生突變。齒牙磨損后， 好的方法就是 換聯(lián)軸器。當(dāng)條件不具備時(shí)，也可在外套上嘗試加平衡配重，補(bǔ)償由于外套偏向一側(cè)所引起的不平衡力。實(shí)踐證明，這種補(bǔ)償方法在很多情況下是的，可以讓機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。
某電廠1臺(tái)6MW小型汽輪機(jī)已運(yùn)行二十。1號(hào)、2號(hào)軸承為汽輪機(jī)兩端軸承，3號(hào)、4號(hào)軸承為發(fā)電機(jī)兩端軸承。 近一年多來(lái)，振動(dòng)和噪聲逐漸增大。過(guò)大振動(dòng)突出反映在1號(hào)~3號(hào)軸承垂直和水平振動(dòng)幾乎同步發(fā)生變化。
表4-4給出了大、小負(fù)荷兩種工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)。從表中可以看出：
低負(fù)荷下振動(dòng)較大，帶負(fù)荷過(guò)程中振動(dòng)又發(fā)生了較大變化；
在兩種工況下，雖然振動(dòng)幅值發(fā)生了變化，但是1號(hào)~3號(hào)軸承振動(dòng)相位變化不大；
帶負(fù)荷過(guò)程中，2號(hào)、3號(hào)軸承垂直（水平）振動(dòng)變化量的角度相同。初步分析，振動(dòng)是由于聯(lián)軸器磨損引起的。轉(zhuǎn)速降至500r/min后，特意監(jiān)聽(tīng)聯(lián)軸器附近聲音，可以清楚地聽(tīng)到齒輪嚙合不平穩(wěn)所發(fā)出的噪聲。
大修中對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)齒面磨損較嚴(yán)重，齒隙明顯偏大。據(jù)此 換了齒式聯(lián)軸器。大修后啟動(dòng)，不僅2號(hào)、3號(hào)軸承振動(dòng)減小，1號(hào)軸承振動(dòng)也明顯減小。
2剛性聯(lián)軸器缺陷引發(fā)的振動(dòng)故障分析
齒式和半撓性聯(lián)軸器可在 范圍內(nèi)補(bǔ)償轉(zhuǎn)子中心的變化，而剛性聯(lián)軸器對(duì)轉(zhuǎn)子同心度的要求較高。剛性聯(lián)軸器缺陷引起的振動(dòng)主要發(fā)生在聯(lián)軸器兩側(cè)軸承上，可以分為以下幾種情況：
聯(lián)軸器瓢偏
如圖4-10所示，當(dāng)聯(lián)軸器端面與軸中心線不垂直時(shí)，螺絲擰緊后，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生變形，軸頸處出現(xiàn)較大晃度。距離聯(lián)軸器越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)子晃度越大。轉(zhuǎn)子撓曲變形不僅會(huì)產(chǎn)生較大的激振力，還會(huì)破壞動(dòng)靜間隙，導(dǎo)致軸承烏金或者汽封等處產(chǎn)生摩擦。
聯(lián)軸器張口或高低差過(guò)大導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸晃度大
一臺(tái)50MW汽輪機(jī)大修前振動(dòng)較好，通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)各點(diǎn)振動(dòng)小于80µm。大修后 次開(kāi)機(jī)時(shí)，1號(hào)軸瓦過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)高達(dá)240µm，被迫打閘停機(jī)。初步認(rèn)為是平衡問(wèn)題。在末級(jí)葉輪上加重1.3kg后，機(jī)組沖過(guò)臨界轉(zhuǎn)速。但在3000r/min轉(zhuǎn)速下振動(dòng)明顯增大，2號(hào)軸瓦達(dá)到105µm，而且1號(hào)軸瓦振動(dòng)不穩(wěn)定。揭開(kāi)前箱檢查，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)主軸與主油泵短軸連接聯(lián)軸器晃度達(dá)0.4mm。校正缺陷并去掉所加平衡塊后，振動(dòng)正常。過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，振動(dòng)小于100µm，定速下振動(dòng)小于30µm。
某臺(tái)125MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用波紋節(jié)相連。大修前，過(guò)臨界 大振動(dòng)為56µm，大修后變?yōu)?20µm。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大修中發(fā)電機(jī)重套了后對(duì)輪。進(jìn)一步檢查勵(lì)發(fā)對(duì)輪，發(fā)現(xiàn)前對(duì)輪晃度為1.6mm，后對(duì)輪晃度為1.4mm，勵(lì)磁機(jī)軸頸跳動(dòng)為1.2mm。消缺后開(kāi)機(jī)，振動(dòng)明顯減小。
某臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷后再次開(kāi)機(jī)時(shí)，勵(lì)磁機(jī)振動(dòng)達(dá)到56µm，較甩負(fù)荷前明顯增大。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸晃度為0.42mm，而甩負(fù)荷前軸頸晃度只有0.08mm。檢修中對(duì)軸頸晃度大的缺陷進(jìn)行了處理。檢修后開(kāi)機(jī)時(shí)，軸承振動(dòng)減小為32µm。
早期的國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，如圖4-11所示，中壓和低壓轉(zhuǎn)子之間有一段跨距為4m、壁厚為0.04m的空心軸，又稱接長(zhǎng)軸。該軸段剛性較差，在運(yùn)行中晃動(dòng)很大，容易引起3號(hào)、4號(hào)軸承振動(dòng)超標(biāo)，已經(jīng)成為這類機(jī)組的通病。該型機(jī)組在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格防止接長(zhǎng)軸承受沖擊扭矩如甩負(fù)荷、非同期并網(wǎng)等，檢修中應(yīng)盡可能減小接長(zhǎng)軸與轉(zhuǎn)子對(duì)輪組裝后的晃動(dòng)和瓢偏值。
聯(lián)軸器螺栓連接緊力不同
這種缺陷對(duì)振動(dòng)的影響和聯(lián)軸器票偏相同。檢修后，通過(guò)調(diào)整螺栓連接緊力來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子晃度的做法是不可取的。
聯(lián)軸器偏心
其產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)理猶如偏心輪激振。當(dāng)偏心超過(guò) 程度后，引起的振動(dòng)會(huì) 大。
上述幾種情況都會(huì)誘發(fā)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)。低轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)軸晃度值可以比較好地反映聯(lián)軸器上述缺陷情況。一般而言，當(dāng)?shù)娃D(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)軸晃度值大于50µm， 引起重視。
