转子动力学培训 API 学习
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深入浅出转子动力学API617-离心压缩机
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放大因子和隔离裕度要求 若AF>2.5,且临界转速大于最大连续运行转速，则SM 应该不小于26和下列公式计算结果的最小者，比如： AF=3.5，则SM>18.5%
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阻尼不平衡响应计算-峰峰值修正因子
计算所得峰峰值结果需要乘以修正因子CF修正，CF大于0.5
深入浅出API转子动力学规范
第二讲API617：Axial and Centrifugal Compressor/轴流式和离心式压缩机转子动力学
北京透博科技发展有限公司
关于本课程的目的 API离心压缩机转子动力学分析 转子动力学分析的过程和报告需要规范
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名词解释 Axial Split/轴向剖分：机壳的连接面平行于轴中心线 Radial Split/径向剖分：与轴中心线垂直的剖分平面 Compressor Rated Point/压缩机额定运行点：压缩 机100%转速运行曲线上对应的最大流量的运行点 Critical Speed/临界转速：转子系统发生共振现象的 转速点 Stability Analysis/稳定性分析：确定转子轴承系统涡 动频率及其对数衰减率的复根分析 Trip Speed/跳闸转速 Settling Out Pressure/滞留压力；压缩机停车时系统 所具有的压力 Stall/失稳流量：轴流式压缩机叶片气动失稳对应的最 大流量
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一级稳定性分析 分析模型需要包括积压油膜的影响 所有部件采用入口平均油温，并且采用极端运行工况下 的间隙，以产生最小的对数衰减率 对于具有量化的外加径向载荷的转子（比如齿轮压缩 机），需要在稳定性分析时考虑外加径向载荷
转子培训
12、转子的生产过程——检测 12、转子的生产过程——检测
•
检测是对转子半成 品性能上的 检验，主 要针对： • 击穿、匝间、片阻、 焊阻的一个检验
13、转子的生产过程——滴漆 13、转子的生产过程——滴漆
•
滴漆，主要作用为：绝 缘、固化、散热。（有些产 品根据其要球，需加滴包封 漆） 主要不良现象有：铁芯 表面无漆瘤、绝缘漆无气泡、 换向器槽无漆、转轴无绝缘 漆 滴漆作为特殊工位， 主要控制温度、绝缘漆的配 比
• 谢谢大家
• •
潘其昌
2-3、滴漆
•
定子滴漆和转 子滴漆没有太大的 区别，定子滴漆要 求要比转子滴漆的 要求低的多。
2-4、绑扎
• 定子绑扎根据不同
的产品，相应的有 不同的要求！
三、装配
• 电机的装配主要注意点有： • 漆包线在装配过程中不能损伤、转定子
不能有擦铁现象、必须要有老化过程。 • 装配出现的很多问题都是由于转定子不 良造成的，因此，我们必须大力的控制转 定子的质量。
10、转子的生产过程——插槽楔 10、转子的生产过程——插槽楔
• 槽楔主要作用有： • 1、对与槽满率高的转
子，增加爬电距离 • 2、防止有漆包线飞出 铁芯。
11、转子的生产过程——点焊 11、转子的生产过程——点焊
•
点焊是把漆包线焊接 在换向器的铜排上。 • 点焊不良有：虚焊、 线经变化率不良、点扁、 点歪、变色区不良。
•
检测是对转子半成 品性能上的 检验，主 要针对： • 击穿、匝间、片阻、 焊阻的一个检验
二、定子
•
目前，我 们定子有两种， 一种为直流电 机用的永磁， 一种为交流电 机用的串激定 子（即有线包 的），定子相 对要简单些。
印度APL项目汽机专业培训教材(中文)版
7.汽机运行
在机组采用中压缸启动方式，中压缸启
动时为防止过热，在高压缸排汽口出处
设有通风阀（VV阀）与凝汽器相连，使 高压缸处于真空状态以减少鼓风发热。
7.汽机运行
机组甩去外部负荷时在额定转速下空
转（即不带厂用电）持续运行的时间
为15分钟。
• 汽轮机能在低压缸排汽温度不高于79℃下长期运行。 高压缸排汽温度：正常运行最高307℃，报警420℃， 停机450℃；
基本规格和容量
型式：气动 型号：高旁 HBSE+ 2低旁 NBSE
本期工程的装机容量为2x600MW，每台机组 配1套高压旁路装置，2套低压旁路装置。 容量：本工程旁路容量的选取除实现正常 功能外，还可实现甩负荷带厂用电功能。。
3.系统及设备描述
用途：
改善机组的启动性能
机组在各种工况下（冷态、温态、热态和 极热态）启动时，投入旁路系统控制锅炉 蒸汽温度使之与汽机汽缸金属温度较快地
• 各个转子的脆性转变温度（FATT）的数值：
–高中压转子100℃，低压转子 -6.6℃。
3.转子及叶片
由于蒸汽参数高且采用直流锅炉，对汽轮机防止 固体颗粒侵蚀（SPE）采用了调节级喷嘴渗硼涂层 的方法。
• 低压末级及次末级叶片应具有可靠的抗应力腐蚀及抗 水蚀措施，汽轮机设有足够的除湿用的疏水口。
低 旁 关 闭
2.旁路系统示意图
低压旁路 RSV
高压旁路
RPRV MSV CV CV IBV
HPBV
HP R/H HP ATV 锅炉 汽轮机 发电机 LPBV IP/LP
CRCV
HP ATSV VV 凝汽器 CSV LP ATV
转子动力学培训 (API 684学习)
对数衰减率用于评估转子轴承 系统的稳定性，正的对数衰减 率代表一个稳定的系统，负的 对数衰减率代表一个不稳定的 系统。
模态振型
模态振型指在临界转速时 转子的振动形态。与轴承 转子的刚度有关。
相位角
相位角是指测点出测量得到 的最大振幅与转子上标记位 置的相对角度。相位角可以 用于确定不平衡量的位置以 及临界转速的位置还有与临 临界转速相关的放大系数。 当转子运行在临界转速以下 时振动最大值与不平衡量的 位置比较接近，当转子运行 转速高于第一阶临界转速（ 低于第二阶临界转速）时转子 的最大振动相位与不平衡量的 位置有接近180度的相位差。经 过第一阶临界转速时相位有明 显的变化。
在转子轴承系统设计时应该
考虑如下激振因素但不限于
这些因素。
1 转子系统不平衡； 2油膜不稳定； 3 内部摩擦； 4 叶片，小孔以及扩流器的通过频率； 5齿轮啮合与变频； 6 不对中； 7转子系统松动； 8摩擦涡动； 9边界流体分离状态； 10空气动力学交叉饮料； 11同步涡动； 12 滚动轴承的通过频率；
可以通过对计算结果与测试结果的对比来 优化模型建立，积累经验。 根据一般经验转子的二阶弯曲临界转速以及 稳定性对叶轮、轴套等的热套作用不明显。
叶轮等热套零件的惯性质量对于
转子系统的影响不能忽略，应该考虑
在内。
大部分的电机包括如下附加质量：
1 叶轮，盘； 2 联轴器； 3 轴套； 4 平衡盘； 5 推力头； 特殊的机器还包括：
假设转轴的质量可以忽略那么 转子与轴承的等效刚度可以以 下列公式代替。 从公式可知哪个部分的相对刚度 越低则对系统刚度影响更大。
从上述分析可以知道，轴承和 转子整合的刚度比单一部件的 刚度更低。
从图1-10表示了在不同转子刚度 的情况下的振动响应，从图中可 知在相同的轴承刚度情况下转子 刚度越大振动越平缓，临界转速 越高。
模态振型
模态振型指在临界转速时 转子的振动形态。与轴承 转子的刚度有关。
相位角
相位角是指测点出测量得到 的最大振幅与转子上标记位 置的相对角度。相位角可以 用于确定不平衡量的位置以 及临界转速的位置还有与临 临界转速相关的放大系数。 当转子运行在临界转速以下 时振动最大值与不平衡量的 位置比较接近，当转子运行 转速高于第一阶临界转速（ 低于第二阶临界转速）时转子 的最大振动相位与不平衡量的 位置有接近180度的相位差。经 过第一阶临界转速时相位有明 显的变化。
在转子轴承系统设计时应该
考虑如下激振因素但不限于
这些因素。
1 转子系统不平衡； 2油膜不稳定； 3 内部摩擦； 4 叶片，小孔以及扩流器的通过频率； 5齿轮啮合与变频； 6 不对中； 7转子系统松动； 8摩擦涡动； 9边界流体分离状态； 10空气动力学交叉饮料； 11同步涡动； 12 滚动轴承的通过频率；
可以通过对计算结果与测试结果的对比来 优化模型建立，积累经验。 根据一般经验转子的二阶弯曲临界转速以及 稳定性对叶轮、轴套等的热套作用不明显。
叶轮等热套零件的惯性质量对于
转子系统的影响不能忽略，应该考虑
在内。
大部分的电机包括如下附加质量：
1 叶轮，盘； 2 联轴器； 3 轴套； 4 平衡盘； 5 推力头； 特殊的机器还包括：
假设转轴的质量可以忽略那么 转子与轴承的等效刚度可以以 下列公式代替。 从公式可知哪个部分的相对刚度 越低则对系统刚度影响更大。
从上述分析可以知道，轴承和 转子整合的刚度比单一部件的 刚度更低。
从图1-10表示了在不同转子刚度 的情况下的振动响应，从图中可 知在相同的轴承刚度情况下转子 刚度越大振动越平缓，临界转速 越高。
转子动力学课件第1次课
m I d Ω 4 − [ I d k11 − m k 22 ] Ω 2 − ( k11 k 22 − k12 k 21 ) = 0
1 k11 k 22 Ω = − + 2 m Id
2
I p = 2Id
k k − k12 k 21 1 k11 k 22 − + 11 22 4 m Id mId
eω 2 ( p 2 − ω 2 ) + (2ζ pω ) 2
cos(ω t − φ ) sin(ω t − φ )
dr =0 dω
ω cr
1 = p 1 − 2ζ
2
ω cr n cr = 60 2π
对于小阻尼情况: 对于小阻尼情况
ω cr = p
rm ax e ≈ 2ζ
φ ≈
π
2
1.3 刚性支承的单盘偏置转子的涡动
1.1 转子涡动的运动学分析
x = X cos(ωt + φx ) x = X [cos(ωt ) cos(φx ) − sin(ωt ) sin(φx )] y = Y sin(ωt + φ y ) y = Y [cos(ωt )sin(φ y ) + sin(ωt ) cos(φ y )] X a = X cos φx ; X s = X sin φx ; Ya = Y sin φ y ; Ys = −Y cos φ y ;
x = X a cos ωt − X s sin ωt ; y = Ya cos ωt − Ys sin ωt
1.2 Jeffcott转子的涡动分析 转子的涡动，抗弯刚度 轴中央有一刚性薄圆盘， 轴中央有一刚性薄圆盘，
厚度/直径 的盘为薄圆盘。 厚度 直径<0.1的盘为薄圆盘。 直径 的盘为薄圆盘
1 k11 k 22 Ω = − + 2 m Id
2
I p = 2Id
k k − k12 k 21 1 k11 k 22 − + 11 22 4 m Id mId
eω 2 ( p 2 − ω 2 ) + (2ζ pω ) 2
cos(ω t − φ ) sin(ω t − φ )
dr =0 dω
ω cr
1 = p 1 − 2ζ
2
ω cr n cr = 60 2π
对于小阻尼情况: 对于小阻尼情况
ω cr = p
rm ax e ≈ 2ζ
φ ≈
π
2
1.3 刚性支承的单盘偏置转子的涡动
1.1 转子涡动的运动学分析
x = X cos(ωt + φx ) x = X [cos(ωt ) cos(φx ) − sin(ωt ) sin(φx )] y = Y sin(ωt + φ y ) y = Y [cos(ωt )sin(φ y ) + sin(ωt ) cos(φ y )] X a = X cos φx ; X s = X sin φx ; Ya = Y sin φ y ; Ys = −Y cos φ y ;
x = X a cos ωt − X s sin ωt ; y = Ya cos ωt − Ys sin ωt
1.2 Jeffcott转子的涡动分析 转子的涡动，抗弯刚度 轴中央有一刚性薄圆盘， 轴中央有一刚性薄圆盘，
厚度/直径 的盘为薄圆盘。 厚度 直径<0.1的盘为薄圆盘。 直径 的盘为薄圆盘
转子动力学复习资料
4、石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原 理是什么？
答：汽轮机，燃气轮机，压缩机，离心机，电动机 汽轮机——将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。 工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降 低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作 发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和 船舶螺旋桨等。 还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足 生产和生活的供热需要。 燃气轮机 ——是一种以空气及燃气为介质，靠连续燃烧 做功的旋转式热力发动机。主要结构由三部分：压气机， 燃烧室，透平（动力涡轮） 。作用与功能：以连续流动的 气体为工作介质，带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变 为有用功。工作原理：压气机（即压缩机）连续地从大气 中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷 入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平 中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加 热后的高温燃气的做功能力显著提高， 因而燃气透平在带 动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。 压缩机——将机械能转变为气体的能量，用来给气体增 压与输送气体的机械。作用与功能：将原动机的机械能转 变为气体的能量， 用来给气体增压与输送气体。 工作原理： 空气压缩机的种类很多， 按照工作原理可分为容积式压缩 机，往复式压缩机，离心式压缩机。容积式压缩机的工作 原理是压缩气体的体积， 使单位体积内的气体分子密度增 加以提高压缩空气的压力。 离心压缩机的工作原理是提高 气体分子的运动速度， 使气体分子具有的动能转化为气体 的压力能，从而提高压缩空气的压力。往复式压缩机（也 称活塞式压缩机）的工作原理是直接压缩气体，当气体达 到一定压力后排出。 离心机——离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒
9、支撑刚度怎样影响转子的临界角速度？
转子动力学知识
转子动力学知识(总23页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除转子动力学知识2转子动力学主要研究那些问题答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。
这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。
3转子动力学发展过程中的主要转折是什么答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。
最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。
他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。
这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。
但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。
这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。
有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk 和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。
转子动力学
课程名称转子动力学专业机械工程姓名谭玉良学号1320190064教师王彪日期2014.6转子动力学有限元分析1.转子动力学简介1.1背景及意义目前转子动力学在实际机组中的应用正处于需要全面深入研究的阶段，其研究具有重大的实际工程意义。
虽然国内外学者对于大型旋转机械故障诊断问题进行了大量的研究，但大多集中在单一故障问题上。
而在大型旋转机械复杂的工作环境中，系统中产生多故障也是不可忽视的情况之一。
并且与单一故障相比，多故障具有更加复杂的产生原因及动力学特性。
解决旋转机械的振动问题，寻找机械故障的诊断方法，不外乎理论分析与实验研究，而且二者是相辅相成的。
基于模型的方法就是基于这一思路，它首先通过理论分析建立转子系统的有限元模型，然后通过试验方法，利用布置的传感器采集振动信号，最后通过比较计算数据和实测数据，并采用高效算法识别故障的有无、具体位置和严重程度。
旋转机械是工业部门中应用最为广泛的一类机械设备，如汽轮机、压缩机、风机、扎机、机床等诸多机械都属于这一类，转子一轴承系统作为旋转机械的核心部件，在电力、能源、交通、国防以及石油化工等领域中发挥着无可替代的作用。
转子连同它的轴承和支座等统称为转子系统。
机器运转时，转子系统常常发生振动。
振动的害处是产生噪声，减低机器的工作效率，严重的振动会使元件断裂，造成事故。
如何减少转子系统的振动是设计制造旋转机器的重要课题。
转子动力学是分析和研究旋转机械的运转情况，对旋转机械及其部件和结构的动力学特性进行分析和研究的科学，包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断等。
因此对于转子系统进行振动分析是十分必要的。
1.2有限单元分析方法有限单元法是在当今技术科学发展和工程分析中获得最广泛应用的数值方法。
由于他的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。
有限单元法在20世纪50年代起源于航空工程中飞机结构的矩阵分析。
它是在矩阵位移法基础上发展起来的一种结构分析方法。
转子动力学基本理论
不平衡可忽视，则称为刚性转子。
转子动平衡
❖ 刚性转子平衡：
静平衡；
❖ 明显旳静不平衡； ❖ 不明显旳静不平衡；
无测相法动平衡；
❖ 试加重量周移法 ❖ 二点法 ❖ 三点法（对单平面有效）
测相动平衡 单平面旳测相平衡法（闪光测相法） 两个平面旳测相平衡法（影响系数法）
动平衡理论
刚性转子旳平衡原理
二、刚性转子旳平衡原理
❖ 1．不平衡离心力旳分解
❖ （1）分解为一种合力及一种力偶
图3-4三种不平衡
矩,以两平面转子为例。由理论力学可 图3-4三种不平衡
知，不平衡力（任意力系）能够分解为一种径向力和一种 力偶。
❖ （2）向任意二平面进行分解（图3-7）
将不平衡离心力 、 分别对任选（径
向）二平面Ⅰ、Ⅱ进行分解。将 分解为Ⅰ、
Ⅱ平面上旳平行力 、
❖ 同理,将 力 F21、 F22，
F分2 解为Ⅰ、Ⅱ平面上旳平行
迭加
F11
、F12
为
A
；迭加
F12
、F22
为
两B 力显与而不易平见衡，离作心用力在FⅠ1 、、ⅡF2平等面效上。旳 A 、B
❖ 假如转子上有多个不平衡离心力存在，亦可一样 分 都解只到有任两意个选不定平衡Ⅰ合、力Ⅱ（平面A 上、再B ）合（成Ⅰ，、最Ⅱ终平成面果 上 了各，一即个仅）分。别到在此Ⅰ校、正Ⅱ转平子面不不平平衡衡旳合任力务A 、就B简旳朴对 侧（反方向）加重（或去重），使其产生旳附加
❖ 以上对不平衡振动振幅、相位旳初步分析， 能够简化平衡工作，提升现场平衡效率。
..
.
y a y b p(t)
..
.
y a y b q(t)
若u(t)、v(t)为上述二方程的特解
转子动平衡
❖ 刚性转子平衡：
静平衡；
❖ 明显旳静不平衡； ❖ 不明显旳静不平衡；
无测相法动平衡；
❖ 试加重量周移法 ❖ 二点法 ❖ 三点法（对单平面有效）
测相动平衡 单平面旳测相平衡法（闪光测相法） 两个平面旳测相平衡法（影响系数法）
动平衡理论
刚性转子旳平衡原理
二、刚性转子旳平衡原理
❖ 1．不平衡离心力旳分解
❖ （1）分解为一种合力及一种力偶
图3-4三种不平衡
矩,以两平面转子为例。由理论力学可 图3-4三种不平衡
知，不平衡力（任意力系）能够分解为一种径向力和一种 力偶。
❖ （2）向任意二平面进行分解（图3-7）
将不平衡离心力 、 分别对任选（径
向）二平面Ⅰ、Ⅱ进行分解。将 分解为Ⅰ、
Ⅱ平面上旳平行力 、
❖ 同理,将 力 F21、 F22，
F分2 解为Ⅰ、Ⅱ平面上旳平行
迭加
F11
、F12
为
A
；迭加
F12
、F22
为
两B 力显与而不易平见衡，离作心用力在FⅠ1 、、ⅡF2平等面效上。旳 A 、B
❖ 假如转子上有多个不平衡离心力存在，亦可一样 分 都解只到有任两意个选不定平衡Ⅰ合、力Ⅱ（平面A 上、再B ）合（成Ⅰ，、最Ⅱ终平成面果 上 了各，一即个仅）分。别到在此Ⅰ校、正Ⅱ转平子面不不平平衡衡旳合任力务A 、就B简旳朴对 侧（反方向）加重（或去重），使其产生旳附加
❖ 以上对不平衡振动振幅、相位旳初步分析， 能够简化平衡工作，提升现场平衡效率。
..
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y a y b p(t)
..
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y a y b q(t)
若u(t)、v(t)为上述二方程的特解
基于API 684的电机转子横向动力学分析
3）参考文献[4]中对汽轮发电机组的转子不平衡响 应提出了另一种约定：在工作转速稳态运行时，机组各 轴颈振动峰峰值不大于 50μm；过临界转速时，机组各 轴颈振动峰峰值不大于 150μm，轴承座振动峰峰值不 大于 75μm。
相较于以上文献对转子动力学计算结果的校核约 定，API 684 标准段落更加全面，它重点考虑对转子阻尼 临界转速和阻尼不平衡响应的校核，在标准段落中明 确将转子的阻尼临界转速和阻尼不平衡响应的校核条 件有机结合起来。一些使用可变支承刚度和可变阻尼 设计的转子，如使用电磁轴承支承的转子有非常好的 支持。它不仅仅讨论转子临界转速合格与否，还将转 子不平衡响应的评价方法进行了详细的约定，尤其是 考虑到了定-转子间隙的参考更是 API 684 标准的一大 特色。同时在转子的稳定性校核方面也有着独特而又 全面的规定。
1）美国 GE 公司在电动机技术要求中对转子的临界 分析作如下规定：对于功率大于或等于 2 500kW 的负载 为离心式压缩机和泵的电机，要使能够导致共振的固有 频率（放大因子 AF＞2.5）从运行频率范围内或者其他明显 的激励频率（(1xRev,2xRev,1xFrequency,2xFrequency) 避 开，至少 15%[2]。
a一阶弯曲b二阶弯曲图2转子不平衡质量矩定位图fig2locationofimbalancemassmomentofrotor图3转子结构图fig3rotorstructure部件转轴平衡环铜条转子导风筒内风扇外风扇合计质量kg516541075889943691992483144567转动惯量kg?m225403332730090660043639表1转子部件质量特性表tab1qualitycharacteristicsofrotorcomponents69chinesejournalofturbomachinery33轴承支承1单边不平衡磁拉力的影响支撑电机转子的轴承不仅仅承受转子的质量转子的不平衡磁拉力也直接作用于轴承根据电磁计算方案示例电机转子所承受的单边不平衡磁拉力为54408kg这个数据相对于轴承系数的计算已有极大的影响不可以忽略10
相较于以上文献对转子动力学计算结果的校核约 定，API 684 标准段落更加全面，它重点考虑对转子阻尼 临界转速和阻尼不平衡响应的校核，在标准段落中明 确将转子的阻尼临界转速和阻尼不平衡响应的校核条 件有机结合起来。一些使用可变支承刚度和可变阻尼 设计的转子，如使用电磁轴承支承的转子有非常好的 支持。它不仅仅讨论转子临界转速合格与否，还将转 子不平衡响应的评价方法进行了详细的约定，尤其是 考虑到了定-转子间隙的参考更是 API 684 标准的一大 特色。同时在转子的稳定性校核方面也有着独特而又 全面的规定。
1）美国 GE 公司在电动机技术要求中对转子的临界 分析作如下规定：对于功率大于或等于 2 500kW 的负载 为离心式压缩机和泵的电机，要使能够导致共振的固有 频率（放大因子 AF＞2.5）从运行频率范围内或者其他明显 的激励频率（(1xRev,2xRev,1xFrequency,2xFrequency) 避 开，至少 15%[2]。
a一阶弯曲b二阶弯曲图2转子不平衡质量矩定位图fig2locationofimbalancemassmomentofrotor图3转子结构图fig3rotorstructure部件转轴平衡环铜条转子导风筒内风扇外风扇合计质量kg516541075889943691992483144567转动惯量kg?m225403332730090660043639表1转子部件质量特性表tab1qualitycharacteristicsofrotorcomponents69chinesejournalofturbomachinery33轴承支承1单边不平衡磁拉力的影响支撑电机转子的轴承不仅仅承受转子的质量转子的不平衡磁拉力也直接作用于轴承根据电磁计算方案示例电机转子所承受的单边不平衡磁拉力为54408kg这个数据相对于轴承系数的计算已有极大的影响不可以忽略10
深入浅出API转子动力学 第一讲API684
深入浅出API转子动力学规范 第一讲：API684通用规范
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关于本课程的目的 越来越多的旋转机械用户要求转子动力学分析满足API 要求 转子动力学分析的过程和报告需要规范
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API转子动力学标准 API 684标准规定了通用的转子动力学分析标准要求 其它API标准
第一个API例子：振型 反向进动和正向进动
Damped Eigenvalue Mode Shape Plot
First API Example 5 station simple rotor
Damped Eigenvalue Mode Shape Plot
First API Example 5 station simple rotor
Undamped Critical Speed Map
100000
Sample Turbine Rotor, in SI Units On 5 pad Bearings
Critical Speed, cpm
10000
1000
Kxx
Kyy
100 1000000.
10000000.
100000000.
1000000000.
北京透博科技－转子动力学计算专家
名词解释：稳定和不稳定 稳定和不稳定
北京透博科技－转子动力学计算专家
名词解释：陀螺效应，刚度，交叉刚度，阻尼
陀螺效应Gyroscopics
跟转速相关 导致系统的涡动频率随着转 速发生变化
- G x K x 0 M x
链式系统扭转振动分析
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第一部分：弯曲振动分析 名词解释和转子动力学模型初步 API转子动力学分析具体要求
北京透博科技发展有限公司
关于本课程的目的 越来越多的旋转机械用户要求转子动力学分析满足API 要求 转子动力学分析的过程和报告需要规范
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API转子动力学标准 API 684标准规定了通用的转子动力学分析标准要求 其它API标准
第一个API例子：振型 反向进动和正向进动
Damped Eigenvalue Mode Shape Plot
First API Example 5 station simple rotor
Damped Eigenvalue Mode Shape Plot
First API Example 5 station simple rotor
Undamped Critical Speed Map
100000
Sample Turbine Rotor, in SI Units On 5 pad Bearings
Critical Speed, cpm
10000
1000
Kxx
Kyy
100 1000000.
10000000.
100000000.
1000000000.
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名词解释：稳定和不稳定 稳定和不稳定
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名词解释：陀螺效应，刚度，交叉刚度，阻尼
陀螺效应Gyroscopics
跟转速相关 导致系统的涡动频率随着转 速发生变化
- G x K x 0 M x
链式系统扭转振动分析
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第一部分：弯曲振动分析 名词解释和转子动力学模型初步 API转子动力学分析具体要求
深入浅出API转子动力学 第一讲API684新
Nc=4500 AF=5.4 SMa=40.62% SMr = 22.6%
4000 6000 8000 10000 Rotor Speed, rpm
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360 270 180 90 0 -90 -180 -270 -360 -450 -540 -630 -720
12000
界转速
比工作转速低的临界转速 在工作转速范围的临界转速 比最大工作转速高的第一个临界转速 激励转速整数倍的临界转速（如电机转速整数倍的临界转速） 其它潜在可能被激发的临界转速
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名词解释：无阻尼临界转速Vs支撑刚度图
通常至少包括三个固有频率，这个图不是用来确定机器临界转速，因 为没有考虑阻尼，密封等其它因素
Press Control-F1 for he
Title:
UserDefined bearing
Perform a Paste/Special/Link for the Title box within XLRotor to create a link to your rotor model.
Speed
深入浅出API转子动力学规范 第一讲：API684通用规范
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关于本课程的目的 越来越多的旋转机械用户要求转子动力学分析满足API
要求 转子动力学分析的过程和报告需要规范
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API转子动力学标准 API 684标准规定了通用的转子动力学分析标准要求 其它API标准
N/m2
0 7833.545 2.068E+11 8.273E+10
0 7833.545 2.068E+11 8.273E+10
4000 6000 8000 10000 Rotor Speed, rpm
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360 270 180 90 0 -90 -180 -270 -360 -450 -540 -630 -720
12000
界转速
比工作转速低的临界转速 在工作转速范围的临界转速 比最大工作转速高的第一个临界转速 激励转速整数倍的临界转速（如电机转速整数倍的临界转速） 其它潜在可能被激发的临界转速
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名词解释：无阻尼临界转速Vs支撑刚度图
通常至少包括三个固有频率，这个图不是用来确定机器临界转速，因 为没有考虑阻尼，密封等其它因素
Press Control-F1 for he
Title:
UserDefined bearing
Perform a Paste/Special/Link for the Title box within XLRotor to create a link to your rotor model.
Speed
深入浅出API转子动力学规范 第一讲：API684通用规范
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关于本课程的目的 越来越多的旋转机械用户要求转子动力学分析满足API
要求 转子动力学分析的过程和报告需要规范
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API转子动力学标准 API 684标准规定了通用的转子动力学分析标准要求 其它API标准
N/m2
0 7833.545 2.068E+11 8.273E+10
0 7833.545 2.068E+11 8.273E+10
转子动力学——旋转机械的动力学特性PPT课件
0
c
O
C
r
e A
O
r eA C
O
Ce A
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C
re
O
A
重点
高点
r << e
<< c c >> c
r >> e
第13页/共36页
re
转子的同步正进动
▲ 定转速时，转子作
刚体弓
形回转（同步正进动），转子上
轴向的各纤维不受交变力。
自转
公转
▲ 轴心线形状决定于不平衡分布、转子转速和临界 转速的分布。
转 子 转 速 r/min
第27页/共36页
涡动频率 c/min
油膜涡动的波形和轴心轨迹
涡动频率约为转子转速的一半，并随转速变化。 涡动方向为正向进动。轴心轨迹出现双内环。 涡动的幅度并不很大。
第28页/共36页
油膜振荡的波形和轴心轨迹
到达阈速时突然发生，幅度一般很大。 涡动频率锁定在转子的固有频率，不再随转速变化。 涡动方向为正向进动。轴心轨迹为多重椭圆。
r/m in μ m
100
#6、
改 瓦 前 #7 410 13.5 2500 128
80
改 瓦后
原 瓦
第 一
60
次 缩
#6、 350 15.7 2500 40
40
#7瓦
20
第 二
次 缩 330 16.8 _ _
0
#6瓦
500
1000
1500
2000
2500
3000
机 组 转 速 r/m in
第21页/共36页
结果 动
由于阻力振动衰减
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可以通过对计算结果与测试结果的对比来 优化模型建立，积累经验。 根据一般经验转子的二阶弯曲临界转速以及 稳定性对叶轮、轴套等的热套作用不明显。
叶轮等热套零件的惯性质量对于
转子系统的影响不能忽略，应该考虑
在内。
大部分的电机包括如下附加质量：
1 叶轮，盘； 2 联轴器； 3 轴套； 4 平衡盘； 5 推力头； 特殊的机器还包括：
转子建模的要求：
1 单元宽径比不应该大于1； 2 单元宽径比不应该小于0.1； 第一点为了保证计算精度，第二
点为了保证相邻轴端长度变化过大
引起计算问题。
如果对于某个小特征的建模，不 知道对计算结果是否有影响，则 可以采用两种方式建模计算结果。 如果细小的结构的变化对模型计算 结果有明显的影响，其实也就说明 了转子设计本身就存在缺陷。
无阻尼临界转速分析必须至少包 扩如下输出内容； 1 在运行转速范围内以及超过运行 转速的一阶模态振型图。 考虑高于运行转速临界转速的原因： A 可能存在突然超速； B 由于轴承间隙变大造成临界转速降低；
必须添加一定的不平衡质量 使探针处的振动幅值增加到 如下振动限值。
施加的不平衡量必须大于2倍 公式所示的残余不平衡量。
转子建模对于所有的 工程分析均至关重要。 如果模型建立与实际 存在差别那么再复杂 的分析也是无用的。 建模一般步骤： 1 建立质量弹性模型； 2计算轴承的静态工况参 数（包括齿轮载荷等其他 所有静态载荷）； 3 计算油膜轴承的动态参数； 4计算浮环密封的动态参数（如果有） 5计算所有其他激振机理；
转子建模一般采用两周 元素组成，转轴块（圆柱 单元或者圆锥单元），圆盘 单元。 其中的转轴单元既对系统贡献 惯性又贡献刚度，圆盘单元仅 贡献惯性。
对于某些特征不好描叙的转子结构 的建模可以采用有限元分析方法来 考虑转子结构的刚度，再采用等效 刚度的方法建模。
增加质量或者惯性载荷 一般热套在离心式压缩机的 转轴上的部件（叶轮、滑套、推力头) 等一般认为起对转子的弯曲刚度影响不大。 一般不考虑这些刚度加强，计算结果与实际 情况差别在10%以内。一般情况转子刚度 越差热套零件对转子的加强作用越明显。所 以对于工作转速远高于第一阶弯曲临界转速 的场合应该考虑热套做转子的加强。
无阻尼临界转速与有阻尼临界转速 的差别。
问题：有阻尼临界转速与无阻尼临界 转速到底哪个更高？
对于转子系统由于有陀螺效应所以有阻尼 临界转速一般比无阻尼临界转速略高。
当轴承内的转子的位移小于转轴 中心位移的5%时，阻尼的作用基 本可以忽略。
左图的示意图只是为了理解转子 系统的振动，其与实际的机组存 在差别。（因为实际转速需要考 虑两个方向的作用，以及阻尼、 陀螺效应）
1 电枢绕组； 2 热套齿轮； 3湿叶轮的质量和惯性（在泵中）
热套以及不规则型面的刚度问题：
1 一般热套对转子加强作用有限，但 当转子的热套长度以及热套的零件足够
大那么必须考虑其对转轴的影响；
2 考虑刚度一般采用两种方法：a根据以往 类似的经验;b根据模态测试的方法，但是 模态测试将会放大其加强作用，因为在高速
假设转轴的质量可以忽略那么 转子与轴承的等效刚度可以以 下列公式代替。 从公式可知哪个部分的相对刚度 越低则对系统刚度影响更大。
从上述分析可以知道，轴承和 转子整合的刚度比单一部件的 刚度更低。
从图1-10表示了在不同转子刚度 的情况下的振动响应，从图中可 知在相同的轴承刚度情况下转子 刚度越大振动越平缓，临界转速 越高。
不平衡量激振的位置应该处于使整个转子系统响应最大的位置。一般处于模态 振型中位移最大的位置。对于关注的临界转速不止一个时，应该采用不同的不 平衡激振来进行分析。
根据模态分析图以及不平衡响应 分析转子各最小间隙处发生碰磨 的可能性。
根据模态分析图以及测试探针处的 振动幅值，推导重要间隙处的振 动幅值。
在转子轴承系统设计时应该
考虑如下激振因素但不限于
这些因素。
1 转子系统不平衡； 2油膜不稳定； 3 内部摩擦； 4 叶片，小孔以及扩流器的通过频率； 5齿轮啮合与变频； 6 不对中； 7转子系统松动； 8摩擦涡动； 9边界流体分离状态； 10空气动力学交叉饮料； 11同步涡动； 12 滚动轴承的通过频率；
由前面的图可知，当转子的刚度相对 轴承的刚度越大，轴承的阻尼能起的 效果越大。 经验表明转子相对轴承的刚度比至少 应该大于0.25，否则转子将会有振动 问题而且可能会有稳定性问题。
本示例说明转子需要有相对轴承足够的 刚度，那么轴承的刚度才能起作用。阻 尼的作用就是讲能量消散出去，虽然阻 尼在整个转速范围内都有作用但是主要 是在临界转速时作用最大。
旋转时离心力的作用将会使过盈量减小。
电机以及汽轮机等在转子上 整体锻造或者焊接的加强筋 对转子的弯曲刚度影响很大 转子建模时必须考虑在内。
轴承与密封的建模一般以8个 动力学性能参数代表。设置在 轴承所处的中心位置。 这种建模方式适用于宽径比小于 1的情况，对于宽径比大于1的情 况需要采用16参数来代替轴承。
无阻尼临界转速图： 无阻尼临界转速与轴承支撑刚度之间的 关系。根据轴承刚度曲线与模态曲线的 交点判断转子动力学特性。但是一般不 用于临界转速的判定，因为没考虑轴承 与密封的阻尼以及空气动力学的交叉刚 度等。
无阻尼临界转速图
不平衡响应以及对数衰减率
对转子系统施加不平衡力 求解转子系统的不平衡响。 计算时需包括的线性力包括 轴承和密封的刚度和阻尼等。 分析结果主要是BODE图
刚度和阻尼
刚度：类似于弹簧的每mm位移需要 施加的力的大学。转子、轴承以及 其他支撑将影响径向动力学。
阻尼是一种将动力系统的机械能力 去除的特性。阻尼对控制转子振动 特性有很多的作用通常由华东轴承 浮环油密封等，其他能量小时的部件 例如材料阻尼，摩擦等等。一般所 指的阻尼是指轴承以及油封的阻尼。
旋转设备振动的基本概念
共振与稳定性
共振：当转子的某一外部激振力与 转子系统的固有频率重合时出现的 剧烈振动问题。当发生共振是振动 幅值有明显的增加，同时相位角发 生变化。
不平衡敏感度：振动幅值对不平衡 的敏感度，例如1g.mm不平衡量引 起的振动幅值。
稳定性：由于交叉刚度引起关键间隙 构件例如轴承与密封以及转动热套零 件，例如叶轮与轴套。在可倾瓦轴出 现前一般的不稳定是由于滑动轴承的 交叉刚度引起的油膜涡动。
预负荷的一般设计范围为0.2到0.6，预负荷 对刚度阻尼的影响如上所示。一般预负荷取
0以上原因如下： 1 当预负荷接近0时，阻尼作用快速降低； 2 取负预负荷时可倾瓦轴承将会失稳同时 无法形成楔形油膜。
轴承的静载荷一般由转子的质量
分布决定。其他静态载荷也必须
考虑：
1 齿轮静载荷； 2 汽轮机偏弧静载荷； 3径向扭转载荷耦合(不对中的联 轴器）
对于避开率的要求
2.5以下无需避开率； 2.5到3.55，高于运行转速避开率为 15%，低于运行转速避开率5%； 大于3.55时高于运行转速则按
避开率的原则，AF值越大要求避开 率越高； 运行转速低于临界转速时要求的避开 率比运行转速高于临界转速要求的避开 率多。
进行不平衡响应分析必须保证在 所有运行转速范围内的所有位置 振动幅值不应该高于运行间隙的 75%。
5不对称载荷（例如偏弧载荷、齿轮力， 偏心间隙等）
在运行范围内端面密封刚度阻尼 系数的影响：
密封压力大于3.447MPA时密封对 动力学的影响比较大。转子分析 时应该以产品实际运行时所采用 的密封作为建模分析对象。
当两台机组之间采用刚性联轴器进行
连接，或者联轴器长度很长（大于914 mm）的情况下应该将两台机组联合进 行动力学分析。
AF值的大小； • 3 在运行转速范围内稳态分析振动幅值的大
小； • 4 转子的稳定性分析
放大系数
对于放大系数的要求（API 617 第四版）： 1 当AF值大于8时需重新设计； 2 当AF值大于6.5小于8时不满意，需重点关 注，包括轴承的公差以及其他因素对临界转 速的影响； 3 AF值大于5小于6.5内，可以接受； 4 AF值大于2.5小于5.0，系统设计好； 5 AF值小于2.5，说明系统设计很好；
BODE图
同步振动的幅值与相位与转速的关 系图可以用于表示振动随转速变化 的关系，用于判断临界转速的位置 和AF值。
坎贝尔图
Campbell 图是指所有的激振力与 径向临界转速、叶片共振频率以 及扭转共振频率等的关系。
关注的临界转速
关注的临界转速包括： 1 所有运行转速以下的临界转速； 2 所有运行转速范围以内的临界转速； 3 高于最大运行转速的第一个临界转速； 4 其他特殊的临界转速例如与电气频率 或其他激振频率重复的临界转速；
结构共振
结构共振对转子振动幅值 有坏的影响。所以应该保证 在转子运行转速范围内不 存在结构共振问题。
一般需要考虑的结构共振问题 包括：轴承座的共振、润滑油 管的共振、管道、安装机座的 共振等。
对于固定在电机端盖上的轴承座一般比较 容易出现共振问题。可以通过锤击响应分 析来判断是否是结构共振问题。 特别是对于某些热运行的机组为了使某个轴承 端可以容忍温升引起的轴膨胀故将其径向的刚 度设计得也比较低。
对于一般振动的问题主要关注振动的 频率与振动的形状，例如一个刀叉激励 它后的振动频率和振动的形状。 振动的形态就是振型。 在动力学分析在激振力的作用下激发各 种固有频率，包括转子系统的、机座的、 管道的等。
下面以一个单自由度振动系统简要 尽管在动力学分析中主要关注不平衡响应 介绍一下一个振动系统的组成。 但是事实上对于机组来说还有其他很多激 振力，例如空气载荷、不平衡以及摩擦等。 作用在转子上的力包括静态力和动态力，动 态力又包括与转子转速同步的力和不同步的力。
转子动力学基础1
转子动力学基本概念API 684
目录
API 684的主要内容 1基本概念的定义以及相关讨论； 2 对旋转设备振动问题振动问题的基本概念； 3 关于一般转子动力学设计分析的步骤和评判标准；
叶轮等热套零件的惯性质量对于
转子系统的影响不能忽略，应该考虑
在内。
大部分的电机包括如下附加质量：
1 叶轮，盘； 2 联轴器； 3 轴套； 4 平衡盘； 5 推力头； 特殊的机器还包括：
转子建模的要求：
1 单元宽径比不应该大于1； 2 单元宽径比不应该小于0.1； 第一点为了保证计算精度，第二
点为了保证相邻轴端长度变化过大
引起计算问题。
如果对于某个小特征的建模，不 知道对计算结果是否有影响，则 可以采用两种方式建模计算结果。 如果细小的结构的变化对模型计算 结果有明显的影响，其实也就说明 了转子设计本身就存在缺陷。
无阻尼临界转速分析必须至少包 扩如下输出内容； 1 在运行转速范围内以及超过运行 转速的一阶模态振型图。 考虑高于运行转速临界转速的原因： A 可能存在突然超速； B 由于轴承间隙变大造成临界转速降低；
必须添加一定的不平衡质量 使探针处的振动幅值增加到 如下振动限值。
施加的不平衡量必须大于2倍 公式所示的残余不平衡量。
转子建模对于所有的 工程分析均至关重要。 如果模型建立与实际 存在差别那么再复杂 的分析也是无用的。 建模一般步骤： 1 建立质量弹性模型； 2计算轴承的静态工况参 数（包括齿轮载荷等其他 所有静态载荷）； 3 计算油膜轴承的动态参数； 4计算浮环密封的动态参数（如果有） 5计算所有其他激振机理；
转子建模一般采用两周 元素组成，转轴块（圆柱 单元或者圆锥单元），圆盘 单元。 其中的转轴单元既对系统贡献 惯性又贡献刚度，圆盘单元仅 贡献惯性。
对于某些特征不好描叙的转子结构 的建模可以采用有限元分析方法来 考虑转子结构的刚度，再采用等效 刚度的方法建模。
增加质量或者惯性载荷 一般热套在离心式压缩机的 转轴上的部件（叶轮、滑套、推力头) 等一般认为起对转子的弯曲刚度影响不大。 一般不考虑这些刚度加强，计算结果与实际 情况差别在10%以内。一般情况转子刚度 越差热套零件对转子的加强作用越明显。所 以对于工作转速远高于第一阶弯曲临界转速 的场合应该考虑热套做转子的加强。
无阻尼临界转速与有阻尼临界转速 的差别。
问题：有阻尼临界转速与无阻尼临界 转速到底哪个更高？
对于转子系统由于有陀螺效应所以有阻尼 临界转速一般比无阻尼临界转速略高。
当轴承内的转子的位移小于转轴 中心位移的5%时，阻尼的作用基 本可以忽略。
左图的示意图只是为了理解转子 系统的振动，其与实际的机组存 在差别。（因为实际转速需要考 虑两个方向的作用，以及阻尼、 陀螺效应）
1 电枢绕组； 2 热套齿轮； 3湿叶轮的质量和惯性（在泵中）
热套以及不规则型面的刚度问题：
1 一般热套对转子加强作用有限，但 当转子的热套长度以及热套的零件足够
大那么必须考虑其对转轴的影响；
2 考虑刚度一般采用两种方法：a根据以往 类似的经验;b根据模态测试的方法，但是 模态测试将会放大其加强作用，因为在高速
假设转轴的质量可以忽略那么 转子与轴承的等效刚度可以以 下列公式代替。 从公式可知哪个部分的相对刚度 越低则对系统刚度影响更大。
从上述分析可以知道，轴承和 转子整合的刚度比单一部件的 刚度更低。
从图1-10表示了在不同转子刚度 的情况下的振动响应，从图中可 知在相同的轴承刚度情况下转子 刚度越大振动越平缓，临界转速 越高。
不平衡量激振的位置应该处于使整个转子系统响应最大的位置。一般处于模态 振型中位移最大的位置。对于关注的临界转速不止一个时，应该采用不同的不 平衡激振来进行分析。
根据模态分析图以及不平衡响应 分析转子各最小间隙处发生碰磨 的可能性。
根据模态分析图以及测试探针处的 振动幅值，推导重要间隙处的振 动幅值。
在转子轴承系统设计时应该
考虑如下激振因素但不限于
这些因素。
1 转子系统不平衡； 2油膜不稳定； 3 内部摩擦； 4 叶片，小孔以及扩流器的通过频率； 5齿轮啮合与变频； 6 不对中； 7转子系统松动； 8摩擦涡动； 9边界流体分离状态； 10空气动力学交叉饮料； 11同步涡动； 12 滚动轴承的通过频率；
由前面的图可知，当转子的刚度相对 轴承的刚度越大，轴承的阻尼能起的 效果越大。 经验表明转子相对轴承的刚度比至少 应该大于0.25，否则转子将会有振动 问题而且可能会有稳定性问题。
本示例说明转子需要有相对轴承足够的 刚度，那么轴承的刚度才能起作用。阻 尼的作用就是讲能量消散出去，虽然阻 尼在整个转速范围内都有作用但是主要 是在临界转速时作用最大。
旋转时离心力的作用将会使过盈量减小。
电机以及汽轮机等在转子上 整体锻造或者焊接的加强筋 对转子的弯曲刚度影响很大 转子建模时必须考虑在内。
轴承与密封的建模一般以8个 动力学性能参数代表。设置在 轴承所处的中心位置。 这种建模方式适用于宽径比小于 1的情况，对于宽径比大于1的情 况需要采用16参数来代替轴承。
无阻尼临界转速图： 无阻尼临界转速与轴承支撑刚度之间的 关系。根据轴承刚度曲线与模态曲线的 交点判断转子动力学特性。但是一般不 用于临界转速的判定，因为没考虑轴承 与密封的阻尼以及空气动力学的交叉刚 度等。
无阻尼临界转速图
不平衡响应以及对数衰减率
对转子系统施加不平衡力 求解转子系统的不平衡响。 计算时需包括的线性力包括 轴承和密封的刚度和阻尼等。 分析结果主要是BODE图
刚度和阻尼
刚度：类似于弹簧的每mm位移需要 施加的力的大学。转子、轴承以及 其他支撑将影响径向动力学。
阻尼是一种将动力系统的机械能力 去除的特性。阻尼对控制转子振动 特性有很多的作用通常由华东轴承 浮环油密封等，其他能量小时的部件 例如材料阻尼，摩擦等等。一般所 指的阻尼是指轴承以及油封的阻尼。
旋转设备振动的基本概念
共振与稳定性
共振：当转子的某一外部激振力与 转子系统的固有频率重合时出现的 剧烈振动问题。当发生共振是振动 幅值有明显的增加，同时相位角发 生变化。
不平衡敏感度：振动幅值对不平衡 的敏感度，例如1g.mm不平衡量引 起的振动幅值。
稳定性：由于交叉刚度引起关键间隙 构件例如轴承与密封以及转动热套零 件，例如叶轮与轴套。在可倾瓦轴出 现前一般的不稳定是由于滑动轴承的 交叉刚度引起的油膜涡动。
预负荷的一般设计范围为0.2到0.6，预负荷 对刚度阻尼的影响如上所示。一般预负荷取
0以上原因如下： 1 当预负荷接近0时，阻尼作用快速降低； 2 取负预负荷时可倾瓦轴承将会失稳同时 无法形成楔形油膜。
轴承的静载荷一般由转子的质量
分布决定。其他静态载荷也必须
考虑：
1 齿轮静载荷； 2 汽轮机偏弧静载荷； 3径向扭转载荷耦合(不对中的联 轴器）
对于避开率的要求
2.5以下无需避开率； 2.5到3.55，高于运行转速避开率为 15%，低于运行转速避开率5%； 大于3.55时高于运行转速则按
避开率的原则，AF值越大要求避开 率越高； 运行转速低于临界转速时要求的避开 率比运行转速高于临界转速要求的避开 率多。
进行不平衡响应分析必须保证在 所有运行转速范围内的所有位置 振动幅值不应该高于运行间隙的 75%。
5不对称载荷（例如偏弧载荷、齿轮力， 偏心间隙等）
在运行范围内端面密封刚度阻尼 系数的影响：
密封压力大于3.447MPA时密封对 动力学的影响比较大。转子分析 时应该以产品实际运行时所采用 的密封作为建模分析对象。
当两台机组之间采用刚性联轴器进行
连接，或者联轴器长度很长（大于914 mm）的情况下应该将两台机组联合进 行动力学分析。
AF值的大小； • 3 在运行转速范围内稳态分析振动幅值的大
小； • 4 转子的稳定性分析
放大系数
对于放大系数的要求（API 617 第四版）： 1 当AF值大于8时需重新设计； 2 当AF值大于6.5小于8时不满意，需重点关 注，包括轴承的公差以及其他因素对临界转 速的影响； 3 AF值大于5小于6.5内，可以接受； 4 AF值大于2.5小于5.0，系统设计好； 5 AF值小于2.5，说明系统设计很好；
BODE图
同步振动的幅值与相位与转速的关 系图可以用于表示振动随转速变化 的关系，用于判断临界转速的位置 和AF值。
坎贝尔图
Campbell 图是指所有的激振力与 径向临界转速、叶片共振频率以 及扭转共振频率等的关系。
关注的临界转速
关注的临界转速包括： 1 所有运行转速以下的临界转速； 2 所有运行转速范围以内的临界转速； 3 高于最大运行转速的第一个临界转速； 4 其他特殊的临界转速例如与电气频率 或其他激振频率重复的临界转速；
结构共振
结构共振对转子振动幅值 有坏的影响。所以应该保证 在转子运行转速范围内不 存在结构共振问题。
一般需要考虑的结构共振问题 包括：轴承座的共振、润滑油 管的共振、管道、安装机座的 共振等。
对于固定在电机端盖上的轴承座一般比较 容易出现共振问题。可以通过锤击响应分 析来判断是否是结构共振问题。 特别是对于某些热运行的机组为了使某个轴承 端可以容忍温升引起的轴膨胀故将其径向的刚 度设计得也比较低。
对于一般振动的问题主要关注振动的 频率与振动的形状，例如一个刀叉激励 它后的振动频率和振动的形状。 振动的形态就是振型。 在动力学分析在激振力的作用下激发各 种固有频率，包括转子系统的、机座的、 管道的等。
下面以一个单自由度振动系统简要 尽管在动力学分析中主要关注不平衡响应 介绍一下一个振动系统的组成。 但是事实上对于机组来说还有其他很多激 振力，例如空气载荷、不平衡以及摩擦等。 作用在转子上的力包括静态力和动态力，动 态力又包括与转子转速同步的力和不同步的力。
转子动力学基础1
转子动力学基本概念API 684
目录
API 684的主要内容 1基本概念的定义以及相关讨论； 2 对旋转设备振动问题振动问题的基本概念； 3 关于一般转子动力学设计分析的步骤和评判标准；