初稿汽轮机发电机组震动分析研究

1、1.1汽轮发电机组的振动故障诊断的意义汽轮发电机组是电力工业中的关键设备，其结构复杂，各部件之间的联系紧密，在生产过程中形成了一个整体。如果其中任何一台设备或一个零件发生故障，就可能引起链式反应，导致整个设备甚至整个生产过程都不能正常运行。对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的属正常振动。但机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，就成为异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险，比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机内冷水路局部堵塞等）、动静摩擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表现在振动增大、

2、甚至强烈振动。而强烈振动又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。异常振动是汽轮发电机运转中缺陷、隐患的综合反映，是发生故障的信号。近年来国产引进型超临界600MW机组正逐步成为电力行业的主体，但绝大多数机组在调试和商业运行中出现了不同程度的振动问题。如珠海金湾发电厂3号机组首次冲转由于油挡碰摩和运行参数控制不当发生振动，通过修挂油挡和合理控制运行参数消除了振动。邹县电厂6号机组首次大修后低压转子、低发对轮及发电机转子由于质量不平衡发生振动，随后采用了多平面、多转速、多负荷点同时平衡法，同时对低压B转子及低发对轮进行高速动平衡，一次加重消除机组的异常

3、振动，同时减少了开机次数、即节约了时间，又给电厂带来了巨大的经济效益。由此可见，振动监测、故障诊断、控制合理的运行参数、提高检修工艺的水平至关重要，机组出现问题后能通过信息系统分析、判断故障特征，找到关键问题、快速解决难题，甚至通过动平衡方法消除振动，对避免重大设备损坏和挽回经济损失意义重大。1.2汽轮发电机组故障诊断技术的发展历史及国内外现状在五十年代以前，人们通常采用原始的检测手段，凭借经验处理汽轮发电机组设备的故障问题。在五十年代后期，由于非接触传感器及其它传感技术的发展，开始了各种检测方法及仪器的研究，并着手研究机组设备的故障机理、诊断理论和方法。真正意义上的诊断技术产生于20世纪60

4、年代，美国在汽轮发电机组故障诊断研究方面取得了一系列有特色的成果。到了七十年代，以美国为首的发达国家己开始采用各种固定安装的监视仪和便携式仪器对机组运行状况进行监视和分析，并开始实现了对设备零部件的诊断。七十年代后期，多参量综合监测与故障诊断系统的2研制已经达到了工程应用阶段，计算机技术也开始直接应用于离线分析和长期连续监视及故障诊断中。80年代初期，随着计算机技术的发展，国外率先研制出各种便携式振动数据采集分析系统，应用于无需在线做机组故障监测的场合。具有代表性的有美国西屋公司的“可移动诊断中心”，德国SCHENCH公司的VST-14数据采集分析系统，日本的RIONSA-77和英国DI-P数

5、据采集分析仪。在这一时期，一些先进的工业国家还相继推出了汽轮发电机组在线状态监测系统。具有代表性有美国的DDM,TDM和PDM系统。这些系统广泛应用了多微机处理技术，能独立承担各种大型机组的连续在线状态监测及故障诊断任务。进入90年代，随着计算机硬件、软件、网络技术以及虚拟仪器技术的发展，出现了计算机网络化的机械设备在线状态监测系统，实现了远程实时监测。著名的有美国西屋公司(Westhouse)研制的网络化汽轮发电机组智能化故障诊断专家系统，英国的“汽轮机组监测设备(TSE)”和“试验设备监测(Test Equipment Monitoring,TEM)”，日本三菱公司的“旋转机械健康监视系统

6、(MHM)”，荷兰菲利浦公司的RMS700系列TSI，美国本特利内华达公司的Bently33003500系列TSI等。我国对汽轮发电机组故障诊断技术的研究和开发是从20世纪70年代末开始的。国内许多高等院校、科研机构及工矿企业都致力于机组状态监测和诊断系统的研究，取得了一些成果，特别是在理论、方法上的研究和探索有了较大的进展。随着故障诊断理论、监测仪器的不断发展与完善，促进了汽轮发电机组故障诊断水平的不断提高，减少了机组故障处理时的启停机次数与停机检修时间。近年来，国产容量机组如600MW、1000MW机组在加紧建设中，为解决调试及投运后机组的振动问题，有必要对处理这类机组振动问题进行深入研究

7、，并提出相关的处理策略。1.3潮州电厂600MW机组的特点1.3.1汽机设备概述汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566-I。采用数字式电液调节（DEH）系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动，并可采用定压和定-滑-定压运行方式中的任一种运行。定-滑-定压运行时，滑压运行的范围是30-90%BMCR。汽机通流采用冲动式与反动式联合设计。新蒸汽从下部进入置于该机两侧两个固定支承的高压主汽调节联合阀，由每侧各两个调节阀流出，经过4根高压导汽管进入高压汽轮机，高压进汽管位于上半两根、

8、下半两根。进入高压汽轮机的蒸汽通过一个冲动式调节级和9个反动式高压级后，由外缸下部两侧排出进入再热器。再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各两个中压调节阀流出，经过四根中压导汽管由中部进入中压汽轮机，中压进汽管位于上半两根、下半两根。进入中压汽轮机的蒸汽经过6级反动式中压级后，从中压缸上部排汽口排出，经中低压连通管，分别进入1号、2号低压缸中部。两个低压缸均为双分流结构，蒸汽从通流部分的中部流入，经过正反向7级反动级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。汽缸下部留有34计安全压力时，自动进行危急排汽。大气阀的动作压力为0.034-0.048MP

9、a(表压)。低压缸排汽区设有喷水装置，排汽缸温度升高时按要求自动投入，降低低压缸温度，保护末级叶片。转子：高中压转子是无中心孔合金钢整锻转子。带有主油泵叶轮及超速跳闸装置的轴通过法兰螺栓刚性地与高中压转子在调端连接在一起,主油泵叶轮轴上还带有推力盘。低压转子也是无中心孔合金钢整锻转子。高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器。1号低压转子和2号低压转子通过中间轴刚性联接、2号低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。转子系统由安装在前轴承箱内的推力轴承定位，并有8个支撑轴承支撑。静叶片：调节级采用子午面收缩静叶栅，降低静叶栅通道前段的负荷，减少叶栅的二次流损失。高中压静叶片全部为弯曲叶片

10、，每只静叶自带菱型头形内外环，整圈组焊后在中分面处割开，成为上下半结构。低压第一级为弯曲静叶，第2-4级为扭曲静叶，第5、6、7级为弯曲静叶。低压前5级隔板导叶为自带菱型叶冠焊接结构，末二级隔板为单只静叶焊接在内外环上的焊接结构。动叶片：调节级动叶片采用电脉冲加工成三只为一组并带有整体围带和三叉叶根的三联叶片。高、中压动叶全部为弯曲自带冠叶片，枞树型叶根，低压1-7级为变截面扭曲动叶片，均为自带围带，枞树型叶根结构。滑销系统：机组膨胀的绝对死点在1号低压缸的中心，由预埋在基础中的两块横向定位键和两块轴向定位键限制低压缸的中心移动，形成机组绝对死点；高中压缸由四只“猫爪”支托，“猫爪”搭在轴承箱

11、上，“猫爪”与轴承箱之间通过键配合，“猫爪”在键上可以自由滑动；高中压缸与轴承箱之间、低压1号与2号缸之间在水平中分面以下都用定位中心梁连接。汽轮机膨胀时，1号低压缸中心保持不变，它的后部通过定中心粱推动2号低压缸沿机组轴向向发电机端膨胀。1号低压缸的前部通过定位中心梁推着中轴承箱、高中压缸、前轴承箱沿机组轴向向调速器端膨胀。轴承箱受基架上导向键的限制，可沿轴向自由滑动，但不能横向移动。箱侧面的压板限制了轴承箱产生的任何倾斜或抬高的倾向。转子之间都是采用法兰式刚性联轴器联接，形成轴系。轴系轴向位置是靠机组高压转子前端的推力盘来定位的。推力盘包围在推力轴承中，由此构成了机组动静之间的死点。当机组

12、静子部件在膨胀与收缩时，推力轴承所在的前轴承箱也相应地轴向移动，因而推力轴承或者说轴系的定位点也随之移动，因此，称机组动静之间的死点为机组的“相对死点”。盘车装置：盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩等组成，安装在汽轮机6号轴承座7号轴承座之间。驱动电动机型号为Y-200-6型，功率45kW，980r/min，经减速后，盘车转速为3.35r/min。只能就地手动盘车。就地操作盘内有一个盘车电机启停手闸，启停没有逻辑限制；操作5盘面有一个盘车电机正常启停手闸.在满足盘车润滑油压与顶轴油压的条件下允许启动，否则盘车电机禁止启动或跳闸。在汽轮机升速超过盘车转速并具

13、有足以使盘车设备脱开的转速时，啮合小齿轮将自动脱开。此时，弹簧座上的限位开关被拨到切断盘车电动机电源的位置(否则手动停止)。当转子转速升到600r/min时，顶轴油泵停止运行。在汽轮机停机时,当转子转速降到1160r/min时，顶轴油泵投入运行。当转子停转时，就地启动盘车电动机.1号轴瓦处装有转子偏心测量装置。轴承：高中压缸和低压缸共六个支持轴承，该轴承由孔径镗到一定公差的四块浇有轴承合金钢制瓦组成，具有径向调整和润滑功能。推力轴承安装在前轴承箱内。1-2号轴瓦为四瓦块可倾瓦，3-6号瓦为四瓦块椭园瓦。发电机两个轴承采用端盖式轴承，即端盖上设有轴承座，由端盖支撑轴承载荷。轴承采用下半两块可倾式

14、轴瓦。能自调心，稳定性强，抗油膜扰动能力强。为防止轴电流造成危害，在进油管与外部管道之间加设了绝缘。汽封:高中低压汽封为迷宫式汽封，高压缸的各汽封约在10%负荷时变成自密封，中压缸的各汽封约在25%负荷时变成自密封，此时，蒸汽排到汽封系统的联箱，再从联箱流向低压汽封。大约在75%负荷下系统达到自密封。如有任何多余蒸汽，会通过溢流阀流往凝汽器。DEH包括以下功能：DEH具有“自动”（ATC）、“手动”(ATC)两种运行方式；汽机的自动升速、同步和带负荷；负荷控制,气压控制,阀位控制,协调控制,显示、报警和打印；阀门试验及阀门管理；热应力计算和控制功能；当CCS投入时，DEH系统满足锅炉跟踪、汽机

15、跟踪、机炉协调、定压变压运行、快速减负荷（RUNBACK）、手动等运行方式的要求；DEH具有OPC超速保护功能，并可通过DEH操作员站完成汽机超速试验；该系统具有检查输入信号的功能，一旦出现故障时，给出报警，但仍能维持机组安全。该装置具有内部自诊断和偏差检测装置，当该系统发生故障时，能切换到手动控制，并发出报警；DEH有冗余设置和容错功能，手动、自动切换功能，功率反馈回路和转速反馈回路的投入与切除功能；DEH具有最大、最小和负荷变化率限值的功能；DEH与CCS系统有完善、可靠的接口；DEH所有输出模拟量信号均为420mA。并负责提供两线制变送器电源；DEH留有与分散控制系统DCS（CCS、SC

16、S、FSSS、DAS）、旁路控制（BPC）、汽轮机监测保护（TSI）、汽机事故跳闸（ETS）、电网ADS及其它设备的接口。润滑油系统：由主油泵、交流润滑油泵、直流事故油泵、氢密封油泵、顶轴盘车装置、冷油器、排烟系统、主油箱、射油器、油净化装置等组成，润滑油系统供回油管采用套装管路。汽机主轴驱动的主油泵是蜗壳式离心泵，正常运行时主油泵出口油管向#1、#2射油器、机械超速脱扣和手动脱扣总管、高压密封备用油管供油。#1射油器出口向主油泵入口及低压密封备用油管供油。#2射油器出口向润滑油系统供油。在机组启、停时由交流润滑油泵经冷油器向润滑油系统供油。 项 目 单 位 设 计 数 据 型号CLN600-

17、24.2/566/566 型式超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式额定功率 MW600额定转数 r/min3000 盘车转速 r/min3.38转向从汽轮机向发电机方向看为顺时针方向 通流级数 级 总级数44级高压缸：调节级9压力级中压缸：6压力级低压缸：722压力级末级动叶片长度 mm1000轴系临界转速区域r/minA):700-900B):1300-1700C:2100-2300D):2650-2850给水回热系统3高加+1除氧+4低加控制方式采用高压抗燃油数字电液调节系统DEH高中压转子脆性转变温度（FATT） 121低压转子脆性转变温度(FATT) 40制造厂家哈尔

18、滨汽轮机厂振动传感器位置轴振Y-45R，X-45L；瓦振为垂直方向发电机型号QFSN-600-2YHG2. 汽轮机振动原因分析2.1设计制造方面汽轮发电机转子是一个高速旋转的机械，如果转子的质心与旋转中心不重合则会因为转子的不平衡而产生一个离心力，这个离心力会对轴承产生一个激振力而使之引起机组振动，如果这个离心力过大，则机组的振动就会异常。所以，汽轮发电机转子在装配时每装配一级叶片都应该对该级叶片进行动平衡试验，整个转子装配完成后在出厂之前还应该对整个转子进行低速和高速动平衡，以确保转子的不平衡量在一个合格的范围内。在厂家制造过程中，产生汽轮发电机转子不平衡量较大的原因主要是机械加工精度不够和

19、装配工艺质量较差，所以必须提高机械加工精度，同时保证装配质量，从而才能保证转子的原始不平衡量较小。另外，如果机组的设计不当也会引起机组的振动。例如，在设计阶段机组支持轴承的选用也是非常重要的，如果轴承选取不当，也会因为轴承的稳定性较差，汽轮发电机转子哪怕是极小的不平衡量也会引起机组较大的振动；轴承的油膜形成不好也极易诱发油膜振荡而产生振动。2.2安装和检修方面汽轮发电机组在安装和检修过程中的工艺质量对机组振动的影响非常大，根据对现场机组振动的分析，很多汽轮发电机组的轴承振动过大都是由于安装和检修不当引起的，或者说机组的振动很多时候都是可以通过安装或检修来解决的。针对现场的安装和检修情况，下面重

20、点介绍对机组振动有明显影响的几个因素。2.2.1轴承的标高不管是汽轮机还是发电机转子，其两端都是由轴承支撑的，如果两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边，轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜，这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等；而负荷较重的一边，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当轴瓦乌金温度达到一定值时，很容易产生轴瓦乌金过热现象，从而造成机组的振动。因此在汽轮发电机组大修或者安装时，应该根据制造厂家的技术要求，再结合现场的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。因为制造厂家提供的数据是根据机组冷态时的情况再综合一般机组受热

21、后膨胀的情况得出的，由于各台机组的实际情况不尽相同，因此受热后的膨胀也不完全一样，所以必须结合各厂的实际情况对机组轴承标高进行调整。2.2.2轴承自身特性轴承自身特性对机组振动的也会产生影响，主要包括轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，如果轴承的稳定性太差，在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响，若轴承刚度不够，在同样大小的激振力下引起的振动较大，所以必须将轴承各连接螺栓拧紧。在现场，经常发现由于连接螺栓未拧紧而引起振动的现象。2.2.3机组中心严格来讲，机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系

22、连接的同心度和平直度。关于轴承标高对机组振动的影响，前面已经讲到。现重点介绍其它的两个方面：如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若发生碰磨，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节园不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不同心和不平直。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起机组的振动。 2.2.4滑销系统不论是汽轮机还是发电机，当机组带负荷受热后都要产生膨胀，但是不能让其自由膨胀，滑销系统

23、就是用于引导机组膨胀的。当由于某种原因使滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨，从而造成更大的破坏。由于膨胀受到限制而无法开机的现象在现场经常出现，因此在检修和安装期间应该对此引起高度重视。2.2.5动静间隙汽轮机转子与汽缸和汽、轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时，汽轮机内效率会降低；当汽轮机与轴封之间的间隙过大时可能会引起蒸汽外漏或者空气内漏，从而影响机组的效率和真空；当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。但是，它们之间的间隙又不能过小，否则将引

24、起动静碰磨，会使机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。2.2.6转子结垢机组在大修期间，一般都要对汽轮机叶片上的结垢进行清理，在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性，同时要注意对整个转子都要进行除垢，否则可能会在转子上产生新的质量不平衡，这种现象曾经在有的电厂发生过。2.2.7转子中心孔现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，在转子装复回原后开机，机组肯定会出现振动异常的现象。2.2.8活动部件检修期间如果有活动部件进入汽轮机，大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏

25、汽轮机叶片，从而造成严重的事故，并引发机组振动；如果发电机内存在活动部件，一方面可能一起发电机内部短路，另一方面可能引起机组振动的不稳定，这将会对机组振动的诊断带来困难。2.3运行方面如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都能保证质量，那机组就不会发生振动大而影响运行了吗？答案是否定的，机组的振动除了与上面阐述的各方面因素有关外，还与机组的运行状况存在很大的关系。2.3.1 机组膨胀前面已经讲到，机组的滑销系统对机组振动的影响情况，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。当滑销系统本身不存在问题时，如果运行人员操作不当，机组也会出现膨胀不畅的问题。最明显的例子是在开机过程中，当机组的暖机时间不够或

26、者升速加负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生热应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的膨胀差，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的动静碰磨而产生振动。2.3.2 润滑油温轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多大，当稳定性太差时，外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的范围内，过高过低都对油膜的形成不利。2.3.3轴封进汽温度 每一轴封的进汽温度都不一样，在运行规程所允许的范围内

27、调整轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响，这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及。2.3.4机组真空和排汽缸温度 机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的，其中一个因素的变化必然引起另一个因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说，排汽缸温度的变化主要表现在对轴承座标高的影响上，所以会对机组的振动产生影响。2.3.5 发电机转子电流 当电流通过发电机转子时会产生热量，这部分热量就要会使发电机转子产生膨胀，当发电机转子本身存在一定量的质量不平衡时，由于膨胀会使该不平衡量产生的力矩发生改变，从而

28、引起机组的振动变化；当发电机转子自身存在膨胀不均时，即使冷态情况下质量平衡较好，也会由于膨胀的不均匀性产生动态的质量不平衡，而这一质量不平衡在发电机转子恢复到冷态时也会随之消失。另一方面，如果发电机转子内部本身存在短路情况，当电流通过发电机转子时会产生局部放热过大的现象，此处的转子由于受到较多的热量堆积而使膨胀较大，这就与其他地方的膨胀产生差别，又会形成一动态的质量不平衡。2.3.6断叶片 当汽轮机发生断叶片时，转子的质量分布明显发生改变，因此机组的振动会发生明显的变化，这种情况在现场有时可能不会被察觉，因为振动的变化既包括振动大小的变化也包括振动相位的变化，而现场大多数仪表只能监视振动大小的

29、变化。为了尽量避免断叶片的现象发生，除了在设计制造和安装检修期间采用适当的措施来保证外，运行中在增减机组负荷时应尽量平稳。3. 机组振动测试、分析与故障诊断技术31振动测量振动是一种特殊的力学运动形式，它是指质点或机械动力系统在某一稳定平衡位置随时间变化所做的一种往复式运动。存在四种振动形式：简谐振动：运动量随时间按谐和函数的形式变化周期振动：运动量变化经过一个固定的时间间隔不断重复非周期振动：振动量变化随时间不呈现重复性随机振动：任一给定时刻的运动量不能预先确定汽轮发电机组振动的激振力来自于周期旋转的轴因而多数是周期振动。它们一般可以被分解为若干个简谐振动之和。个别情况下，也会呈现为单一的简

30、谐振动的形式。311简谐振动与复合振动旋转机械最基本的振动形式是简谐振动，位移的数学表达式为：x=Asin(oa+妒)(2-1)式中么：位移幅值，f-t7：园频率，；初始相位。两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动，反过来。任何周期振动又都可以分解成若干个简谐振动。付里叶变换是进行这种分解的有效工具。旋转机械的振动信号都是周期性连续信号，汽轮机组振动专业习惯称这种信号为通频信号。用FFT分解后得到的一系列简谐信号中，与转动频率相同的简谐振动具有特殊的意义，它被称之为一倍频振动。也有称之为工颓、基频、选频、同频或Ix等。频率为转速二分之一和两倍的简谐振动在旋转机械的振动分析也

31、是较常用到的，它们分别被简称为半频(12x)和倍频(两倍频2X)振动。低于工作转速频率的振动，统统被称为低频振动：高于工作转速频率的振动，被称为高频振动。它们可能是转动频率的整分数倍或整数倍，也可能不是。312振动位移、速度和加速度振幅的量度简谐振动可以用位移、速度和加速度三种形式表示。简谐振动位移的大小，用振幅以表示。即最大位移到平衡位置之间的距离，也称作单峰值；振动的波峰与波谷之间的垂直距离称作为峰峰值，表示为APP：单位都是微米(1zm)或毫米(ram)。电厂习惯用“丝”或。道”表示1毫米是loo丝，1丝等于10微米。在描述振幅的大小时，如果不做特别的注明，所指振幅都是峰峰值，这是目前振

32、动测量仪器对位移振幅习惯的输出值。同样，速度和加速度的振幅也可以用峰值或峰峰值来表示。对于速度振幅因为振动能量与速度的平方成正比例，所以更多地是使用均方值或称有效值，又称作振动烈度，单位：mms。32现场振动测试321测试对象与内容的确定常规振动测试包含如下几个方面：1各主要轴承的瓦振：在条件容许的情况下，测试所有轴承的瓦振。2各主要轴承处的轴振(相对轴振或绝对轴振)。轴振测试还进行下面两项内容：(1)盘车状态；(2)低转速(400500rpm)时的轴振。(3)间隙电压。322测点的选择与布置首次冲转的新机组，需要设置尽可能多的测点，应该保证每个主轴承上至少有一个速度或涡流传感器。大修后开机的

33、机组，应该首先保证过去振动大的轴承安置有传感器，对于本次大修转子动过的相关轴承，也应有传感器。如发电机转子拔过护环，转子换过叶片，接长轴重新进行过调整，则应该在发电机轴承或汽机相邻轴承上安放传感器。需要进行动平衡的机组，除了在要降低振动的轴瓦处设置测点，还应在相邻轴承处加装测点。存在特殊振动故障的机组，为判断故障原因、寻找解决途径，要进行专项的测试和试验。这时对测点要仔细地斟酌，根据测试目的和试验要求，重点部位加装测点充分利用测振仪已有的通道测点数量多比少好，记录数据多比少好，因为事先很难估计整个处理的难易程度，较多的相关数据对问题的分析都可能会有帮助。323测试工况、内容与步骤测试前还应该确

34、定测试工况：升速、降速、3000frain、超速、低负荷、变负荷过程以及满负荷等：对运行的特殊要求：升速率、暖机时间、真空、捧气缸温度、氢压、油温等以及测试步骤、试验安排的次序。测试通常包含常规测试项目和特殊测试项目。常规测试项目有以下内容：1、升降速振动测试升降速振动测试是机组在升降速过程对振动状况进行的测试和数据记录。它可以确定轴系各阶I临界转速，在某一特殊转速区段振动随转速的变化情况，确定支撑系统和结构振动特性，共振等。对于可能存在动静碰摩的机组，升速试验往往也是必需的。在逐渐升速过程观察振幅变化情况，特别是在临界转速之前。有许多图形可以清楚显示振动如何随转速变化，如波特图、极坐标图、级

35、联图，轴心静态位置图可以显示轴心在轴承间隙园内的位置是如何随转速变化的。这些图形对分析转子振动状况、故障诊断和处理是非常有用的工具。2、3000rmin定速时的测量机组冲转升速到3000rrain时的振动状况是机组振动的基本而重要的数据。常常以此作为平衡的基础数据。有一部分机纽振动随温度变化显著，冷态启机刚到3000rmin和数十分钟后的振动会不同。因此，需要注意3000rmin测量值与定速时间的关系。3000rmin定速时的测量一般测量记录较全的数据，包括各轴承垂直、水平轴向三个方向的振动，现有的全部轴振测点的数据。3、 满负荷和升负荷过程的振动测量满负荷时机组振动和3000rmia时的振动

36、一样是重要的数据。机组绝大多数时间是要在满负荷状态下运行的，相对来说，它比机组处于其它状态下的振动更为重要，因此，保证这个状态下机组的振动是首要任务。如果几个重要工况点：过临界转速、3000rmin、低负荷、满负荷的振动互有矛盾而无法全部顾及，则首先要保证的还是满负荷时的振动，这是现场处理振动的一条基本原则。多数机组满负荷时的振动基本是稳定的，可能会有些不显著的变化。通常用最高值或平均值来衡定。如果随满负荷时间的j醮振动持续不断增加以至超标，这时则要进行振动处理。3000rmin及其之后的升负荷过程、满负荷的振动测试，可以用趋势图来显示，同时可以将发电机有功功率采集绘制在同一张图中，振动曲线清

37、楚地表明振动随时间和负荷的变化情况。在对汽轮发电机组进行振动故障分析和诊断时，有时需要安排一些特殊的试验项目，观察机组某些特定运行参数发生变化时振动是如何变化的，从中找出联系，以便确定振动原因。3.2.4 判断发电机一励磁机振动常常需要进行如下一些试验：1、变励磁电流试验；2、变氢压试验；3、变有功无功试验。33 振动数据分析方法331 频谱分析两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动。这种复合振动是非简谐的周期振动。反过来，任何周期性振动又都可以分解成若干个简谐振动。付里叶变换1121是进行这种分解的有效工具。有限离散付里叶变换可以计算信号的频谱、功率谱以及解决其它方面的问

38、题。但是，当离散的点数比较多时，计算的工作量太大，无法广泛应用。1965年，Gooley和Tukey提出了快速付里叶变换算法，即FFr(Fast Fourier Transform)，大大减少了计算量，使具体计算有限付里叶变换成为可能。此后，FFT成为信号数字处理的十分有效的工具。33.2 信号的相关分析相关分析；研究信号之问关联程度的分析叫自相关函数、互相关函数能够寻找隐藏在噪声信号中的有关联的信号。相关分析多用于对于随机信号的处理，旋转机械振动信号大多数是确定性周期信号，相关分析较少采用。333 频响函数分析及应用对机组进行结构共振分析时，需要知道机组构件与转轴转动之间随转速变化的关系，这

39、种传递关系可以用频响函数来研究。常常采用锤击法测量结构的频响函数。知道H(f)后，可以判断机组结构系统是否存在共振。这项判断的难点在于需要有足够大的力的输入以激起足够大的响应。频响函数还用在轴承油膜动特性试验测定中。334倒频谱分析倒频谱分析”1的目的是寻找频谱中的周期成分。利用倒频谱可以精确地量度功率谱中的谐振频率和边带频率，倒频谱用一个量值即可以代表了谐振和边带的全部功率。这在分析滚动轴承的故障时是很有用的。335小波分析及其在机组振动故障诊断中的应用付里叶变换适用于平稳信号。不适合于非平稳时变信号的处理。加窗付里叶变换一定的局限性。小波变换发展了加窗付里叶变换的时域局部化思想It4,tS

40、，窗口宽随频率的增高而缩小，保持高频信号仍具有较高的分辨率。小波变换适当离散化之后可构成标准的正交系。小波变换是一种多分辨率的信号处理技术。它利用一系列不同尺度的基函数对信号进行分解，这些基函数可以根据信号不同的频率段，通过母小波的伸缩与平移而得到。34稳态数据和瞬态数据的特征图形机组转速不变，运行参数不断变化时，振动测量得到的数据称为稳态数据。启动升速或停机降速过程的振动的数据，称之为瞬态数据。341瞬态数据的特征图形l、波特图波特图是表示振动幅值、相位随转速变化的图形。图形的横坐标是转速，纵坐标有两个，一个是振幅峰峰值，一个是相位。每个图上有两条曲线，分别表示了该测点振幅、相位随转速是如何

41、变化的或称作幅频、相频特性。波特图是用来确定：(1)临界转速(2)共振放大因子AF：两种计量法：半功率带宽法和幅值比率法(3)分析转子不平衡质量所处的轴向位置不平衡振型阶数(4)结构共振分析(5)动静碰摩分析2、轴心静态轨迹当转子不转动时它应该座落在轴承内孔的底部，转子转动后，由于油楔的动压作用，转子要上抬。随转速的升高，油膜产生的向上的作用力增加，轴心的位置会画出一条向上的连续曲线来，这就是轴心静态轨迹。轴心静态轨迹图给出了轴颈在轴承中的位置，它是诊断的有用工具，用它可以确定转子的下列情况：(1)送高压顶轴油后轴颈浮起量。 可以用来确定顶轴油泵、油路是否正常。(2)转速升高过程以及3000r

42、rain定速后轴颈在轴承中的位置。将轴心轨迹和正常情况下进行比较，可以知道当前的转子是否受到不正常的约束力作用，或判断轴瓦是否异常。(3)支承状况变化时对轴颈静态位置的影响。支承状况较多是由于温度变化引起的标高变化，进而引起轴颈相对轴承的静态位置的变化。(4)缸体左右位置变化引起轴承相对轴颈位置的变化。判断缸体跑偏，缸体受到侧向推力，轴承座在台板上滑动不良等缺陷。(5)油膜状况的变化。发生油膜失稳时，轴颈在轴承中应该处于小偏心的位置。根据轴心静态轨迹以及和油温、油压等相应参数的比较，可以确定轴颈偏心率的变化是否是油膜变化所致。(6)外部作用力，如汽流激振力等。转子发生汽流激振时一个可能的原因是

43、汽门的开启次序使得转子受到额外的向上的作用力轴颈在轴承中向小偏心方向移动，抑制失稳的能力降低，进而发生失稳。在判断失稳是否出自这一原因时，轴心静态轨迹是有用的。(7)判断瓦温升高的原因。通常情况，瓦温的升高意味着轴颈距离轴瓦面的接近这种变化在轴心静态轨迹图中也很容易看到。轴心静态轨迹的测试是利用涡流传感器的间隙电压，且必须用两个涡流传感器才能碍到。如果受条件限制，一个平面只有一个传感器虽然不能得到两维轨迹图，但可以得到轨迹在传感器方向的位移变化，这个单一量在许多情况下也是有用的。例如，利用垂直安装的涡流传感器可以测得轴颈在轴承中垂直方向上的变化，同样可以用来判断轴承标高，外部激振力、顶轴油压等

44、造成的轴颈位置的变化。342稳态数据的特征图形1频谱图对时域波形进行频谱分析可以得到信号中所含各谐振分量的频率和幅值。以频率为横坐标，以振幅为纵坐标，将分析结果绘制在图上即可得到频谱图。频谱图是目前进行故障分析和诊断的最普遍使用的图形，从中可以得到有关信号所含频率成分的重要信息。有三种连续的三维频谱图：瀑布图、级联图和全频谱级联图。2、瀑布图用某一测点在一段时间内连续测得的一组频谱图顺序组成的三维谱图是瀑布图，一般情况是在相同转速下测得的。图的z轴是时间轴，相同频率的谱线和z轴应该是平行的，从图中可以清楚地看出各种频率的振幅随时间如何变化的，对分析定转速下出现的动静碰摩、热弯曲、电磁激振、汽流激振等故障是很有用的。3、级联图级联图是转速连续变化时，不同转速下得到的频谱图