配合过盈不足电机转子热套机的故障机理与诊断

配合过盈不足电机转子热套机的故障机理与诊断

高速旋转机械转子的叶轮、轴套等旋转体通常是采用热压合作的方式安装在转轴上，其合作面要求为过盈合作。当过盈量缺乏而发作松动时，转子在高速运转中因为动挠度以及交变激振力的效果，转轴资料内部以及转轴与旋转体合作面之间会发作摩擦而影响转子的稳定性。

一、电机转子热套机振荡机理

高速运转的转子，假如一旦叶轮、轴套等旋转体与合作面之间的合作过盈量缺乏，当转子因为质量不平衡或曲折等原因挠度增大时，转轴与旋转体合作面之间将产生相对滑动，如图1所示。转轴凸面在纵向伸长，合作面就遭到剪切力T的效果，圆盘对转轴的摩擦力的方向朝内；转轴凹面的摩擦力方向朝外，摩擦力构成两个力偶，力偶矩以M t表示。

将力偶矩转化为效果于轴心的等效横向力Fp，则Fp的方向与转轴圆盘中心的位移方向相反。因为摩擦力的大小与合作面的正压力成正比，转轴曲率正比于挠度，因而相对滑动速度正比于该处的相对速度x。转子在频率为ω的简谐搅扰力效果下，速度为摩擦力为非线性时，转子的运动方程为式中F—摩擦力。

由非线性振荡的特点可知，转子系统受搅扰力效果时，有低频谐波及高频谐波响应。

另一方面，转轴受力时，对于抱负资料，应力σ与应变ε之间呈线性关系。可是，因为实在资料分子间有内摩擦存在，在加载、卸载过程中，应变总是稍稍滞后于应力，构成迟滞曲线，如图2所示。如某点1经A1, B2点，卸载并逆向加载达A2点时，应力为零，但应变还有一定值，只有当反向加载到达B1点时，应变才等于零。

假定一个转子的轴承中心为O，轴的中心为O′，当轴作稳态滚动时，其轴心的O′涡动轨迹为一圆，设δ=OO′为其半径，Ω为OO′的旋转角速度（即轴的进动角速度），ω为轴相对于OO′的角速度。

当转子曲折绕反转轴心线反转时的涡动频率Ω与其滚动频率ω不相等时，转轴因为内摩擦效果，应变滞后于应力的改变，其弹性力的分力Pt＝Psinα，使转子的涡动速度加重促进转子运动失稳，转子失稳的涡动频率Ωt为式中ωn—转子的固有频率；Cc—外阻尼系数；Ci—内阻尼系数。

因为Ωt＜0是不会出现的，所以转子失稳时只能是正进动。

二、电机转子热套机确诊方法

转子热套合作过盈缺乏的确诊依据如表1和表2所示。

表1 转子热套合作过盈缺乏振荡症兆

表2 转子热套合作过盈缺乏的振荡灵敏参数

三、电机转子热套机故障原因与对策

转子热套合作过盈缺乏的故障原因与治理办法见表3。

表3 转子热套合作过盈缺乏的故障原因与治理办法

四、电机转子热套机确诊实例

例1：某压缩机年度大检修时，替换新转子后，在正常工作条件下运转时，各项工艺参数与检修前相同，但轴振荡的振幅逐渐增大，终究到达规划值的三倍左右，机组处于临界状态运转。

压缩机发作异常振荡时，转子两端轴承处的径向振荡较大，振荡信号的时域波形及频谱如图3所示，其相位不稳定，轴心轨迹波动较大；若降低工作转速，异常振荡明显减低。

确诊意见：根据压缩机发作异常振荡的现象和规律，初步怀疑是因为转子热套合作件过盈缺乏形成的。

因为是新替换的转子，若真的发作了过盈缺乏故障，处理比较困难，为慎重期间，有必要排除其他的要素的影响。首先排除不平衡的可能性，检查转子动平衡记录和合格证，对照频谱图，能够排除这个要素的影响。对照频谱图和振荡特征，参考工艺参数改变状况，又逐项排除了其他原因，终究承认振荡是因为转子的制作缺点，叶轮与转轴合作面过盈缺乏形成的，需停机拆开转子处理。

生产验证：停机后检查转子动平衡，未发现问题。进一步拆开转子，发现叶轮能够很容易地从转轴上拆开下来，然后证明了转轴与叶轮合作面过盈量缺乏。替换合格的转子后，在原先的工艺条件下机组运转正常。

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