转子裂纹的振动机理及特点

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一般特点   

裂纹的出现，说明在转子裂纹区存在轴向的拉应力，在拉应力的作用下，转子弯曲。裂纹的出现使得转子的横向刚度降低，也会引起弯曲。这种弯曲必然导致平衡状态的恶化。因转子裂纹引起的振动具有以下的特点：

1. 晃度

转子裂纹将使转子在低速下的晃度增大。晃度的变化可以从两方面比较：

  · 与以往晃度的比较；

  · 停机时的晃度与启动时的晃度比较。

在进行这种比较时，最好用晃度的转频值（1X的幅值和相位）比较。通过相位可以判断弯曲的方向。

2. 基频 (1X) 振动

转子裂纹将使转子的振动增大。这种变化也可以从两方面进行比较：

  · 工作转速的振动。转子裂纹振动增大的时间持续得比较长。如果振动在数天、数周、数月逐渐增加，则表明有正在扩大的裂纹。

  · 临界转速的振动。转子裂纹引起的振动变化在经过一阶临界转速时的反映更为明显。

3. 2X振动

转子裂纹引起转子刚度的不对称，引起2X振动。

4. 高次谐波

转子存在裂纹时，视其挠度方向使横向裂纹张开（受拉力情况）或闭合（受压力情况）。转轴在裂纹张开时刚度小，闭合时刚度大，使转子的刚度呈现非线性，出现高次谐波 (2X、3X、4X…) 振动。

5. 热弯曲

裂纹影响到转子的热传导，引起转子的热弯曲。表现为振动随负荷而增大。

6. 对平衡的不正常反应

这种不正常表现在：

  · 由于裂纹的逐渐扩展，转子的弯曲在逐渐发展，即使通过一次平衡可以使振动有所改善，但过一段时间振动又会增大，又需要再进行平衡。

  · 当裂纹发展加速时，可能带来平衡结果与预期的结果偏离较大，使平衡难以奏效。

裂纹的不同阶段  

转子的裂纹有一个发生和发展的过程，由量变引起质变，在不同阶段表现的振动特点是不同的。转子裂纹的发展大体可以分为三个阶段：

1. 早期

裂纹刚刚出现的阶段。由于深度较浅，尚不足以影响到转子的弯曲，因而振动的变化并不明显。有的机组运行过程中并没有观察到异常，但在检修中发现了裂纹，原因就在于此。

2. 中期

裂纹已经发展到一定深度，转子出现弯曲。这个阶段有以下特点：

  · 转子的挠度不断增大。如果安装有轴振测点，可以从轴振在低速下的晃度值观察到这种变化。另外，也可以从联轴器的瓢偏反映出来。

  · 由于转子弯曲，经常需要进行平衡。

  · 裂纹大体沿一个方向发展，转子朝一个方向弯曲，这样历次平衡的方向也是接近的。

  · 裂纹发展相对比较缓慢，每次平衡后机组可以维持一段时间的运行。过一段时间振动又会增大，又需要再进行平衡。

3. 后期

裂纹已经比较深，而且发展速度加快。这个阶段有以下特点：

  · 当裂纹加速发展时，即便在很短时间转子的平衡状态也会发生变化。如果在这种情况下进行平衡，平衡结果与预期的结果可能偏离较大。

  · 裂纹的发展已经影响到转子的热传导，引起热弯曲。表现为振动随负荷而增大。

  · 电网冲击、变动负荷可以加速裂纹的发展。

来源：因联智慧诊断微信公众号（ID：gh_7bfa6a26e890）