33、基于模型的振动测量故障识别方法研究

基于模型的振动测量故障识别方法研究

1. 研究背景与目的

在旋转机械的运行过程中，获取不同转速、不同方向下的振动数据并非总能实现，特别是对于那些在恒定转速下连续运行的机器。本文聚焦于矿业中使用的大功率鼓风机，旨在通过检测和识别其正常运行时同时存在的故障，对该机器的转子 - 轴系统的当前状态进行评估。

可能出现的故障类型包括：
- 鼓风机悬伸转子的静态和动态不平衡；
- 驱动电机转子的静态不平衡；
- 轴段的平行和角度不对中；
- 联轴器的内部各向异性；
- 鼓风机工作介质的过度脉动，导致整个转子 - 轴系统产生额外振动。

这些故障的识别将基于在稳态、额定机器运行条件下记录的轴承座横向振动的当前测量值。

2. 鼓风机转子 - 轴系统建模

2.1 系统结构

研究对象是一台重型工业鼓风机，由两台功率各为 3.55 MW 的异步电动机串联驱动，额定转速为 992 rpm。其转子 - 轴系统的驱动轴通过两个由中间轴互连的薄片联轴器 C1 和 C2 由电机驱动，电机之间通过两个薄片联轴器 C3 和 C4 相互连接。鼓风机转子外径为 4.6 m，总质量是驱动轴质量的 5.74 倍。驱动轴悬挂在两个相距 0.81 m 的油膜轴承 #1 和 #2 上，支撑两个电机转子的滚动轴承 #3 - #4 和 #5 - #6 的跨度均为 1.76 m。

2.2 可能的故障

考虑到鼓风机整个驱动系统的结构以及机器状态的日常监测结果，最可能影响它的故障有：
- 鼓风机转子的静态和动态不平衡；
- 两个驱动电机转子的静态不平衡；