旋轉機械振動故障診斷及(20153)

1、旋轉機械旋轉機械振動故障診斷及分析振動故障診斷及分析郭興貴 影響旋轉機械振動的因素影響旋轉機械振動的因素 汽輪汽輪發(fā)電機組的振源分析發(fā)電機組的振源分析 旋轉機械的故障診斷旋轉機械的故障診斷 旋轉機械振動故障的處理方法旋轉機械振動故障的處理方法 旋轉機械旋轉機械振動故障診斷及處理實例振動故障診斷及處理實例一、影響旋轉機械振動一、影響旋轉機械振動的的因素因素 旋轉機械，尤其是大型汽輪發(fā)電機組軸系的旋轉機械，尤其是大型汽輪發(fā)電機組軸系的振動十分復雜，影響因素較多，不但有靜態(tài)的，振動十分復雜，影響因素較多，不但有靜態(tài)的，而且有動態(tài)的，并且這些因素往往綜合作用，相而且有動態(tài)的，并且這些因素往往綜合作用，

2、相互影響。影響互影響。影響旋轉機械（及其軸系）振動的主要旋轉機械（及其軸系）振動的主要因素主要包括：因素主要包括：1 1、臨界轉速、臨界轉速 當轉子的工作轉速接近其臨界轉速時，就要當轉子的工作轉速接近其臨界轉速時，就要發(fā)生共振，這是產生極大振動的主要原因之一。發(fā)生共振，這是產生極大振動的主要原因之一。因此，在轉子設計時，應保證工作轉速相對于其因此，在轉子設計時，應保證工作轉速相對于其臨界轉速有足夠的避開率。臨界轉速有足夠的避開率。2 2、支座特性、支座特性 通常軸承座的振動幅值與轉子激振力的大小通常軸承座的振動幅值與轉子激振力的大小成正比，與支承系統(tǒng)的動剛度成反比。所以，在成正比，與支承系統(tǒng)的

3、動剛度成反比。所以，在轉子激振力一定的條件下，軸承座的振動大小主轉子激振力一定的條件下，軸承座的振動大小主要決定于支承系統(tǒng)的動剛度。增大軸承座的剛度，要決定于支承系統(tǒng)的動剛度。增大軸承座的剛度，可使振動響應峰值轉速略有抬高，但可較大的降可使振動響應峰值轉速略有抬高，但可較大的降低軸承座振動峰值。為避免轉子與支座發(fā)生共振低軸承座振動峰值。為避免轉子與支座發(fā)生共振現象，應使支座自振頻率與工作頻率之比大于現象，應使支座自振頻率與工作頻率之比大于 2 2。3 3、軸承特性、軸承特性 軸承是提供轉子系統(tǒng)阻尼的主要來源。阻尼的軸承是提供轉子系統(tǒng)阻尼的主要來源。阻尼的大小不僅對振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性有直接的影響，

4、而且大小不僅對振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性有直接的影響，而且對振動響應峰值也有很大的影響。軸承的動力特性對振動響應峰值也有很大的影響。軸承的動力特性不僅與軸承的幾何尺寸有關，而且還與軸承型式、不僅與軸承的幾何尺寸有關，而且還與軸承型式、流體介質和流動狀態(tài)、線性與非線性計算方法等因流體介質和流動狀態(tài)、線性與非線性計算方法等因素有關。素有關。 通常通常減小軸承的長徑比能提高油膜剛度，增大軸減小軸承的長徑比能提高油膜剛度，增大軸承偏心率，提高軸承的穩(wěn)定性；當間隙比較小時，承偏心率，提高軸承的穩(wěn)定性；當間隙比較小時，增大間隙比可提高軸承的剛度和阻尼，增加軸承的增大間隙比可提高軸承的剛度和阻尼，增加軸承的穩(wěn)定性，當

5、間隙比較大時，反而會降低穩(wěn)定性，使穩(wěn)定性，當間隙比較大時，反而會降低穩(wěn)定性，使失穩(wěn)轉速降低；應用低粘度的潤滑油或提高平均油失穩(wěn)轉速降低；應用低粘度的潤滑油或提高平均油溫，可以增加軸承的穩(wěn)定性；從軸承型式上，一般溫，可以增加軸承的穩(wěn)定性；從軸承型式上，一般認為圓軸承的承載能力最強，但穩(wěn)定性較差，橢認為圓軸承的承載能力最強，但穩(wěn)定性較差，橢圓圓軸承穩(wěn)定性較好，可傾瓦軸承穩(wěn)定性最好。軸承穩(wěn)定性較好，可傾瓦軸承穩(wěn)定性最好。 4 4、轉子動平衡質量、轉子動平衡質量 在線性系統(tǒng)（絕大多數情況），轉子不平衡在線性系統(tǒng)（絕大多數情況），轉子不平衡響應的峰值與轉子上殘余不平衡量的大小成正比。響應的峰值與轉子上殘

6、余不平衡量的大小成正比。減少不平衡量可以明顯地降低響應峰值，盡可能減少不平衡量可以明顯地降低響應峰值，盡可能的提高轉子動平衡精度是提高轉子振的提高轉子動平衡精度是提高轉子振動品質的有動品質的有效措施。效措施。 5 5、轉子溫度效應、轉子溫度效應 在高參數或超臨界汽輪機中，高、中壓轉子在高參數或超臨界汽輪機中，高、中壓轉子溫度較高，這會引起轉子材料彈性模量的變化。溫度較高，這會引起轉子材料彈性模量的變化。材料的彈性模量隨溫度的升高而降低，從而使轉材料的彈性模量隨溫度的升高而降低，從而使轉子的彎曲剛度和臨界轉速降低，故在分析計算中子的彎曲剛度和臨界轉速降低，故在分析計算中應計入轉子溫度變化的影響。

7、應計入轉子溫度變化的影響。 當汽缸或軸承座溫度較高時當汽缸或軸承座溫度較高時，會引起支撐系會引起支撐系統(tǒng)動剛度降低統(tǒng)動剛度降低, ,使得軸瓦振動增大。當帶負荷運行使得軸瓦振動增大。當帶負荷運行時時，如果轉子存在不均勻的溫分布，會導致轉子，如果轉子存在不均勻的溫分布，會導致轉子產生熱彎曲，引起振動增大。產生熱彎曲，引起振動增大。6 6、汽流激振、汽流激振 在高參數、大容量，尤其是超臨界汽輪機的在高參數、大容量，尤其是超臨界汽輪機的高壓轉子中，由于汽隙（葉頂間隙和汽封間隙）高壓轉子中，由于汽隙（葉頂間隙和汽封間隙）的不均勻會引起附加的蒸汽力作用，它可影響軸的不均勻會引起附加的蒸汽力作用，它可影響軸

8、系的穩(wěn)定性，使失穩(wěn)轉速降低。系的穩(wěn)定性，使失穩(wěn)轉速降低。 另外，對于噴嘴調節(jié)的汽輪機，在某些負荷另外，對于噴嘴調節(jié)的汽輪機，在某些負荷工況，因部分進汽改變軸承的動特性，也可能導工況，因部分進汽改變軸承的動特性，也可能導致軸承失穩(wěn)。致軸承失穩(wěn)。7 7、轉子間的連接和找中、轉子間的連接和找中 安裝因素是軸系振動一個重要影響因素。對安裝因素是軸系振動一個重要影響因素。對于動平衡質量較好的轉子，如果連接偏差較大，于動平衡質量較好的轉子，如果連接偏差較大，也會引發(fā)振動。在軸系中，找中時應進行預調，也會引發(fā)振動。在軸系中，找中時應進行預調，以保證在熱態(tài)時軸系是一條光滑曲線，減少軸心以保證在熱態(tài)時軸系是一條

9、光滑曲線，減少軸心的偏差，確保軸承有良好的動力特性。此外，在的偏差，確保軸承有良好的動力特性。此外，在安裝時，要保證動、靜部件間隙均勻，且尺寸合安裝時，要保證動、靜部件間隙均勻，且尺寸合理，防止局部間隙過小引起動靜碰摩而產生振動理，防止局部間隙過小引起動靜碰摩而產生振動以及徑向間隙偏差較大引起汽流激振。以及徑向間隙偏差較大引起汽流激振。8 8、運行方式異常、運行方式異常 維持維持轉機轉機正常的運行方式是保證正常的運行方式是保證其其振動狀態(tài)振動狀態(tài)穩(wěn)定的因素之一。啟穩(wěn)定的因素之一。啟停及運行停及運行過程中應根據過程中應根據設備設備及系統(tǒng)特性進行操作及系統(tǒng)特性進行操作。二、二、汽輪汽輪發(fā)電機組的振

10、源分析發(fā)電機組的振源分析1 1、機械激振力、機械激振力1.11.1轉子質量不平衡轉子質量不平衡 在現場發(fā)生的機組振動故障中，約在現場發(fā)生的機組振動故障中，約8080是由于是由于轉子質量不平衡造成的。原因主要有：轉子質量不平衡造成的。原因主要有：(1)(1)制造過程中機械加工不精確或材質不均勻，使得制造過程中機械加工不精確或材質不均勻，使得轉子上各部件的橫斷面相對于轉動中心軸線不對稱，轉子上各部件的橫斷面相對于轉動中心軸線不對稱，或轉子在機械加工及熱處理過程中的殘留變形引起?；蜣D子在機械加工及熱處理過程中的殘留變形引起。(2)(2)運行過程中轉子上動葉片的不均勻磨損，鹽垢的運行過程中轉子上動葉片

11、的不均勻磨損，鹽垢的不均勻沉積，動葉或拉金的斷裂，中心孔堵頭脫落，不均勻沉積，動葉或拉金的斷裂，中心孔堵頭脫落，運行時轉子的熱變形。運行時轉子的熱變形。(3)(3)大修時進行過可能破壞轉子質量平衡的技術操作：大修時進行過可能破壞轉子質量平衡的技術操作：如拆裝或更換葉輪、葉片等。如拆裝或更換葉輪、葉片等。1.21.2靠背輪和轉子找中心不正靠背輪和轉子找中心不正a.a.靠背輪的影響靠背輪的影響靠背輪平面瓢偏，當擰緊靠背輪螺絲后，轉子將產生靜變形靠背輪平面瓢偏，當擰緊靠背輪螺絲后，轉子將產生靜變形（即撓度），在軸頸上會呈現較大的晃擺，在旋轉狀態(tài)處，靜（即撓度），在軸頸上會呈現較大的晃擺，在旋轉狀態(tài)處

12、，靜變形將產生旋轉的強迫振動。變形將產生旋轉的強迫振動?？勘齿嗊B接螺栓有緊力差別，其產生的后果靠背輪連接螺栓有緊力差別，其產生的后果和和瓢偏一樣。瓢偏一樣。兩個靠背輪止口或連接螺栓節(jié)圓不同心，當擰緊靠背螺絲后，兩個靠背輪止口或連接螺栓節(jié)圓不同心，當擰緊靠背螺絲后，兩個轉子會產生偏心，這種偏心在旋轉狀態(tài)下直接產生激振力，兩個轉子會產生偏心，這種偏心在旋轉狀態(tài)下直接產生激振力，而且以力偶形式作用在兩個相鄰的軸承上。而且以力偶形式作用在兩個相鄰的軸承上。 靠背輪造成振動的特點是：振動的主要分量與轉速相符，但靠背輪造成振動的特點是：振動的主要分量與轉速相符，但包含有一定的非基波分量，因此在激起普通強迫

13、振動的同時，包含有一定的非基波分量，因此在激起普通強迫振動的同時，可能還會激起高次諧波和分諧波共振可能還會激起高次諧波和分諧波共振。b.b.轉子找中心的影響轉子找中心的影響 通常所指的轉子找中心，實際上是找軸承中通常所指的轉子找中心，實際上是找軸承中心，即通過調整軸承座的標高和左右位置，使冷心，即通過調整軸承座的標高和左右位置，使冷態(tài)下兩靠背輪圓周和平面的偏差力求最小，使軸態(tài)下兩靠背輪圓周和平面的偏差力求最小，使軸系在給定的支撐數目下，能連成一條連續(xù)的自然系在給定的支撐數目下，能連成一條連續(xù)的自然垂弧曲線。對于剛性或半繞度性靠背輪，由于它垂弧曲線。對于剛性或半繞度性靠背輪，由于它有對中的止口配

14、合部分或配合螺栓部分，所以即有對中的止口配合部分或配合螺栓部分，所以即使中心略有不正，即軸承座定位略有不當，當擰使中心略有不正，即軸承座定位略有不當，當擰緊螺絲后，轉子將會自動同心，因而它并不直接緊螺絲后，轉子將會自動同心，因而它并不直接產生振動的激振力，但由于軸承座相對位置的變產生振動的激振力，但由于軸承座相對位置的變動將會引起下列后果：動將會引起下列后果：使軸瓦載荷分配不合理，載荷過大者會使軸瓦溫使軸瓦載荷分配不合理，載荷過大者會使軸瓦溫度升高，過小者易使轉子失穩(wěn)，發(fā)生軸瓦自激振度升高，過小者易使轉子失穩(wěn)，發(fā)生軸瓦自激振動。動。破壞了已經調整好的動靜間隙，可能會引起靜摩破壞了已經調整好的動

15、靜間隙，可能會引起靜摩擦或汽流激振。擦或汽流激振。改變了軸系支撐條件，即改變了軸系振動系統(tǒng)的改變了軸系支撐條件，即改變了軸系振動系統(tǒng)的參數，導致轉子臨界轉速和振型曲線發(fā)生變化。參數，導致轉子臨界轉速和振型曲線發(fā)生變化。轉子和聯軸器受額外應力。轉子和聯軸器受額外應力。1.31.3熱不平衡熱不平衡 很多汽輪發(fā)電機組在熱態(tài)時振動較大，其原很多汽輪發(fā)電機組在熱態(tài)時振動較大，其原因是由于發(fā)電機轉子或氣輪機轉子、汽缸等因是由于發(fā)電機轉子或氣輪機轉子、汽缸等發(fā)生發(fā)生了不均勻加熱或冷卻，產生了不對稱的變形，這了不均勻加熱或冷卻，產生了不對稱的變形，這種變形稱之為熱變形。熱變形破壞了轉子的質量種變形稱之為熱變形

16、。熱變形破壞了轉子的質量平衡，從而引起振動。平衡，從而引起振動。a.a.發(fā)電機轉子的熱不平衡發(fā)電機轉子的熱不平衡 造成發(fā)電機產生熱不平衡的原因是由于轉子造成發(fā)電機產生熱不平衡的原因是由于轉子上某些零件產生不對稱熱變形和轉子熱彎曲。產上某些零件產生不對稱熱變形和轉子熱彎曲。產生不對稱熱變形的零件主要是端部零件，特別是生不對稱熱變形的零件主要是端部零件，特別是端部線包，由于線包受熱膨脹在徑向發(fā)生不對稱端部線包，由于線包受熱膨脹在徑向發(fā)生不對稱位移，破壞了轉子的質量平衡。位移，破壞了轉子的質量平衡。 熱彎曲的原因主要是由制造和材質方面的缺熱彎曲的原因主要是由制造和材質方面的缺陷所引起，另一方面是運行

17、方面的原因引起的。陷所引起，另一方面是運行方面的原因引起的。b.b.汽輪機轉子的熱不平衡汽輪機轉子的熱不平衡 汽輪機轉子熱不平衡的主要原因是轉子產生汽輪機轉子熱不平衡的主要原因是轉子產生熱彎曲，引起熱彎曲的原因有以下幾個方面：熱彎曲，引起熱彎曲的原因有以下幾個方面：轉軸上內應力過大。轉軸上內應力過大。轉軸材質不均。轉軸材質不均。汽輪機葉輪的輪轂之間或軸上其它套裝零件與軸汽輪機葉輪的輪轂之間或軸上其它套裝零件與軸凸臺之間軸向間隙不足和不均勻。凸臺之間軸向間隙不足和不均勻。轉軸存在徑向不對稱溫差。轉軸存在徑向不對稱溫差。c.c.汽缸、軸承座膨脹不良汽缸、軸承座膨脹不良 汽缸、軸承座的膨脹不良可能會

18、汽缸、軸承座的膨脹不良可能會在在以下三種以下三種形式表現出來：形式表現出來：軸承座之間的相互位置發(fā)生了變動，導致轉子中軸承座之間的相互位置發(fā)生了變動，導致轉子中心的變動。心的變動。改變了動靜部件之間徑向間隙，可能產生靜摩擦，改變了動靜部件之間徑向間隙，可能產生靜摩擦，引起轉子熱彎曲而造成振動。引起轉子熱彎曲而造成振動。改變了軸承和臺板之間的接觸狀態(tài)，可能會降低改變了軸承和臺板之間的接觸狀態(tài)，可能會降低了軸承座動剛度。了軸承座動剛度。2 2、電磁激振力、電磁激振力 在汽輪發(fā)電機組中，若振動隨勵磁電流增加在汽輪發(fā)電機組中，若振動隨勵磁電流增加而增大時，表明激振力來自發(fā)電機轉子，振動是而增大時，表明

19、激振力來自發(fā)電機轉子，振動是由不對稱的電磁力引起的。引起不對稱電磁力的由不對稱的電磁力引起的。引起不對稱電磁力的原因：原因：發(fā)電機轉子線圈匝間或對地短路。當轉子勵磁線發(fā)電機轉子線圈匝間或對地短路。當轉子勵磁線圈的部分線匝失去作用時，在所有的同步電機中圈的部分線匝失去作用時，在所有的同步電機中都會產生不均衡的電磁力，因而出現一個與轉子都會產生不均衡的電磁力，因而出現一個與轉子一起旋轉的徑向不均衡力，從而引起振動。一起旋轉的徑向不均衡力，從而引起振動。發(fā)電機轉子和靜子之間空氣間隙不均勻。當轉子發(fā)電機轉子和靜子之間空氣間隙不均勻。當轉子與靜子不同心時，轉子的自重彎曲變形以及油膜與靜子不同心時，轉子的

20、自重彎曲變形以及油膜厚度的變化等，都將使圓周上的空氣間隙產生不厚度的變化等，都將使圓周上的空氣間隙產生不均勻，磁極在經過最小空氣間隙時，單向磁引力均勻，磁極在經過最小空氣間隙時，單向磁引力為最大；而當磁極中線經過這最小氣隙時，磁引為最大；而當磁極中線經過這最小氣隙時，磁引力為最小，這種不均衡的電磁力會引起轉子和靜力為最小，這種不均衡的電磁力會引起轉子和靜子的振動。子的振動。3 3、支撐系統(tǒng)的剛性不足、共振、支撐系統(tǒng)的剛性不足、共振 汽輪發(fā)電機組的振動實質上是軸系激振力與汽輪發(fā)電機組的振動實質上是軸系激振力與支承部分（軸承座和基礎）可承受能力之間的對支承部分（軸承座和基礎）可承受能力之間的對立統(tǒng)

21、一。在線性系統(tǒng)中，部件呈現的振幅與作用立統(tǒng)一。在線性系統(tǒng)中，部件呈現的振幅與作用在部件上的激振力成正比，與它的動剛在部件上的激振力成正比，與它的動剛度成反比。度成反比。 由于支撐系統(tǒng)共振，軸承座動剛度降低，在由于支撐系統(tǒng)共振，軸承座動剛度降低，在激振力不變的情況下，軸承振幅增大激振力不變的情況下，軸承振幅增大?；颉；蛳噜徟c相鄰與軸承座連接的基礎、較大直徑的管路、汽缸、發(fā)軸承座連接的基礎、較大直徑的管路、汽缸、發(fā)電機和勵磁機靜子等部件部件的共振，振動能量電機和勵磁機靜子等部件部件的共振，振動能量傳給了軸承座，傳給了軸承座，也也可能可能造成造成軸承振幅增大。軸承振幅增大。4 4、軸承座的軸向振動、

22、軸承座的軸向振動 引起軸向振動的原因可用引起軸向振動的原因可用“松、斜、卡松、斜、卡”三三個字來概括。個字來概括。 “松松”是指軸承座與臺板、臺板與基礎之間是指軸承座與臺板、臺板與基礎之間的連接存在松動，造成軸承座軸向動剛度不足或的連接存在松動，造成軸承座軸向動剛度不足或兩側剛度不對稱，使軸承座在激振力的作用下發(fā)兩側剛度不對稱，使軸承座在激振力的作用下發(fā)生軸向偏轉。生軸向偏轉。“斜斜”是指軸在軸瓦內偏斜，使得是指軸在軸瓦內偏斜，使得軸頸在軸瓦內的油膜承力中心隨轉速周期性地沿軸頸在軸瓦內的油膜承力中心隨轉速周期性地沿軸向變化，造成軸承座的軸向偏轉。軸向變化，造成軸承座的軸向偏轉?！翱ā敝饕饕?/p>

23、是指球面瓦因加工不良或緊力過大而發(fā)生卡澀，是指球面瓦因加工不良或緊力過大而發(fā)生卡澀，起不到自動調節(jié)的作用。起不到自動調節(jié)的作用。5 5、摩擦振動、摩擦振動 機組的摩擦主要分為轉軸摩擦和動靜局部摩擦。機組的摩擦主要分為轉軸摩擦和動靜局部摩擦。轉軸摩擦引起熱彎曲造成機組的強迫振動。轉軸轉軸摩擦引起熱彎曲造成機組的強迫振動。轉軸摩擦產生熱彎曲一般是由于靜止部件（如汽封齒摩擦產生熱彎曲一般是由于靜止部件（如汽封齒和油擋等）直接和軸本身相摩擦造成。轉子產生和油擋等）直接和軸本身相摩擦造成。轉子產生熱彎曲的原因有轉軸存在振動或晃動、滑銷系統(tǒng)熱彎曲的原因有轉軸存在振動或晃動、滑銷系統(tǒng)工作不正常、汽缸變形和動

24、靜間隙過小等。當動工作不正常、汽缸變形和動靜間隙過小等。當動靜發(fā)生接觸時，摩擦靜發(fā)生接觸時，摩擦部位部位溫度溫度升高升高，使轉軸產生，使轉軸產生不對稱溫差，從而可能引起轉子熱彎曲而造成振不對稱溫差，從而可能引起轉子熱彎曲而造成振動。動。動靜局部摩擦引起渦動。動靜局部摩擦通常是指動靜局部摩擦引起渦動。動靜局部摩擦通常是指靜止部件（如阻汽片或隔板）碰觸到葉輪、葉片靜止部件（如阻汽片或隔板）碰觸到葉輪、葉片等的轉動部件，這種金屬之間的干摩擦會造成一等的轉動部件，這種金屬之間的干摩擦會造成一種自激振動現象種自激振動現象摩擦渦動。摩擦渦動。 動靜局部摩擦會產生直接的沖擊力、摩擦力動靜局部摩擦會產生直接的

25、沖擊力、摩擦力以及系統(tǒng)剛度的改變。以及系統(tǒng)剛度的改變。6 6、自激振動、自激振動（1 1）軸瓦的自激振動軸瓦的自激振動 軸瓦自激振動是由滑動軸承里的油膜所激發(fā)軸瓦自激振動是由滑動軸承里的油膜所激發(fā)的一種振動現象。它是大型汽輪發(fā)電機組的常見的一種振動現象。它是大型汽輪發(fā)電機組的常見故障，一旦發(fā)生會對機組的安全有極大威脅。故障，一旦發(fā)生會對機組的安全有極大威脅。 軸瓦自激振動一般分為半速渦動和油膜振蕩軸瓦自激振動一般分為半速渦動和油膜振蕩兩個過程。振動頻率約為當時實際轉速之半的稱兩個過程。振動頻率約為當時實際轉速之半的稱為半速渦動。渦動是旋轉的一種特殊形式，它是為半速渦動。渦動是旋轉的一種特殊形式

26、，它是指不但轉軸圍繞其軸線旋轉，而且軸線本身還在指不但轉軸圍繞其軸線旋轉，而且軸線本身還在軸瓦中進行回轉。軸瓦中進行回轉。 油膜振蕩是指當轉速升至比第一臨界轉速的油膜振蕩是指當轉速升至比第一臨界轉速的兩倍稍高之后，此時半速渦動的速度與第一臨界兩倍稍高之后，此時半速渦動的速度與第一臨界轉速相重合，這種半速渦動將被共振放大，而表轉速相重合，這種半速渦動將被共振放大，而表現為劇烈的振動，現為劇烈的振動，這種現象稱之為油膜振蕩。這種現象稱之為油膜振蕩。 （2 2）汽流激振汽流激振 汽流激振是蒸汽激振力誘發(fā)的在汽輪機高汽流激振是蒸汽激振力誘發(fā)的在汽輪機高（中）壓轉子上產生的一種自激振動現象。隨著（中）壓

27、轉子上產生的一種自激振動現象。隨著汽輪機蒸汽參數的提高（如超臨界壓力機組），汽輪機蒸汽參數的提高（如超臨界壓力機組），會導致高壓缸進汽密度增大、流速提高，蒸汽作會導致高壓缸進汽密度增大、流速提高，蒸汽作用在高壓轉子上的切向力對動靜間隙、密封結構用在高壓轉子上的切向力對動靜間隙、密封結構以及轉子與汽缸對中度的靈敏度提高，增大了作以及轉子與汽缸對中度的靈敏度提高，增大了作用在高壓轉子的激振力。這些將使得軸系振動穩(wěn)用在高壓轉子的激振力。這些將使得軸系振動穩(wěn)定性降低，嚴重時會誘發(fā)高壓轉子失穩(wěn)，產生很定性降低，嚴重時會誘發(fā)高壓轉子失穩(wěn)，產生很大的突發(fā)性低頻振動。蒸汽激振力近似地正比于大的突發(fā)性低頻振動。

28、蒸汽激振力近似地正比于機組的出力，故由蒸汽激振引起的不穩(wěn)定振動就機組的出力，故由蒸汽激振引起的不穩(wěn)定振動就成為限制超臨界壓力機組出力的重要因素，直接成為限制超臨界壓力機組出力的重要因素，直接影響了機組的可用率。影響了機組的可用率。 汽輪發(fā)電機的振動，往往是由多種復雜因素汽輪發(fā)電機的振動，往往是由多種復雜因素綜合作用的結果綜合作用的結果，基本上體現了發(fā)電廠轉動機械，基本上體現了發(fā)電廠轉動機械振動的各種因素振動的各種因素。 引起引起轉動機械轉動機械振動的原因振動的原因是多方面的是多方面的，設計，設計、安裝和檢安裝和檢修、修、電氣電氣、介質、系統(tǒng)等等、介質、系統(tǒng)等等。以上所述。以上所述只對幾個主要振

29、源作了分析。若能準確及時地判只對幾個主要振源作了分析。若能準確及時地判斷產生振動的振源，對預防和減小斷產生振動的振源，對預防和減小轉動機械轉動機械的振的振動都非常重要。動都非常重要。7 7、各種各種轉動機械轉動機械一般振動故障分類一般振動故障分類機械種類部件一般故障原因轉子機械部件主要用于機械功能(冷卻、支承、密封、流體傳輸)的旋轉機械部件動葉彎曲,斷裂,裂紋,摩擦,不合適間隙,腐蝕,積垢,共振 密封松動,彎曲,斷裂,裂紋,摩擦,不合適間隙 葉輪彎曲,斷裂,裂紋,摩擦,不合適間隙,汽蝕,腐蝕,積垢,共振 轉軸熱彎曲,機械彎曲,裂紋 軸頸傷痕,晃度超標 圓盤 輪盤聳起,刮傷,松動 齒輪磨損,裂紋

30、,表面剝落,麻點,斷裂 推力盤聳起,刮傷,裂紋 圍帶 拉筋斷裂、摩擦 機械種類部件一般故障原因轉子機械部件主要用于機械功能(冷卻、支承、密封、流體傳輸)的旋轉機械部件聯軸器連接不良,磨損,斷裂 冷卻風扇彎曲,斷裂,裂紋,摩擦,不合適間隙,腐蝕,積垢,共振 活塞裂紋,斷裂,松動 曲軸彎曲,斷裂,裂紋,刮傷,不合適間隙 轉子特性不平衡,臨界轉速,油膜渦動/振蕩,氣動/液力渦動,喘振,扭振 電氣部分的旋轉機械部件 轉子線圈斷裂、短路 集電環(huán)工作不正常 轉子/定子間隙偏心,間隙太大或過小 機械種類部件一般故障原因軸承滾動軸承傷痕,麻點,松動,龜裂,表面剝落,潤滑不足 滑動軸承刮傷,磨損,傷痕,松動,不

31、對中 推力軸承刮傷,磨損,傷痕,松動,不對中 定子機械部件主要用于機械功能(冷卻、支承、密封、流體傳輸)的定子機械部件軸承座共振,松動,裂紋 機殼共振,彎曲,斷裂,裂紋,不合適間隙,松動,積垢,腐蝕,氣蝕,阻塞 隔板共振,彎曲,斷裂,裂紋,不合適間隙,松動,積垢,腐蝕,阻塞 噴嘴阻塞,斷裂 密封松動,彎曲,斷裂,摩擦,裂紋,不合適間隙 汽缸變形,偏斜,孔徑偏斜,共振,裂紋 機械種類部件一般故障原因定子電氣部件 (電力/機械轉換、電力傳輸)的定子部件 定子鐵芯松動,變形,失園度大,不對中 定子線圈斷裂,短路,發(fā)熱 端部線圈斷裂,短路,共振 定轉子軸頸向間隙 間隙過大,非對稱間隙 電刷斷裂,打開

32、結構支承用于支持機器的鋼和混凝土結構 固定螺栓松動，斷裂 基礎共振,變形,剛度不足 臺（底）板 脫空,松動,共振,變形,剛度不夠,變形 三、旋轉機械的故障診斷三、旋轉機械的故障診斷 旋轉機械的振動各種類型旋轉機械的振動各種類型原因均有其固原因均有其固有屬有屬性。除振動發(fā)生過程和振動特征上的表現有所不性。除振動發(fā)生過程和振動特征上的表現有所不同外同外 , ,通常振動頻譜可以較完整地反映出振動的通常振動頻譜可以較完整地反映出振動的性質。然而，因為一些故障類型產生的振動可能性質。然而，因為一些故障類型產生的振動可能有相同或相似的頻譜，需有相同或相似的頻譜，需進一步進一步通過振動的相位通過振動的相位關

33、系和其它一些相關因素來作進一步的分析。關系和其它一些相關因素來作進一步的分析。 因此，振動頻譜和相位關系是振動故障診斷因此，振動頻譜和相位關系是振動故障診斷工作中使用的基本工具。下面將列出一些典型故工作中使用的基本工具。下面將列出一些典型故障的振動頻譜特征和相位關系及振動特征。障的振動頻譜特征和相位關系及振動特征。1 1、質量不平衡、質量不平衡 質量不平衡是旋轉機械最常發(fā)生的故障。轉質量不平衡是旋轉機械最常發(fā)生的故障。轉子不平衡往往導致其臨界轉速下振動峰值顯著大。子不平衡往往導致其臨界轉速下振動峰值顯著大。 質量不平衡往往反映出很大的質量不平衡往往反映出很大的 1X1X振動。由振動。由轉子離心

34、力本身引起的不平衡一般表現為徑向振轉子離心力本身引起的不平衡一般表現為徑向振動。純靜不平衡時支承轉子的兩個軸承同一方向動。純靜不平衡時支承轉子的兩個軸承同一方向的振動相位相同，而純力偶不平衡時支承轉子的的振動相位相同，而純力偶不平衡時支承轉子的兩個軸承振動呈反相，即相位差兩個軸承振動呈反相，即相位差 180180。但實際。但實際轉子一般既存在一定的靜不平衡，又存在一定的轉子一般既存在一定的靜不平衡，又存在一定的力偶不平衡力偶不平衡( (即存在動不平衡即存在動不平衡) )，此時支承轉子的，此時支承轉子的兩個軸承同一方向振動相兩個軸承同一方向振動相位差在位差在 0 0180180之間之間變化。變化

35、。 但是在但是在懸臂懸臂轉子不平衡情況下可能會產生很轉子不平衡情況下可能會產生很大的軸向振動。在轉子外伸端不平衡時，支承轉大的軸向振動。在轉子外伸端不平衡時，支承轉子的兩軸承的軸向振動相位相同。子的兩軸承的軸向振動相位相同。 一般在分析由轉子不平衡離心力等引起的振一般在分析由轉子不平衡離心力等引起的振動中采用線性轉子動力學理論動中采用線性轉子動力學理論 , ,此時假設振幅相此時假設振幅相對于軸承間隙較小對于軸承間隙較小( (通常通常1010% %1515的軸承間隙的軸承間隙) )。但在發(fā)生大不平衡時但在發(fā)生大不平衡時( (如葉片脫落如葉片脫落),),振動性質會發(fā)振動性質會發(fā)生變化，在一定的轉速

36、下振幅并不隨不平衡力大生變化，在一定的轉速下振幅并不隨不平衡力大小的增大而線性增加，而是往往產生非線性振動小的增大而線性增加，而是往往產生非線性振動特性，呈現的振動頻譜較為豐富特性，呈現的振動頻譜較為豐富 , ,除基頻分量外，除基頻分量外，可能還有大量的可能還有大量的 0.5X0.5X、1.5X1.5X、2X2X、2.5X2.5X等等低、等等低、高頻分量。高頻分量。某某300MW300MW機組低壓轉子末級葉片突然脫落后機組低壓轉子末級葉片突然脫落后#3#3軸承軸軸承軸振動在停機過程中振動在停機過程中2333r/min2333r/min下的頻譜下的頻譜2 2、不對中、不對中 不對中是旋轉機械最為

37、常見的故障之一。轉不對中是旋轉機械最為常見的故障之一。轉子不對中通常指相鄰兩轉子的軸心線與軸承中心子不對中通常指相鄰兩轉子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度。轉子不對中可以分為聯軸線的傾斜或偏移程度。轉子不對中可以分為聯軸器不對中和軸承不對中，其結果是在聯軸器處產器不對中和軸承不對中，其結果是在聯軸器處產生附加彎矩。生附加彎矩。 軸系產生不對中的原因通常是加工制造誤差軸系產生不對中的原因通常是加工制造誤差和安裝誤差及基礎受熱不均、基礎下沉不均、機和安裝誤差及基礎受熱不均、基礎下沉不均、機組各部件的熱膨脹變形和扭曲變形等其它因素。組各部件的熱膨脹變形和扭曲變形等其它因素。 2.1 2.1 聯軸

38、器不對中聯軸器不對中 有聯軸器偏角不對中有聯軸器偏角不對中( (端面瓢偏端面瓢偏) )、平行不對、平行不對中中( (不同心不同心) )和平行偏角不對中三種情況。聯軸器和平行偏角不對中三種情況。聯軸器端面瓢偏表現為產生較大的軸向振動，且沿聯軸端面瓢偏表現為產生較大的軸向振動，且沿聯軸器兩端測量的振動相位反相，一般情況軸向振動器兩端測量的振動相位反相，一般情況軸向振動以以1X1X和和2X2X分量為主，分量為主，伴有伴有3X3X振動分量。聯軸器不振動分量。聯軸器不同心產生的振動現象和端面瓢偏時的相類似，但同心產生的振動現象和端面瓢偏時的相類似，但其表現為較大的徑向振動，且沿聯軸器兩端測量其表現為較大

39、的徑向振動，且沿聯軸器兩端測量振動相位反相，振動相位反相，2X2X振動分量常大于振動分量常大于1X1X分量，其大分量，其大小決定于聯軸器類型和結構。小決定于聯軸器類型和結構。 當聯軸器端面瓢偏或不同心較嚴重時，可能當聯軸器端面瓢偏或不同心較嚴重時，可能產生一些更高的振動諧波分量（產生一些更高的振動諧波分量（4X4X8X8X），而且），而且這時聯軸器結構會對振動頻譜的特征產生重要影這時聯軸器結構會對振動頻譜的特征產生重要影響。響。 實際旋轉機械各轉子聯軸器處的不對中既有實際旋轉機械各轉子聯軸器處的不對中既有平行不對中又有偏角不對中平行不對中又有偏角不對中 , ,因此其引發(fā)的振動因此其引發(fā)的振動特

40、點和頻譜特征是上面兩種情況的綜合結果。特點和頻譜特征是上面兩種情況的綜合結果。 當聯軸器不對中情況較為輕微時，振動頻譜當聯軸器不對中情況較為輕微時，振動頻譜仍基本上呈仍基本上呈1X1X分量。分量。 2.22.2軸承不對中軸承不對中 軸承不對中包括偏角不對中和軸承不對中包括偏角不對中和平行不對中平行不對中兩兩種情況。目前多使用的自位軸承，因此軸承偏角種情況。目前多使用的自位軸承，因此軸承偏角不對中容易消除。但軸承位置標高的變化使軸承不對中容易消除。但軸承位置標高的變化使軸承載荷重新分配，從而影響整個軸系的穩(wěn)定性。載荷重新分配，從而影響整個軸系的穩(wěn)定性。2.32.3不對中引起的振動與負荷的關系不對

41、中引起的振動與負荷的關系 不對中不對中產生的產生的振動對負荷變化較為敏感。對振動對負荷變化較為敏感。對于聯軸器不對中于聯軸器不對中, ,當負荷變化時當負荷變化時, ,由聯軸器傳遞的由聯軸器傳遞的扭矩立即發(fā)生變化扭矩立即發(fā)生變化, ,如果聯軸器不對中如果聯軸器不對中, ,則轉子的則轉子的振動狀態(tài)也立即發(fā)生變化。而對于軸承不對中振動狀態(tài)也立即發(fā)生變化。而對于軸承不對中, ,負負荷變化后由于溫度分布的變化荷變化后由于溫度分布的變化 , ,軸承座的熱膨脹軸承座的熱膨脹不均勻引起軸承不對中不均勻引起軸承不對中 , ,使轉子的振動也要發(fā)生使轉子的振動也要發(fā)生變化變化, ,但由于熱傳導的慣性但由于熱傳導的慣

42、性, ,振動的變化在時間上振動的變化在時間上比負荷的改變要滯后一段時間。比負荷的改變要滯后一段時間。 3 3、軸彎曲、軸彎曲 軸彎曲是指轉子的中心線處于不直狀態(tài)。彎軸彎曲是指轉子的中心線處于不直狀態(tài)。彎軸問題通常是產生很大的軸向振動，如果彎曲位軸問題通常是產生很大的軸向振動，如果彎曲位于轉軸中央附近，支承轉子的兩個軸承軸向振動于轉軸中央附近，支承轉子的兩個軸承軸向振動主要呈主要呈 1X1X分量分量；如果彎曲位于聯軸器附近，則可如果彎曲位于聯軸器附近，則可能產生較大的能產生較大的 2X2X振動分量。彎軸與質量不平衡引振動分量。彎軸與質量不平衡引起的振動特性區(qū)別在于其不同的相位關系。彎軸起的振動特

43、性區(qū)別在于其不同的相位關系。彎軸引起的兩軸承軸向振動相位相反，而外伸端質量引起的兩軸承軸向振動相位相反，而外伸端質量不平衡引起的兩軸承軸向振動相位同相。此外，不平衡引起的兩軸承軸向振動相位同相。此外，軸彎曲時一般會在一階臨界轉速下產生較大的徑軸彎曲時一般會在一階臨界轉速下產生較大的徑向振動。向振動。4 4、轉子熱彎曲、轉子熱彎曲 熱彎曲是指轉子受熱后熱彎曲是指轉子受熱后( (如加勵磁電流或帶有如加勵磁電流或帶有功負荷后功負荷后 ) )使轉子產生附加的不平衡力使轉子產生附加的不平衡力 ( (熱不平熱不平衡衡) )而導致轉子發(fā)生彎曲的現象。而導致轉子發(fā)生彎曲的現象。 熱不平衡的機理是轉子橫截面存在

44、某種不對熱不平衡的機理是轉子橫截面存在某種不對稱因素稱因素( (材質不對稱、溫度不對稱、內摩擦力不對材質不對稱、溫度不對稱、內摩擦力不對稱等稱等) )可能產生彎矩可能產生彎矩, ,造成轉子彎曲。造成轉子彎曲。 引起轉子熱彎曲的原因除轉子鍛件材料各向引起轉子熱彎曲的原因除轉子鍛件材料各向異性外異性外, ,主要有轉子受熱不均主要有轉子受熱不均( (如發(fā)電機轉子發(fā)生如發(fā)電機轉子發(fā)生短路、汽輪機轉子中心孔進油、聯軸器連接緊力短路、汽輪機轉子中心孔進油、聯軸器連接緊力不足等不足等) )、轉子受冷不均、轉子受冷不均( (發(fā)電機氫冷或水冷通道發(fā)電機氫冷或水冷通道堵塞、汽機轉子局部水擊等堵塞、汽機轉子局部水擊

45、等) )和內摩擦效應和內摩擦效應( (發(fā)電發(fā)電機轉子線圈熱膨脹受阻產生的軸機轉子線圈熱膨脹受阻產生的軸向不對稱力向不對稱力, ,即內即內摩擦力摩擦力) )。 轉子熱彎曲引起的振動主要以基頻分量為主，轉子熱彎曲引起的振動主要以基頻分量為主，一般其具有如下特點一般其具有如下特點: :（1 1）振動與轉子的熱狀態(tài)有關，當機組冷態(tài)運行時）振動與轉子的熱狀態(tài)有關，當機組冷態(tài)運行時( (空載空載) )振動較小，但隨著負荷或勵磁電流的增加振動較小，但隨著負荷或勵磁電流的增加, ,振動明顯大；振動明顯大；（2 2）一旦振動增大后快速降負荷或勵磁電流后振動）一旦振動增大后快速降負荷或勵磁電流后振動并不立即較小并

46、不立即較小 , ,而是有一定的時間滯后而是有一定的時間滯后; ; （3 3）機組快速解列停機惰走通過一階臨界轉速時的）機組快速解列停機惰走通過一階臨界轉速時的振動較啟動過程中的相應值增大很多。振動較啟動過程中的相應值增大很多。（4 4）轉子發(fā)生熱彎曲后惰走停機時在低轉速下）轉子發(fā)生熱彎曲后惰走停機時在低轉速下（200200400r/min400r/min）轉軸晃度較大。）轉軸晃度較大。5 5、轉子偏心、轉子偏心 與質量不平衡一樣，轉子偏心亦產生很大的與質量不平衡一樣，轉子偏心亦產生很大的 1X1X振動分量，但是二者差異在于反映出的振動相振動分量，但是二者差異在于反映出的振動相位關系不同，質量不

47、平衡時同一軸承垂直和水平位關系不同，質量不平衡時同一軸承垂直和水平方向振動相位一般相差方向振動相位一般相差9090。而轉子偏心時軸承而轉子偏心時軸承（或偏心轉子本身）的垂直和水平方向振動相位（或偏心轉子本身）的垂直和水平方向振動相位相差相差 0 0或或 180180（其表明直線運動）。若在轉（其表明直線運動）。若在轉子偏心情況下進行轉子平衡，其結果可能是降低子偏心情況下進行轉子平衡，其結果可能是降低一個方向的振動，但增大其它方向的振動。一個方向的振動，但增大其它方向的振動。6 6、機械松動、機械松動 通常有三種類型的機械松動。通常有三種類型的機械松動。 第一種類型的松動是指機器的底座、臺板和第

48、一種類型的松動是指機器的底座、臺板和基礎存在結構松動，或水泥灌漿不實以及結構或基礎存在結構松動，或水泥灌漿不實以及結構或基礎的變形，此類松動表現出振動頻譜為基礎的變形，此類松動表現出振動頻譜為 1X1X分量。分量。 第二種類型的松動主要是由于機器底座固定第二種類型的松動主要是由于機器底座固定螺栓的松動或軸承座出現裂紋引起。螺栓的松動或軸承座出現裂紋引起。其振動頻譜其振動頻譜除包除包含含 1X1X分量外，還存在相當大的分量外，還存在相當大的2X2X分量，有時分量，有時還激發(fā)出還激發(fā)出1/2X1/2X和和3X3X振動分量。振動分量。 第三種類型的松動是由于部件間不合適的配合引第三種類型的松動是由于

49、部件間不合適的配合引起的，由于松動部件對來自轉子動態(tài)力的非線性響起的，由于松動部件對來自轉子動態(tài)力的非線性響應，因而其產生許多振動諧波分量，應，因而其產生許多振動諧波分量，1X,2X,1X,2X,nX,nX，有時亦產生精確的有時亦產生精確的 1/2X1/2X或或1/3X1/3X整數倍的次諧波分量整數倍的次諧波分量（即（即 0.5X,1.5X,2.5X,0.5X,1.5X,2.5X,n.5X,n.5X）。這時松動通常是這時松動通常是軸承蓋里軸承瓦枕的松動、過大的軸承間隙、或者軸承蓋里軸承瓦枕的松動、過大的軸承間隙、或者轉軸上存在松動葉輪。這種松動的振動相位很不穩(wěn)轉軸上存在松動葉輪。這種松動的振動

50、相位很不穩(wěn)定，變化范圍很大。定，變化范圍很大。7 7、軸承座或汽缸剛度不足、軸承座或汽缸剛度不足 軸承座或汽缸剛度不足往往導致在較小的軸軸承座或汽缸剛度不足往往導致在較小的軸振動情況下而產生較大的瓦振動。引起軸承座或振動情況下而產生較大的瓦振動。引起軸承座或汽缸剛度不足的主要原因是其本身結構剛性較差；汽缸剛度不足的主要原因是其本身結構剛性較差；軸承座與臺板、基礎之間的連接松動；二次灌漿軸承座與臺板、基礎之間的連接松動；二次灌漿不好；或基礎、軸承座、與軸承座連接的汽缸、不好；或基礎、軸承座、與軸承座連接的汽缸、發(fā)電機和勵磁機靜子或管道存在共振。發(fā)電機和勵磁機靜子或管道存在共振。 軸承座剛度不足引

51、起的振動一般以軸承座剛度不足引起的振動一般以 1X1X分量分量為主，轉子振動與軸承座振動之比小于或接近為主，轉子振動與軸承座振動之比小于或接近 1 1（通常情況下轉子振動與軸承座振動之比為（通常情況下轉子振動與軸承座振動之比為 2 24 4）。）。 在激振力大小一定的情況下，軸承座振動的在激振力大小一定的情況下，軸承座振動的大小與軸承座的動剛度成反比。當軸承座處于共大小與軸承座的動剛度成反比。當軸承座處于共振狀態(tài)時，其動剛度最小。汽輪發(fā)電機組軸承座振狀態(tài)時，其動剛度最小。汽輪發(fā)電機組軸承座除存在接近除存在接近 50Hz50Hz的固有頻率外，也可能存在的固有頻率外，也可能存在 100Hz100H

52、z左右的固有頻率（尤其是勵磁機、發(fā)電機軸左右的固有頻率（尤其是勵磁機、發(fā)電機軸承）。在發(fā)生共振時，較小的激振力可產生較大承）。在發(fā)生共振時，較小的激振力可產生較大的軸瓦振動。的軸瓦振動。8 8、轉子碰磨、轉子碰磨 當旋轉機械的旋轉部件和固定部件接觸時，當旋轉機械的旋轉部件和固定部件接觸時，就發(fā)生動靜碰磨。轉子碰磨時會產生類似于機械就發(fā)生動靜碰磨。轉子碰磨時會產生類似于機械松動的頻譜。轉子碰磨可能是部分碰磨，也可能松動的頻譜。轉子碰磨可能是部分碰磨，也可能是整圈碰磨。碰磨一般會產生更多的次諧波振動是整圈碰磨。碰磨一般會產生更多的次諧波振動分量。此外，轉子碰磨可能產生一系列完整分數分量。此外，轉子

53、碰磨可能產生一系列完整分數的諧波振動分量的諧波振動分量（1/2X,1/3X,1/4X,1/5X,1/2X,1/3X,1/4X,1/5X,1/nX,1/nX）, ,這類頻譜特這類頻譜特別在轉子部分碰磨情況下容易產生。轉子碰磨可別在轉子部分碰磨情況下容易產生。轉子碰磨可能也激起許多高頻振動分量。碰磨的危害性很大，能也激起許多高頻振動分量。碰磨的危害性很大，即使轉軸和軸承烏金短時碰磨也會造成嚴重后果。即使轉軸和軸承烏金短時碰磨也會造成嚴重后果。 汽輪發(fā)電機組轉軸和靜子發(fā)生徑向部分碰磨汽輪發(fā)電機組轉軸和靜子發(fā)生徑向部分碰磨時，振動頻譜主要是基頻分量，但也有時，振動頻譜主要是基頻分量，但也有 2X2X、

54、3X3X、4X4X等高次諧波分量，其中等高次諧波分量，其中2X2X分量較大。摩擦時振分量較大。摩擦時振動急劇增大，而且相位也會發(fā)生變化，相位變化動急劇增大，而且相位也會發(fā)生變化，相位變化是逆轉動方向。碰磨后若轉子發(fā)生熱彎曲，則降是逆轉動方向。碰磨后若轉子發(fā)生熱彎曲，則降速過轉子臨界轉速時振動也急劇放大。當轉子發(fā)速過轉子臨界轉速時振動也急劇放大。當轉子發(fā)生動靜碰磨后，降轉速或降負荷振動并不立即減生動靜碰磨后，降轉速或降負荷振動并不立即減小，反而有所增大，只有當轉速或負荷降低到某小，反而有所增大，只有當轉速或負荷降低到某一數值后，振動才緩慢減小，即振動變化存在一一數值后，振動才緩慢減小，即振動變化

55、存在一定的滯后。如下圖所示。定的滯后。如下圖所示。某某300MW300MW機組中壓轉子動靜碰磨后機組中壓轉子動靜碰磨后#2#2、#3#3瓦振和瓦振和#1#1、#3#3軸振軸振在停機過程中波特曲線在停機過程中波特曲線 9 9、轉子不對稱、轉子不對稱 轉子系統(tǒng)相對轉子軸線結構剛度不對稱時會轉子系統(tǒng)相對轉子軸線結構剛度不對稱時會造成每轉一轉過程中因自重受彎的撓曲變化情況，造成每轉一轉過程中因自重受彎的撓曲變化情況，這樣在振動頻譜中就會出現穩(wěn)定的這樣在振動頻譜中就會出現穩(wěn)定的 2X2X分量。只要分量。只要存在主慣性矩差，即使轉子質量處于平衡狀態(tài)，存在主慣性矩差，即使轉子質量處于平衡狀態(tài)，這種振動仍存在

56、，其振幅大小與慣性矩之差和慣這種振動仍存在，其振幅大小與慣性矩之差和慣性矩之和的比值（性矩之和的比值（I I1 1-I-I2 2）/ /（I I1 1+ I+ I2 2）有關。大容）有關。大容量發(fā)電機一般在轉子本體大齒上開有一定數量的量發(fā)電機一般在轉子本體大齒上開有一定數量的橫向月牙槽，以使兩軸線截面主慣性矩相接近，橫向月牙槽，以使兩軸線截面主慣性矩相接近，或減小兩軸線的撓度差?；驕p小兩軸線的撓度差。 兩極發(fā)電機轉子若以角速度兩極發(fā)電機轉子若以角速度旋轉，其靜撓旋轉，其靜撓曲上下變動頻率為曲上下變動頻率為 22，當該頻率與轉子一階臨，當該頻率與轉子一階臨界轉速一致時，轉軸將產生共振，通常將這個

57、轉界轉速一致時，轉軸將產生共振，通常將這個轉速稱為轉子副臨界轉速，即轉子一階臨界轉速的速稱為轉子副臨界轉速，即轉子一階臨界轉速的一半。如果轉子兩軸線截面主慣性矩存在較大差一半。如果轉子兩軸線截面主慣性矩存在較大差異，則在副臨界轉速時會出現一明顯的振動峰值，異，則在副臨界轉速時會出現一明顯的振動峰值，其頻率主要為其頻率主要為 2X2X分量。分量。 轉子橫向有了裂紋，也是一種剛度不對稱。轉子橫向有了裂紋，也是一種剛度不對稱。所以可用長期監(jiān)控所以可用長期監(jiān)控 2X2X振動分量變化的方法來監(jiān)控振動分量變化的方法來監(jiān)控裂紋的出現與發(fā)展。裂紋的出現與發(fā)展。某機組發(fā)電機轉子某機組發(fā)電機轉子#9#9、#10#

58、10瓦振啟動過程中波特曲瓦振啟動過程中波特曲線線1010、滑動軸承、滑動軸承10.110.1磨損磨損/ /間隙問題間隙問題 套筒軸承輕微的磨損通常表現為套筒軸承輕微的磨損通常表現為 1/2X1/2X或或 1/3X1/3X成分的次諧波振動分量。成分的次諧波振動分量。但在磨損的后期但在磨損的后期階階段，振動頻譜呈現為較大的段，振動頻譜呈現為較大的 1X1X分量，并伴隨有一分量，并伴隨有一些些2X2X和和3X3X分量，有時還會出現少量更高的諧波分分量，有時還會出現少量更高的諧波分量。量。10.210.2油膜渦動不穩(wěn)定油膜渦動不穩(wěn)定 油膜渦動是普通潤滑軸承發(fā)生次同步不穩(wěn)定油膜渦動是普通潤滑軸承發(fā)生次同

59、步不穩(wěn)定振動問題的主要原因。油膜渦動是油膜力激發(fā)的振動問題的主要原因。油膜渦動是油膜力激發(fā)的振動，正常運行條件的改變（如傾角和偏心率）振動，正常運行條件的改變（如傾角和偏心率）引起油楔引起油楔“推動推動”轉軸在軸承中運動，因而在旋轉軸在軸承中運動，因而在旋轉方向產生的不穩(wěn)定力使轉子發(fā)生渦動。如果系轉方向產生的不穩(wěn)定力使轉子發(fā)生渦動。如果系統(tǒng)內存在足夠大的阻尼，則轉軸回到其正常位置統(tǒng)內存在足夠大的阻尼，則轉軸回到其正常位置，變得變得運行運行穩(wěn)定穩(wěn)定。否則轉子將繼續(xù)渦動，出現較大否則轉子將繼續(xù)渦動，出現較大的不穩(wěn)定振動。的不穩(wěn)定振動。 油膜不穩(wěn)定渦動一般是由于過大的軸承磨損或油膜不穩(wěn)定渦動一般是由

60、于過大的軸承磨損或間隙，不合適的軸承設計，潤滑油參數的改變等因間隙，不合適的軸承設計，潤滑油參數的改變等因素引起的。素引起的。 根據振動頻譜很容易識別油膜渦動不穩(wěn)定，其根據振動頻譜很容易識別油膜渦動不穩(wěn)定，其出現時的振動頻率為同步振動頻率的出現時的振動頻率為同步振動頻率的40404848，接近轉速頻率的一半，也常稱為油膜半速渦動。接近轉速頻率的一半，也常稱為油膜半速渦動。10.310.3油膜振蕩不穩(wěn)定油膜振蕩不穩(wěn)定 當機器出現油膜渦動不穩(wěn)定，而且油膜渦動當機器出現油膜渦動不穩(wěn)定，而且油膜渦動頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時就會發(fā)生油膜振蕩。頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時就會發(fā)生油膜振蕩。油膜振蕩只有在機器運