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摘 要：本文简要介绍了升速曲线的概念。结合炼钢一次除尘风机、制氧机组空压机的振动诊断实例，阐述了升速曲线在旋转设备故障诊断，以及在转子动平衡中的应用。
关健词：升速曲线；转子；动平衡；临界转速
中图分类号：TH 165.3 文献标识码：B
升速曲线是旋转设备在启动过程中，由静止升至额定转速时的振动幅值和转速之间的关系曲线。在旋转设备故障诊断中，升速曲线有着广泛的应用。下面结合实例加以说明。
一、炼钢一次除尘风机振动故障诊断
炼钢一次除尘风机出现振动故障，多因生产过程中产生的烟气、粉尘发生物理和化学反应，在叶轮上形成积垢，引起风机转子不平衡造成的。处理这类故障，通常只需先清理转子叶片上的积垢，再进行动平衡，就能达到较为理想的效果。
我公司二炼钢一次除尘1#风机自投产以来一直达不到额定转速，且频繁出现异常振动。按常规办法清理积垢和动平衡后，虽然振动故障一时得以消除，但稳定运行时间很短，一般1周左右就需停机检修，更换转子。
为查找故障原因，彻底解决风机存在的隐患，我们对转子的升速曲线作了分析。图1是该台风机转子的升速曲线，一阶临界转速大约为1000r/min，且与二阶临界转速相当接近。为避开临界转速，不得不降速运行，大约在1300r/min左右（额定转速为1 450r/min），风机效率大大降低。即使如此，风机仍运行在曲线的一阶陡峭段，靠近一阶临界区。由此可以看出，是该风机在设计、制造上存在的严重缺陷导致该台风机达不到额定转速。为此委托专业厂家对风机转子重新设计改造后，风机运行较为稳定，停机检修周期延长，动平衡次数大为减少。
二、转子动平衡
一般认为，当工作转速n<0.7n1 (n1为一阶临界转速）时，为刚性转子，当n≥10.7n1时，则为柔性转子。在对柔性转子进行动平衡时，其平衡转速必须在工作转速或以上。在对刚性转子进行动平衡时，为了提高其平衡精度，通常情况下平衡转速也应达到工作转速或以上。但对于工作转速不太高，振动型态为一阶振型的刚性转子，在平衡机转速达不到工作转速的情况下，仅做低速动平衡基本上也能满足使用要求。这时，就需要利用仪器先测试机组的升速曲线，判断转子是否为刚性转子，以便确定相应的平衡方法。例如，我公司烧结厂的冷风机、热风机，炼钢厂的一、二次除尘风机，轧钢厂的加热炉风机等均为刚性转子，工作转速一般在700~1 450r/min，平衡转速达到400~500r/min就基本能满足使用要求了。但这仅对刚性转子而言，柔性转子则另当别论。
三、制氧机组空压机振动故障诊断
1．基本参数
主电机转速1 500r/min，功率1.42MW；空压机额定转速6 050r/min，离心三级，轴流六级，振动报警／停车值60/80μm（轴振）。主电机和空压机之间靠增速机传动，增速比为4.03。
2．故障现象
2000年1月，我公司3万m3制氧机组空压机检修，更换转子轴流段动叶片。试车时空压机强烈振动，当达到工作转速6 050r/min时，吸气端轴振值为75μm，出气端为115μm，超出报警停车值，不能正常运行。
3．故障诊断与分析
从振动时域波形基本为一正弦波和频谱图基频分量占主导，以及轴心轨迹基本为一椭圆判断，导致空压机振动大的主要原因是转子不平衡。此转子在更换叶片后送专业厂家做了离线动平衡，应当是没有问题的。为弄清原因，我们应用西工大CAMD6100振动诊断系统，对空压机的升速曲线进行了测试分析。图2是空压机试车时测得的升速曲线，可以看出，一阶临界转速n1大约为1 700r/min，二阶临界转速n2大约为4 900r/min。很显然，该空压机转子为一柔性转子。
受真空平衡机性能参数所限，转子离线动平衡时，最高转速只做到了3 600r/min，这正是问题的症结所在。由于平衡时的最高转速为3 600r/min，只平衡了转子的一阶模态，而实际工作转速超过转子的二阶临界转速n2，因此，必须对转子的二阶模态进行平衡。否则，难以保证转子平稳运行。从图2可以看出，转子在3 600r/min之内振动不大，但在二阶临界转速处以及越过二阶临界后，振动很大。这说明，二阶模态不平衡是引起转子剧烈振动的主要原因。
4．处理
根据上述分析，决定将转子离线平衡时所加的配重块去掉一些，以使空压机振动下降。为保证不延误检修计划，动平衡在现场进行。经对转子实施现场动平衡，基本上达到了预期效果。轴流、离心侧轴振分别由75、115μm下降到37、42μm，机组很快恢复正常运行。在这次故障处理中，由于诊断结果及时准确，节约了故障排查时间。另外，转子实施现场动平衡，和外送动平衡相比，节约了转子拆卸、回装和往返运输的时间。初步测算节约8天时间，创造直接经济效益155万元，间接效益就更大了。
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