汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

汽輪機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院1實(shí)驗(yàn)一ZT3轉(zhuǎn)子振動(dòng)模擬試臺(tái)目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、組成及技術(shù)參數(shù)三、安裝與一般操作（一）軸承座的安裝（二）轉(zhuǎn)子與軸的安裝（三）平衡螺釘?shù)陌惭b（四）聯(lián)軸節(jié)的使用和安裝（五）轉(zhuǎn)速測量（鍵相）傳感器的安裝（六）電渦流傳感器的安裝（七）摩擦螺釘架的使用四、典型試驗(yàn)的操作（一）振動(dòng)觀察（臨界轉(zhuǎn)速和質(zhì)量不平衡）（二）摩擦（三）渦動(dòng)與油膜振蕩1、渦動(dòng)2、油膜振蕩（四）自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)附錄模擬臺(tái)調(diào)速器使用說明2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋巨D(zhuǎn)子振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)是一種用來模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的試驗(yàn)裝置。主要用于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證撓性轉(zhuǎn)子軸系的強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)特性。它能有效地再現(xiàn)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械所產(chǎn)生的多種振動(dòng)現(xiàn)象。通過不同的選擇改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、軸系剛度、質(zhì)量不平衡、軸承的摩擦或沖擊條件以及聯(lián)軸節(jié)的型式來模擬機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，由配置的檢測儀表來觀察和記錄其振動(dòng)特性。電渦流傳感器、光電傳感器及ZXP8型動(dòng)平衡分析儀與試驗(yàn)臺(tái)配套，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芊奖愕孛枥L出波特圖（幅頻和相頻特性曲線）、頻譜圖。該試驗(yàn)臺(tái)在ZXPF16D轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)上模擬出各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障,并通過棒圖、振動(dòng)通頻值、數(shù)據(jù)列表、幅值趨勢圖、時(shí)域波形、頻譜圖、軸心軌跡、二維全息譜、波德圖、趨勢分析圖、極坐標(biāo)圖、軸中心線圖、層疊圖、瀑布圖等14種振動(dòng)監(jiān)測、分析圖表反映出來。二、組成及技術(shù)參數(shù)本試驗(yàn)臺(tái)采用直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，電機(jī)軸經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬，且平穩(wěn)可靠。電機(jī)額定電流25A，輸出功率250W。調(diào)速器將220VAC電源整流供電機(jī)勵(lì)磁電壓，同時(shí)經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓并整流后供電機(jī)電樞電流，手動(dòng)調(diào)整調(diào)壓器輸出電壓可實(shí)現(xiàn)電機(jī)010000RPM范圍的無級(jí)調(diào)速，升速率可達(dá)800RPM/MIN。ZT3型是由產(chǎn)品代號(hào)（ZT）跨數(shù)組成。試驗(yàn)臺(tái)長1200MM，寬108MM，高145MM，質(zhì)量約45KG。轉(zhuǎn)軸直徑均為95MM，有兩種長度規(guī)格320MM軸3根、500MM油膜振蕩專用軸1根；最大撓曲不超過003MM；沿軸的軸向任何部位均可選作試驗(yàn)中的支承點(diǎn)。共配有六只轉(zhuǎn)子，分為兩種規(guī)格7625MM和7619MM，質(zhì)量分別為800G和600G，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選用。配有剛性聯(lián)軸節(jié)和半撓性聯(lián)軸節(jié)供選用。試驗(yàn)臺(tái)最多可安裝三跨轉(zhuǎn)子，用8渦流傳感器測量，測點(diǎn)數(shù)隨轉(zhuǎn)子數(shù)而定，每個(gè)轉(zhuǎn)子可安裝X及Y方向各一個(gè)測點(diǎn)。試驗(yàn)臨界轉(zhuǎn)速因跨度、轉(zhuǎn)子質(zhì)量及位置等因素而各異，參考數(shù)據(jù)如下使用320MM轉(zhuǎn)軸，跨度為250MM，當(dāng)一根軸上安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)子時(shí)，其一階臨界轉(zhuǎn)速約為4400RPM。使用500MM轉(zhuǎn)軸時(shí)，安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)子，其一階臨界轉(zhuǎn)速約為2400RPM；試驗(yàn)臺(tái)基本配置如圖1所示。渦動(dòng)和油膜振蕩試驗(yàn)配置如圖2所示。試驗(yàn)臺(tái)調(diào)速器的使用，見附錄說明。3三、安裝與一般操作裝配后的試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)水平放置在剛度較好且支撐穩(wěn)定的水平平臺(tái)上，底座下面宜墊以較厚實(shí)的橡皮墊。通常試驗(yàn)臺(tái)無需特殊固定。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康目蓪⒃囼?yàn)臺(tái)組裝成幾種不同型式。幾種基本型式可用于1驗(yàn)證質(zhì)量不平衡等引起的振動(dòng)；2驗(yàn)證油膜振蕩理論；3驗(yàn)證自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)；4圖1模擬試驗(yàn)臺(tái)基本配置（一）、軸承座的安裝本試驗(yàn)臺(tái)軸的支承均采用滑動(dòng)軸承，安裝軸承座時(shí)，應(yīng)注意方向一致，應(yīng)認(rèn)定無軸承蓋的一面一律朝向電機(jī)方向。使用M5內(nèi)六角螺釘和T型塊固緊軸承座，其軸向位置按需要而定。軸承座內(nèi)的軸承不宜隨意拆卸，以防止降低精度或損壞零件（二）、轉(zhuǎn)子與軸的安裝轉(zhuǎn)子在軸上的固定采用錐套式鎖緊方式。固緊時(shí)，借助于專用扳手上兩柱銷插入鎖緊螺母孔內(nèi)，右旋螺母即可。反之，若要使轉(zhuǎn)子與軸松開，則用扳手左旋螺母，松開后，轉(zhuǎn)子在軸上可任意移動(dòng)或拆卸。1112注意當(dāng)用手握緊轉(zhuǎn)子外圓固緊或松開轉(zhuǎn)子時(shí)，必須小心，切莫用力壓轉(zhuǎn)軸，以避免軸受過大的橫向力而彎曲，造成永久變形。同理，當(dāng)欲把軸從聯(lián)軸節(jié)內(nèi)拉出或與聯(lián)軸節(jié)固緊以及把軸穿過轉(zhuǎn)子時(shí)，為防止軸承和軸過度受力和可能的損壞，施力必須保持軸與軸承基本成一水平線。安裝轉(zhuǎn)軸時(shí)，宜先從外側(cè)軸承孔穿入，并依次裝上轉(zhuǎn)子，再穿過內(nèi)側(cè)軸承孔直至與聯(lián)軸節(jié)配合、固緊。插入聯(lián)軸節(jié)時(shí)，軸端面與聯(lián)軸節(jié)的鉸鏈柱之間應(yīng)留有一定間隙。試驗(yàn)需要轉(zhuǎn)子懸伸時(shí)，應(yīng)使懸伸轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)面與外軸承座外側(cè)面之間的距離不超過25MM，同時(shí)在轉(zhuǎn)子外側(cè)必須安裝摩擦螺釘架保護(hù)，如圖3所示。（三）、平衡螺釘?shù)陌惭b為便于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，在每個(gè)轉(zhuǎn)子兩側(cè)面加工有周向平衡槽。使用標(biāo)準(zhǔn)的M2螺釘和螺母作為平衡配重。每一套螺釘約重03。周向槽側(cè)均刻有角度刻度、轉(zhuǎn)子質(zhì)量及平衡配重位置半徑R33，以方便平衡計(jì)算。轉(zhuǎn)子上的螺釘不得任意拆卸。（四）、聯(lián)軸節(jié)的使用與安裝本試驗(yàn)臺(tái)可使用剛性聯(lián)軸節(jié)和半撓性聯(lián)軸節(jié)。剛性聯(lián)軸節(jié)主要用于驗(yàn)證軸承座不對(duì)中及某跨間轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量、擾動(dòng)力對(duì)另一跨轉(zhuǎn)子的影響。由于這些試驗(yàn)或要求把其中一軸承座墊高，或要求有較大的動(dòng)不平衡力，這都將容易加劇軸頸和軸承的磨損，因此應(yīng)盡可能地縮短試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。如做轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)，則須在保證轉(zhuǎn)子或附加測量齒輪平衡的條件下使用剛性聯(lián)軸節(jié)。對(duì)于使用半撓性聯(lián)軸節(jié)，則無嚴(yán)格的限制。注意半撓性聯(lián)軸節(jié)軸銷處，不需加任何潤滑劑。（五）轉(zhuǎn)速測量（鍵相）傳感器的安裝用數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，可使用電渦流傳感器或光電傳感器探頭作為轉(zhuǎn)速計(jì)的輸入信號(hào)源。用渦流傳感器探頭時(shí)，軸上必須裝專用渦流鍵相套；用光電傳感器探頭時(shí)，軸上一般粘貼一定寬度的反光鋁箔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，13此信號(hào)既用于轉(zhuǎn)速計(jì)量，又作為測量相位角的參考標(biāo)志，因此這樣使用的傳感器又稱之為鍵相器。光電傳感器使用時(shí)其探頭端面與被測表面之間的距離為2050MM，電源電壓為12VDC。使用時(shí)，請(qǐng)按下列步驟操作1、用502膠把5MM寬、20MM長的鋁箔作反光材料沿軸向粘貼于電機(jī)聯(lián)軸節(jié)套的凹槽中，注意粘貼牢固，不致因轉(zhuǎn)速高時(shí)飛脫。鋁箔表面應(yīng)平整不得有皺折；2、把光電傳感器探頭安裝在電機(jī)座的傳感器支架上，使光電傳感器兩只微型接收發(fā)射管呈水平方向?qū)?zhǔn)聯(lián)軸節(jié)套上鋁箔標(biāo)記；3、接通光電傳感器與有關(guān)測振儀器及電源的連線，開啟儀表于工作狀態(tài)；4、啟動(dòng)電機(jī)使其低速運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)整光電頭與鋁箔標(biāo)記的距離，至有正常的光電信號(hào)輸出，固緊光電傳感器。（六）電渦流傳感器的安裝電渦流傳感器用來測量軸對(duì)軸承座的相對(duì)位移或振動(dòng)。本試驗(yàn)臺(tái)共配三只渦流傳感器支架，其上都有兩個(gè)互相垂直（沿X、Y軸）的105孔，用來安裝8渦流傳感器探頭，可根據(jù)需要將傳感器探頭安裝于轉(zhuǎn)子赤道平面內(nèi)。安裝前，先檢查轉(zhuǎn)子外徑的跳動(dòng)量，然后按如下步驟操作1、固定傳感器支架于所需位置，使探頭安裝孔中心線沿轉(zhuǎn)子法線方向；2、裝上X、Y方向的傳感器探頭；3、分別將探頭與前置器、前置器與測量儀表之間的連線接好；4、接通儀表及傳感器電源，使呈工作狀態(tài)；5、調(diào)整探頭前端面與轉(zhuǎn)子外表面間的距離，使其約等于傳感器線性范圍（02523MM）的中間值，或調(diào)至前置器輸出電壓12V左右；6、借助于兩個(gè)M101六角螺母緊固探頭；7、低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，檢查有無輸出信號(hào)及信號(hào)是否正常。（七）摩擦螺釘架的使用摩擦螺釘架有兩個(gè)功能一是用于驗(yàn)證在各種摩擦狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子特性；二是在懸伸轉(zhuǎn)子狀態(tài)限制軸的最大徑向跳動(dòng)，起一定的安全保護(hù)作用。摩擦試驗(yàn)時(shí)，首先按照所需位置固緊摩擦螺釘架，然后啟動(dòng)電機(jī)使在所需轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，仔細(xì)地調(diào)進(jìn)摩擦螺釘，在有關(guān)儀器上觀察到?jīng)_擊信號(hào)后，即鎖緊翼形防松螺母。注意由于連續(xù)或間斷地摩擦都將損傷機(jī)械，因此，為試驗(yàn)建立摩擦狀態(tài)應(yīng)格外小心，其摩擦試驗(yàn)只允許短時(shí)間進(jìn)行，一般不超過30秒鐘。四、典型試驗(yàn)的操作（一）振動(dòng)觀察（臨界轉(zhuǎn)速和質(zhì)量不平衡）振動(dòng)試驗(yàn)接線示意如圖4所示。按圖1基本配置安裝試驗(yàn)臺(tái)，傳感器支架上安裝X、Y向渦流傳感器，其探頭端面與轉(zhuǎn)子外圓之間的間隙按傳感器線性范圍的中值調(diào)整；光電傳感器安裝于正對(duì)聯(lián)軸節(jié)反射標(biāo)記處。1415按圖4連接傳感器與測量儀器。在檢查無誤的情況下即可接通電源，啟動(dòng)試驗(yàn)16臺(tái)。按照要求逐漸增加轉(zhuǎn)子速度，可觀察到不超出轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)操作范圍的振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅的峰值最大，且相位角發(fā)生180的變化，在示波器上看到的軸心軌跡如圖5所示，軌跡圖形上的亮點(diǎn)（鍵相點(diǎn)）在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)其位置變化180。由低速到高速變化的振動(dòng)情況可由繪圖儀繪出幅頻及相頻特性（波特圖），如圖6所示。由圖6曲線可以看出（1）在K，且有阻尼（實(shí)際工作狀態(tài)總有阻尼）情況下，不平衡相位與振動(dòng)相位由開始的保持一致到隨轉(zhuǎn)速的升高而相位差逐漸發(fā)生變化。當(dāng)K時(shí)，不平衡相位超前振動(dòng)相位90，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，相位差將逐漸增大到180，即不平衡相位超前振動(dòng)相位180。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時(shí)，即接近零時(shí)，振幅接近零，因?yàn)榇藭r(shí)不平衡離心力極小。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速很多時(shí)，振幅接近于某一穩(wěn)定值，這就是轉(zhuǎn)子的自動(dòng)定心。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，由于阻尼作用，振幅被抑制成有限值，在振動(dòng)曲線上形成一個(gè)高峰。試驗(yàn)可以證明，隨著阻尼的增大，峰值越來越低。（4）由于不平衡離心力總是存在的，因此，幅頻曲線一般均出現(xiàn)峰值，峰值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速附近的高振幅區(qū)稱為共振范圍。（5）轉(zhuǎn)子振動(dòng)的相頻曲線和幅頻曲線，從相位和振幅兩個(gè)不同的方面反映了轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性，顯然這兩者之間是密切相關(guān)的。正是由于轉(zhuǎn)子的不平衡相位與由不平衡所引起的振動(dòng)相位之間有上述隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，才使得轉(zhuǎn)子的振動(dòng)在臨界轉(zhuǎn)速之前，隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高，并在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到峰值；在轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速以后，由于不平衡矢量與振動(dòng)矢量之間的相位差超過90，就是說，這時(shí)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的離心力已經(jīng)開始抵消由于轉(zhuǎn)子變形而造成的弓狀回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，因此越過臨界轉(zhuǎn)速以后，振幅開始下降。高于臨界轉(zhuǎn)速越多，不平衡相位就越接近于超前轉(zhuǎn)動(dòng)相位180，抵消作用也越大，因此振動(dòng)也越小，運(yùn)轉(zhuǎn)越加平穩(wěn)。當(dāng)然，對(duì)于實(shí)際機(jī)器轉(zhuǎn)子，不是簡單的單圓盤轉(zhuǎn)子，也不是只有一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，而是具有多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，因此超過第一臨界轉(zhuǎn)速后，振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而降低被限制在一個(gè)很有限的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，超過一定轉(zhuǎn)速后，振幅又會(huì)由于第二臨界轉(zhuǎn)速的存在而開始升高。（二）摩擦旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行中，常常由于某些原因發(fā)生轉(zhuǎn)子與靜止部件之間的摩擦，它可能造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)更大的振動(dòng)。最常見的是轉(zhuǎn)子與密封之間的摩擦，它們都是由于轉(zhuǎn)子中心線的偏移或嚴(yán)重的橫向振動(dòng)引起的。產(chǎn)生的原因依次為不平衡、重力、各種徑向預(yù)載荷、流體動(dòng)力、熱膨脹、不對(duì)中等。1沖擊現(xiàn)象當(dāng)轉(zhuǎn)子與靜止部件相碰撞時(shí)，產(chǎn)生的直接沖擊力通常并不很高，而對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的影響更為顯著。沖擊發(fā)生后，轉(zhuǎn)子響應(yīng)中有復(fù)雜的瞬態(tài)橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是由扭矩突變引起的。橫向反彈運(yùn)動(dòng)的方向可能與原來的進(jìn)動(dòng)方向一致，也可能使其變成反進(jìn)動(dòng)，它取決于障礙物相對(duì)于轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)的原始位置、接觸表面和轉(zhuǎn)子的圓周速度，沖擊后轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)的特征為橫向自由振動(dòng)，即其頻率等于轉(zhuǎn)子自然頻率之一或?yàn)樗鼈兊慕M合。172摩擦力摩擦力和碰撞的關(guān)系很大。它產(chǎn)生在相接觸的零件的每一個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。其大小主要取決于零件間的正壓力、材料、零件表面性質(zhì)以及它們相對(duì)速度的方向。摩擦力會(huì)改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)動(dòng)，其作用的結(jié)果先使轉(zhuǎn)速下降，隨后當(dāng)摩擦力矩去掉時(shí)便產(chǎn)生瞬時(shí)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。摩擦力使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，一部分消耗在接觸表面磨削上，所以能量損耗，這就發(fā)生了由一間隙改變而引起的摩擦條件的變化。局部發(fā)熱可能導(dǎo)致軸變形或者密封件損壞。摩擦還會(huì)產(chǎn)生噪音具有豐富頻譜的聲波。3系統(tǒng)剛度變化旋轉(zhuǎn)機(jī)械的剛度決定機(jī)器的自然頻率（共振頻率）。這個(gè)剛度是由軸（包括轉(zhuǎn)動(dòng)部件）的剛度、支座的剛度、軸承及密封的剛度決定的，當(dāng)轉(zhuǎn)軸偶然和一靜止的障礙物接觸時(shí)，這種新的邊界條件改變了它的剛度。如果轉(zhuǎn)子發(fā)生接觸則在每一旋轉(zhuǎn)周期的一部分時(shí)間內(nèi)（局部摩擦），或者在保持整周接觸時(shí)（整周摩擦）連續(xù)地影響軸的剛度。在局部摩擦的情況下，轉(zhuǎn)子的剛度在最低值（與障礙物不接觸）和最高值（與障礙物接觸）之間變化。剛度變化的頻率與進(jìn)動(dòng)的頻率相同。這就可能發(fā)生存在于有周期性變化系數(shù)的系統(tǒng)中的自由振動(dòng)的不穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子與靜止部件的局部摩擦或者是在尺寸超差或潤滑不良的軸承中的摩擦經(jīng)常引起穩(wěn)定的次諧振（分?jǐn)?shù)諧波共振），其頻率正好是轉(zhuǎn)速的一半。然而隨著轉(zhuǎn)速的升高，次諧波振動(dòng)的范圍是變化的。當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度高于一階自然頻率的三倍時(shí)，穩(wěn)態(tài)次諧振的范圍為1/3（“輕”摩擦）或1/2（“重”摩擦）。如果轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)子第一階自然頻率的倍時(shí)，那么轉(zhuǎn)子的響應(yīng)將由同步分量（1X）和一個(gè)次同步分量組成，其最低頻率隨著摩擦力的增加分別等于（1/）、（1）、1/3、（1/2）。次諧波的范圍決定于不平衡、阻尼、外載荷、幾何形狀、材料性質(zhì)等因素。當(dāng)阻尼很大時(shí)，次諧波可能根本不發(fā)生。本試驗(yàn)臺(tái)通過摩擦螺釘來實(shí)現(xiàn)局部摩擦，用來驗(yàn)證由局部摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)機(jī)理、觀察分?jǐn)?shù)諧波共振現(xiàn)象。隨著調(diào)節(jié)摩擦螺釘改變摩擦大小，在示波器上可觀察到不同的軸心軌跡圖形。圖7表示了輕摩擦和重摩擦?xí)r的軸心軌跡。亮點(diǎn)表示的鍵相點(diǎn)變化一般與軸的轉(zhuǎn)向相同。（A）（B）圖7摩擦?xí)r的軸心軌跡A輕摩擦B重摩擦操作步驟如下（1）把內(nèi)、外側(cè)軸承座安排得盡可能遠(yuǎn)些；18（2）在試驗(yàn)臺(tái)上安裝500MM長軸，軸上僅安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子（為了降低一階臨界轉(zhuǎn)速），摩擦螺釘架安裝在離轉(zhuǎn)子約8MM處；（3）把XY方向傳感器支架放置在轉(zhuǎn)子另一側(cè)（軸上應(yīng)加渦流測振套），支架與轉(zhuǎn)子盡量靠近；（4）摩擦螺釘不與軸接觸，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子至一階臨界轉(zhuǎn)速，并記錄數(shù)據(jù)；（5）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速至一階臨界轉(zhuǎn)速的25倍，并觀察示波器上的軸心軌跡和用Z軸表示的相位信號(hào)；（6）小心地向下擰摩擦螺釘，直至與軸接觸，使可以看到由兩個(gè)固定鍵相點(diǎn)所表示的特殊軌跡；（7）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速的三倍，直至軌跡上出現(xiàn)三個(gè)靜止亮點(diǎn)。（三）渦動(dòng)與油膜振蕩1、渦動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)子除了受到像不平衡離心力等各種外力作用而發(fā)生受迫振動(dòng)外，在轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)內(nèi)部，也可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的激振因素。在一定條件下，徑向滑動(dòng)軸承支持的轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子在油膜力作用下發(fā)生渦動(dòng)，稱為油膜自激渦動(dòng)。為驗(yàn)證渦動(dòng)需使用下列組件帶軸肩的油膜渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸（500MM）、裝有滑動(dòng)軸承套的渦動(dòng)軸承支架、針閥式油杯和接油盒。渦動(dòng)試驗(yàn)組裝如圖2所示，操作步驟如下（1）拆去后兩跨轉(zhuǎn)子，僅留第一跨轉(zhuǎn)子和第二跨的內(nèi)軸承座；（2）把轉(zhuǎn)子套裝在渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸上，渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸插入第二跨的內(nèi)軸承座，并與聯(lián)軸節(jié)固緊；（也可以將渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸直接插入第一跨的內(nèi)軸承座與電機(jī)聯(lián)軸節(jié)固緊）（3）安裝渦動(dòng)軸承座，使渦動(dòng)轉(zhuǎn)軸的軸肩進(jìn)入渦動(dòng)軸承座內(nèi)，同時(shí)調(diào)整渦動(dòng)軸承座與轉(zhuǎn)軸的軸向距離，保證有12MM的間隙，然后固緊；（4）裝好針閥式油杯和接油盒；（5）調(diào)整轉(zhuǎn)子在軸上的位置，離渦動(dòng)軸承座約2/3處固緊；（6）在無摩擦、無預(yù)負(fù)荷、無不平衡的條件下，檢查軸的彎曲；在低轉(zhuǎn)速下，徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大于003MM。轉(zhuǎn)軸在渦動(dòng)軸承內(nèi)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)自由，無明顯阻滯；（7）安裝X、Y方向渦流傳感器在渦流傳感器支架上，并按要求調(diào)整探頭到轉(zhuǎn)子表面的距離；（8）把前置放大器的輸出信號(hào)線接到有關(guān)測振儀（例如ZXP8動(dòng)平衡分析儀），并由測振儀輸出至示波器的X、Y軸上，把鍵相傳感器輸出端接到示波器Z軸的輸入端；（9）打開油流閥，直至油從軸承滴下，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，逐漸提高轉(zhuǎn)速，約在30004000RPM時(shí)，發(fā)生渦動(dòng)，如果渦動(dòng)沒有立即發(fā)生，則使用尼龍預(yù)負(fù)荷棒在渦動(dòng)軸承端輕輕地抬起軸。當(dāng)振幅很小時(shí)，渦動(dòng)軌跡接近于橢圓；當(dāng)振動(dòng)很大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)更復(fù)雜的渦動(dòng)軌跡，例如圖8所示。此時(shí)，在示波器上看到兩個(gè)鍵相點(diǎn)，且鍵相點(diǎn)的變化方向與軸的轉(zhuǎn)向相反。19圖8渦動(dòng)軌跡改變轉(zhuǎn)子的不平衡、預(yù)負(fù)荷、加其它力及改變油的粘度都會(huì)改變或阻礙渦動(dòng)現(xiàn)象的效果。注意（1）渦動(dòng)軸承無潤滑時(shí)，不準(zhǔn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)子。運(yùn)轉(zhuǎn)期間，潤滑油必須充足，流量以每10秒內(nèi)數(shù)滴為宜。可使用10號(hào)高速機(jī)械油或合成錠子油等低粘度潤滑油，潤滑油必須清潔；（2）不準(zhǔn)在渦動(dòng)試驗(yàn)時(shí)使用摩擦螺釘。2、油膜振蕩轉(zhuǎn)子渦動(dòng)轉(zhuǎn)速，基本上為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，習(xí)慣上稱為半速渦動(dòng)。相對(duì)于未發(fā)生油膜自激渦動(dòng)來說，發(fā)生渦動(dòng)后，無論振幅大小，轉(zhuǎn)子都失去了穩(wěn)定性，即所謂轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。在一定條件下，轉(zhuǎn)子雖已失穩(wěn)，但是軸頸可能只在一個(gè)很小的范圍內(nèi)渦動(dòng)，即渦動(dòng)的振幅很小，從機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的角度來看，可能仍然是平穩(wěn)的。但是隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，渦動(dòng)會(huì)逐漸加劇。最嚴(yán)重的情況是，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比較高，接近或超過二倍的一階臨界轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)角速度與轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速相重合，發(fā)生共振性振蕩。此時(shí)半速渦動(dòng)會(huì)變得十分嚴(yán)重，稱為油膜振蕩。本試驗(yàn)臺(tái)受極限轉(zhuǎn)速的限制，在做油膜振蕩試驗(yàn)時(shí)，用增加輪盤的辦法降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速至4000RPM以下，以便在9000RPM附近可以觀察到油膜振蕩現(xiàn)象。渦動(dòng)和油膜振蕩試驗(yàn)按要求配置好后，利用示波器的X、Y軸輸入，可以顯示轉(zhuǎn)子啟動(dòng)瞬間軸的徑向位置變化。停轉(zhuǎn)后，X、Y傳感器的電壓可通過示波器的波形看出。隨著向渦動(dòng)軸承供油、逐漸使轉(zhuǎn)子升速、軸頸開始轉(zhuǎn)動(dòng)、可看到油膜將軸頸抬起并推向一邊。如果軸頸的徑向位置變化不明顯，可將示波器X、Y軸的增益加大。（四）自由轉(zhuǎn)子擾動(dòng)擾動(dòng)就是向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)施加干擾力，干擾力與轉(zhuǎn)速完全無關(guān)。轉(zhuǎn)子對(duì)如此強(qiáng)力作用的響應(yīng)能提供有關(guān)轉(zhuǎn)子特性的有用資料。自由轉(zhuǎn)子是否受擾動(dòng)力作用，其振動(dòng)特性一般都可在示波器上觀察到；擾動(dòng)力的效果也可以從轉(zhuǎn)子的狀態(tài)來觀察到。五、維護(hù)與保養(yǎng)本試驗(yàn)臺(tái)系高速精密機(jī)械，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)特別注意安全。應(yīng)隨時(shí)保持各部件的清潔和合理的潤滑。轉(zhuǎn)軸采用40CR鋼，并經(jīng)嚴(yán)格的工藝制作而成。320MM的轉(zhuǎn)軸和500MM的轉(zhuǎn)軸，其徑向跳動(dòng)量均應(yīng)小于003MM。為防止軸彎曲，試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)在轉(zhuǎn)子下加彈性墊塊，使轉(zhuǎn)子重量由墊塊承受而減少軸的長時(shí)間靜負(fù)荷。但必須注意每當(dāng)試驗(yàn)時(shí)必須去掉。若長期不做試驗(yàn)，應(yīng)將轉(zhuǎn)軸拆下，并沿其軸線懸吊放置。如軸已有少量彎曲變形，可經(jīng)矯直后再用；若嚴(yán)重彎曲，則必須更換。注意搬運(yùn)試驗(yàn)臺(tái)必須使用專用提手，嚴(yán)禁握住軸搬動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)所用軸承，除油膜振蕩軸承外，均為粉末冶金含油球軸承，其潤滑僅在20試驗(yàn)前于每個(gè)軸承座上螺釘孔處滴入所需潤滑油，使內(nèi)部油氈浸滿油即可。如油氈已磨損或損壞，則必須更換。附錄模擬臺(tái)調(diào)速器使用說明一、概述該調(diào)速器為模擬臺(tái)配套，用于ZD220T直流電動(dòng)機(jī)供給電源及無級(jí)調(diào)速之用。采用調(diào)壓器調(diào)壓、橋式整流、濾波，將220VAC變?yōu)橹绷麟妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、調(diào)節(jié)電壓，具有線路簡單、可靠、調(diào)節(jié)范圍寬、功率大、體積小、重量輕等特點(diǎn)，完全滿足模擬臺(tái)各種試驗(yàn)的需要。二、技術(shù)參數(shù)電源220VAC，50HZ輸出勵(lì)磁電壓220VDC輸出勵(lì)磁電流90MA輸出電樞電壓0240VDC電樞電流01A調(diào)速范圍010000RPM（滿負(fù)荷時(shí)）三、使用方法1、接線接線時(shí)斷開電源，按調(diào)速器面板所標(biāo)接線，面板右邊兩對(duì)接線柱，上面一對(duì)接電樞，下面一對(duì)接電機(jī)勵(lì)磁繞組，并分別以紅色、橙色導(dǎo)線區(qū)分。2、開機(jī)開機(jī)后，看轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確，由轉(zhuǎn)子向電機(jī)方向看，順時(shí)針方向?yàn)檎_，若反時(shí)針轉(zhuǎn)，可將電樞（或勵(lì)磁）的兩根線對(duì)調(diào)。注意每次啟動(dòng)前都要把調(diào)壓器左旋到零位，即保證電樞電流從零開始往上調(diào)，以避免啟動(dòng)電流過大燒斷保險(xiǎn)絲。面板左邊有兩個(gè)3A保險(xiǎn)絲，左邊一個(gè)為電樞電路保險(xiǎn)，右邊一個(gè)為電源保險(xiǎn)。3、升速接通電源開關(guān)，電源指示燈亮，微動(dòng)調(diào)壓器，電流表即有指示，負(fù)載較小時(shí)，轉(zhuǎn)子即會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。升速時(shí)必須平滑地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器旋鈕，開始升得較慢，調(diào)壓器轉(zhuǎn)到某一位置后升速較快，這時(shí)必須注意要更平穩(wěn)、緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器，以保證瞬時(shí)電流不致過大。降速時(shí)，同樣要注意平緩，在高速狀態(tài)停機(jī)，應(yīng)通過平穩(wěn)降速過程再切斷電源，否則電機(jī)承受沖擊較大。21實(shí)驗(yàn)二汽輪機(jī)單個(gè)葉片靜頻率的測試一、概述在電廠中，汽輪機(jī)是發(fā)電廠設(shè)備中主要的設(shè)備之一，由于葉片損壞造成的事故停機(jī)占汽輪機(jī)事故的70以上，國內(nèi)外發(fā)電廠常有因汽輪機(jī)葉片損壞事故停電、停產(chǎn)造成巨大的22經(jīng)濟(jì)損失。為了保證葉片在汽輪機(jī)運(yùn)行中的安全，防止葉片因共振而損壞，需要知道葉片的自振頻率，在現(xiàn)場，常用實(shí)測法測定葉片的自振。對(duì)于新投運(yùn)的機(jī)組，應(yīng)較全面地測定各級(jí)葉片的各種振型的自振頻率?？紤]在運(yùn)行過程中，葉片的安裝狀況可能發(fā)生變化，以及因沖蝕、腐蝕、結(jié)垢、及損壞等原因，均將影響到葉片的自振頻率。因此，在每次大修時(shí)應(yīng)對(duì)葉片的切向AO型（無節(jié)點(diǎn)）的自振頻率進(jìn)行測定、校核，確保葉片的安全運(yùn)行。利用葉片自振頻率的測定，根據(jù)葉片的自振頻率有無變化，亦可以發(fā)現(xiàn)葉片有無隱藏裂紋損傷。常用的測試單個(gè)葉片靜頻率的方法有1振動(dòng)法簡稱“自振法”2“共振法”或稱激振法。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握自振法及共振法測定葉片頻率和判別振型的基本方法；2通過實(shí)驗(yàn)，加深理解單個(gè)葉片的振動(dòng)特性以及葉根緊力對(duì)自振頻率的影響；3掌握測試儀器的使用方法。三、實(shí)驗(yàn)要求1用自振法測定葉片的自振頻率，并觀察不同頻率下的李沙茹圖形。2用共振法測定葉片的自振頻率，判別振型，并觀察葉根緊力對(duì)振動(dòng)的影響。四、實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)采用自振法、共振法這兩種方法測定葉片的靜頻率。1自振法用自振法測定葉片的自振頻率的原理圖見后附圖。實(shí)驗(yàn)時(shí),用橡皮錘輕輕敲擊葉片,則葉片將以一種最容易產(chǎn)生的振動(dòng)型式作自由衰減振動(dòng)。通常為切向AO型振動(dòng)，用拾振器將葉片的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)送至陰極示波器的垂直軸Y軸。同時(shí)將低頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率信號(hào)送至示波器的水平軸X軸。一