工程师指南 | 故障诊断与排除 第四期

第四期 故障诊断与排除

普卢福激光对中仪具有孔对中功能，是内燃机、往复式压缩机和泵的维修和调整的理想系统。这个系统专门开发用于燃气轮机和蒸汽轮机精确对中机器内部元件如轴承套圈、隔板、内壳和外壳等的精确对中。普卢福激光对中仪还具有精确测量直线度、平面度、水平度、平行度和垂直度。

故障诊断与排除

1.联轴器应变与轴扰度

新读数与采取的措施不一致

无论是使用千分表还是使用激光系统进行对中时，有时候对中调整之后的读数与采取的校正措施不一致。一种可能性是联轴器应力造成轴、机器避震脚或底座弯曲。这是经常发生的现象，尤其对于具有前“稳定”支脚的 泵组上，如下图所示。

在这种应用中，弹性联轴器元件在径向的刚性较大，会影响对中测量。这 种情况下，我们建议拆下联轴器元件，使实测对中不受此类外力的影响。
如果不进行调整，诸如上述因素的最后效果就是新对中状态不仅是错误 的，而且往往与所需的对中校正背道而驰。
极端情况下，新对中后的机器引起的联轴器应力会造成工作期间的轴弯 曲。大多数情况下，这种弯曲极小，但足以影响测得的轴旋转轴线。

下图所示为潜在的问题。

2.机器故障的原因

联轴器可接受失中？

一个经常被问及的问题是：“…机器配有允许适当失中的弹性联轴器时， 为什么还要进行对中？”
经验可能会与联轴器制造商推荐的最大失中完全相反。事实证据表明，多 达 50%的机器故障可归因于不正确的轴对中。

弹性联轴器在设计上确实允许适当失中，典型情况下允许高达 10 mm 或更 严重的轴径向偏移，但是，由于失中时会在连接处产生反作用力，从而导 致施加在轴、乃至轴承和密封上的负载大幅度增加。例如，对于 445 mm 液压联轴器，其设计指标为在 600 rpm 时的最大径向偏差为 6 mm，会产 生 1.2 kN/mm 径向偏差的反作用力。

3.抗磨损轴承

轴承属于精密制造部件，其设计是在清洁润滑以及恒定但受限的温度下工 作。制造精度为 0.005 mm 的部件：
? 在失中造成温度升高时，不能长时间工作。? 不能承受机械密封失效引起的污染，这种情况可能会导致灰尘、砂砾、 金属元素或其他物体进入。? 其制造目的不是在失中环境下长时间工作，此时会在精心加工和珩磨的 部件上产生轴向冲击负载。
除了失中本身对轴承造成损害外，当机械密封失效时，还必须从轴组件上 拆下轴承，然后重新安装但大多数情况是更换。拆除和重新安装本身就会 损害轴承。大多数泵制造商和维修人员建议在维修损坏的泵时，无论轴承 的表面状况如何，都应该更换轴承，因为很容易遗漏轴承的轻微损坏，这 些损坏在重新安装之后会逐渐恶化。

4.机械密封

当轴失中时，由于轴负载的原因，密封磨损会增大。泵密封件属于高成本 项目，花费往往高达泵的总成本的三分之一。安装不良和过大的轴失中将 大大缩短密封寿命。制造商通过引入集装式密封，在现场只需要很少或不 需要组装，解决了安装施工不良的问题。但是，密封具有精密铣削和珩磨 的组件，抛光精度达到 2 μm (0.002 mm)。它们不能承受较差的对中条 件、表面摩擦、温度升高，并且污染物进入会很快损坏昂贵的组件。密封 失效往往是灾难性的，很少或根本没有预警。最终造成工厂停工、密封更 换成本、泵维修成本和轴承更换，从而使失中引发的密封失效成为昂贵且 不必要的问题。

5.机械振动

失中造成机械振动增大。高振动会造成机械部件疲劳，进而导致机器过早 发生故障。

6.精准轴对中的累积优势

采取良好的轴对中实践所带来的好处，首先是提高机器使用寿命，从而确 保生产需要时的工厂可用性。精准对中的机械将达到以下效果：
? 提高工厂运营寿命和可靠性 ? 降低零备件消耗的成本，例如密封和轴承 ? 降低维护人工成本 ? 提高工厂可用性 ? 降低设备故障造成的生产损失 ? 降低对备用设备的要求 ? 提高工厂运营安全性 ? 降低工厂的能耗成本 ? 在生产需要时“推高”工厂运营极限 ? 凭借更好运营实践和效果，获得更优的工厂保险费率

失中征兆

对于正在运转的机械，有时候并不容易检测失中。轴与轴之间传递的径向 力很难从外部测量。利用振动分析和红外成像，有可能识别主要的失中征兆，例如径向和轴向的高振动读数，或者机器外壳的异常温度。如果没有 此类仪器，也有可能识别次发性机器问题，这些现象说明可能存在轴对中 不准确。
? 底座螺栓松动或断裂

? 垫片或销子松动

? 轴承密封处油泄漏太大

? 联轴器螺栓松动或断裂

? 部分弹性联轴设计在失中条件下温度较高。如果联轴器具有弹性元件， 检查联轴器罩内是否有橡胶粉末

? 相似的设备振动较小或者工作寿命较长

? 联轴器故障频发或者磨损较快。

? 联轴器保护罩内的润滑脂或油过多。? 轴在接近内置轴承或联轴器轮毂处附近断裂。
良好的轴对中实践应是旋转机器维护的关键策略。正确对中的机器是工厂 的可靠资产，在需要时随时可用，并且需要的计划(及计划外)维护较少。在下文中，我们将回顾一些具体的案例，展示轴对中如何为运营工厂带来 巨大的成本优势。在本手册的下一部分，将回顾轴对中的各种方法，可用 于实现已安装机械的良好对中。