了解旋转机械的启动振动
定义：什么是启动振动？
启动振动 指的是 振动 旋转机械从静止加速到正常运行速度过程中的特性和行为。这包括预期特性和行为。 瞬态振动 当机器穿过 临界速度 以及启动阶段可能出现的任何异常振动现象，例如 热弓, 轴承不稳定或机械沉降。.
了解和监测启动振动对于机器安全运行至关重要，因为许多与振动相关的问题在启动时表现得最为明显，而启动瞬态可能是机械压力最大的运行阶段。.
典型的启动振动特性
正常启动振动过程
在一台运转正常的机器中，启动时的振动遵循可预测的模式：
初始阶段（0-20% 速度）
通过临界速度的加速
- 随着转速接近临界转速，振动幅度增大。
- 临界速度（共振）时的峰值振幅
- 当速度超过临界速度后，速度迅速下降。
- 180° 阶段 通过每个临界速度
- 如果在运行速度以下存在多个临界速度，则会出现多个峰值。
运行速度方法
- 振动逐渐稳定到稳态水平
- 主要成分为残余不平衡产生的 1× 分量
- 热稳定过程可能会导致在最初 30-60 分钟内出现逐渐变化
常见的启动振动问题
1. 热弓
热弓 这是初创公司最常见的振动问题：
- 症状： 初始加速阶段振动较大，随着机器升温逐渐减小。
- 原因： 不对称加热造成轴的暂时弯曲
- 频率： 1×同步
- 行为： 即使在低速滚动时也很高；随着达到热平衡而降低
- 解决方案 延长预热程序，齿轮转动
2. 过大的临界转速振动
- 症状： 当车辆经过临界速度时，振动峰值非常高。
- 原因： 贫穷的 减震, 不平衡度高，运行速度过于接近临界速度
- 风险： 每次启动过程中都可能对轴承和密封件造成损坏
- 解决方案 改善平衡性，提高关键区域的加速度，增加阻尼
3. 加速时摩擦
- 症状： 突发性不规则振动和次同步分量
- 原因： 间隙不足、临界转速过高、振动过大导致接触
- 风险： 热损伤、密封件损坏
- 解决方案 检查间隙，改善平衡，减缓加速
4. 启动过程中轴承不稳定
- 症状： 加速过程中产生的次同步振动
- 原因： 轴承尚未达到工作温度和最佳刚度/阻尼状态
- 行为： 轴承升温后可能会消失
- 解决方案 在全力加速前，先以中等速度进行充分的热身。
启动程序设计
优化加速度
加速度应根据机器特性进行调整：
慢速加速区
- 初始滚动速度（0-10%）： 对热弓或机械问题的检测速度非常慢。
- 低于第一关键点： 适中的升温速率
- 超越所有批评： 能更快地加速到运行速度
快速通行区
- 临界速度范围： 快速加速（在每个临界速度附近±15-20%）
- 典型费率： 2-5倍正常加速度
- 目的： 尽量缩短共振时间，限制振动幅度累积
持球点
- 热浸泡速度： 大型涡轮机保持在 30%、50%、70% 水平
- 期间： 每次保持10-30分钟
- 目的： 实现热稳定，降低热梯度
- 振动检查： 确认振动幅度在可接受范围内后再进行下一步操作。
监测和验收标准
实时监控
启动期间，监控：
- 整体振动水平： 任何速度下均不得超过报警限值。
- 轴承温度： 缓慢增长是可以接受的；快速增长则表明存在问题。
- 速度追踪： 确认机器加速平稳
- 相位角： 跟踪可能表明机械问题的意外变化
验收标准
- 临界速度峰值： 应与预测值±10-15%相符
- 峰值振幅： 不应超过设计限值（通常在设备规格中定义）
- 稳态振动： 热稳定化后应达到可接受的水平
- 重复性： 连续成立的初创公司应该表现出一致的行为
排除启动异常振动故障
初始振动强度高
可能的原因：
- 先前运行或停机造成的热弯曲
- 机械弓或弯杆
- 轴承问题（磨损、错位）
- 松动或机械缺陷
热身期间振动加剧
可能的原因：
- 由不对称加热引起的热弓
- 热生长影响排列
- 轴承间隙随温度变化
- 热膨胀导致间隙闭合，进而产生摩擦。
加速过程中的不规则振动
可能的原因：
- 摩擦或间歇性接触
- 松动部件沉降或移位
- 耦合问题
- 可变轴承性能
文件和基线数据
初始调试
建立基线启动振动特征：
周期性比较
- 将当前启动情况与基准情况进行比较
- 观察关键转速位置的变化（表明机械结构发生了变化）。
- 跟踪峰值振幅的变化（指示不平衡或阻尼变化）
- 监测基线中不存在的新振动成分。
启动振动分析能够提供关于机器健康状况的可靠信息，是对稳态监测的补充。许多潜在问题在启动过程中表现得最为明显，因此，启动振动趋势分析是关键旋转设备进行预测性维护的重要工具。.
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