转子故障振动机理分析
浅析发电机转子振动故障的诊断及处理
浅析发电机转子振动故障的诊断及处理摘要：大型发电机振动故障有很多类型，热弯曲是比较常见的振动故障，其主要原因包括材质问题、冷却系统故障、转子线圈膨胀受阻、匝间短路等。
本文以某1000MW汽轮发电机为例，对发电机转子振动故障的诊断及处理进行分析探讨。
关键词：发电机；转子；振动故障；诊断；处理1机组简介某厂2某1000MW超超临界汽轮发电机组由上海发电机厂与德国西门子公司联合设计生产。
发电机型号为THDF125/67，采用水—氢—氢冷却方式。
励磁系统采用静态励磁和无刷励磁2种方式。
机组轴系由5个径向椭圆轴承支撑，高压转子为双支撑结构，中压和低压转子为单支撑结构，发电机转子和励端小轴为三支承结构，各转子间均用刚性联轴器连接，其轴系布置如见图1所示。
2.1振动现象机组自投入生产以来，发电机在整个冲转过程中，振动良好，无异常振动特征。
发电机在机组初定速以及初带负荷的时候，5号瓦、6号瓦振动均小于80μm且振动稳定；但随着机组负荷逐渐升高，5号瓦、6号瓦振动也随之升高，当机组升至满负荷时，5号瓦、6号瓦振动最大为150μm；当机组负荷下降时，5号、6号瓦振动也随之下降。
2.2可能导致发电机转子热不平衡振动的几种常见原因（1）冷却系统故障。
对于氢内冷发电机，通风孔是转子热交换的主要风路通道，通风孔变形、杂物堵塞等会引起通风孔通流面积减小，这将破坏冷却的对称性，使转子横截面的温度不对称，进而引起热弯曲。
该故障的特点是：随着氢温的升高，发电机转子的冷却效果会变差，但转子不对称冷却程度就相对減小，最终导致热不平衡振动减小。
（2）转子绕组匝间短路。
由于发电机短路，定子膛内被污染，没有被彻底清理的污染物可能会进入转子通风槽或其他部位，从而引起匝间短路。
（3）转子材质不均。
转子材质不均是指转子锻件的气隙、夹杂、鼓泡等使转子径向纤维组织不均匀，导致材料的物理特性存在各向异性。
这类问题通常由锻件生产和热处理过程中的缺陷引起。
转子系统的故障机理及诊断技术
第六章转子系统的故障机理及诊断技术第一节概述旋转机械的种类繁多，有发电机、汽轮机、离心式压缩机、水泵、通风机以及电动机等，这类机械的主要功能都是由旋转动作完成的，统称为机器。
旋转机械故障是指机器的功能失常，即其动态性能劣化，不符合技术要求。
例如，机器运行失稳，机器发生异常振动和噪声，机器的工作转速、输出功率发生变化，以及介质的温度、压力、流量异常等。
机器发生故障的原因不同，所生产的信息也不一样，根据机器特有的信息，可以对机器故障进行诊断。
但是，机器发生故障的原因往往不是单一的因素，特别是对于机械系统中的旋转机械故障，往往是多种故障因素耦合结果，所以对旋转机械进行故障诊断，必须进行全面的综合分析研究。
对旋转机械的故障诊断过程，类似于医生对患者的治疗。
医生基于病理需要向患者询问病、病史。
切脉（听诊）以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析才能得出诊断结果，提出治疗方案。
同样，对旋转机械的故障诊断，首先要求诊断者，在通过监测获取机器大量信息的基础上，基于机器的故障机理，从中提取故障特征，进行周密的分析。
例如，对于汽轮机、压缩机等流体旋转机械的异常振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域为诊断机器故障提供了重要的信息，然而它只是机器故障信息的一部分；而流体机械的负荷变化，以及介质的温度、压力和流量等，对机器的运行状态有重要的影响，往往是造成机器发生异常振动和运行失稳的重要因素。
因此，对旋转机械的故障诊断，应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行工作状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理从中提取机器特有的故障征兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，作出符合实际的诊断结论，提出治理措施。
旋转机械的故障来源及其主要原因，见表6-1。
表6-1 旋转机械故障的来源及主要原因第二节转子振动的基本概念旋转机械的主要功能是由旋转动作完成的，转子是其主要的部件。
透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理
透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理【引言】透平压缩机在日常工作中经常处于高速转动的状态下，因此，在实际生产中最常的故障就是转子振动故障。
转子不平衡、对中不良、轴承故障、密封故障、轴向窜动等都会引发透平压缩机转子系统振动故障。
基于此，本文结合理论实践，对这些五个方面的故障原因和处理方式做了如下分析。
一.转子不平衡1. 故障分析转子不平衡是影响透平压缩机转子振动的主要因素之一，随着透平压缩机使用年限的增加，转子必然会发生不同程度的磨损、腐蚀等现象，从而破坏原来的平衡状态，如果不进行及时解决，就会发生不平衡振动，进而导致相关零件进一步损坏，影响透平压缩机运行效率和稳定性。
导致转子发生不平衡振动的主要原因体现在以下一个方面：1）转子安装精度不足，再加上使用磨损和腐蚀，导致误差加剧，从而引发不平衡振动；2）齿轮联轴器加工或者安装误差较大，没有达到设计标准；3）保养不当，导致转子发生不程度弯曲变形。
转子不平衡振动特征有以下几点：其一，转子不平衡振动的时域波接近正弦波；其二，谐波的能量主要集中在基频上，并产生较小的高次谐波。
2. 故障处理转子发生不平衡振动时可从以下两个方面进行处理：第一，先对转子相关零部件进行静平衡试验，再按照安装流程组装成转子，再次进行静平衡试验，确认无误后进行动平衡试验，根据试验结果调整转子的动平衡性，降低转子在运行中的不平衡量，避免在实际生产中产生离心力，进而扩大转子的稳定裕度，提升稳定性。
第二，加强净化效果，严格安装相关标准和规范进行操作。
二.对中不良1.故障分析透平压缩机转子对联轴器的转矩有很高的要求，但在具体安装过程中，如果安装误差控制不到位、基础发生不均匀沉降等，就会导致转子轴线之间发生不对中的问题。
主要原因有一下几点：1）找正顺序不合理，压缩机工作和启停时会发生热胀冷缩效应，增加变速机和压缩机的位置偏移，加剧不对中问题发生；2）压缩机在启动时电流比较大，会产生较大的瞬间扭力，从而导致电动机发生微量位移；3）联轴器安装精度不足【1】。
简述转子的不平衡振动机理
简述转子的不平衡振动机理
转子的不平衡振动是指转子在运转过程中由于质量分布不均匀而出现的振动现象。
其机理可以从以下几个方面来进行简述：
1. 不平衡力的产生：转子的不平衡振动是由于转子上的质量分布不均匀而产生的。
当转子旋转时，如果质量分布不均匀，就会产生一个往往与旋转速度成正比的不平衡力。
这个不平衡力会引起转子产生往复振动。
2. 不平衡力的作用：不平衡力会使得转子在运转过程中发生往复振动。
当不平衡力作用在转子上时，会使转子产生一个横向的振动力。
这个振动力会导致转子发生振动，从而引起转子轴承、支撑结构等部件的振动，甚至对整个机器造成影响。
3. 振动的原因：不平衡振动的产生原因包括转子本身的制造误差、装配误差以及运行过程中零部件的磨损、松动等。
这些因素都会导致转子质量分布的不均匀，从而产生不平衡振动。
4. 振动的影响：转子的不平衡振动会对机器的运行产生负面影响。
首先，它会导致机器产生噪音和震动，影响机器的正常工作和使用寿命。
其次，不平衡振动还可能引起机器的结构破坏，造成机器故障甚至事故发生。
为了减小或消除转子的不平衡振动，可以采取以下措施：
- 在制造过程中加强质量控制，确保转子的质量分布尽可能均匀。
- 在装配过程中进行动平衡操作，通过添加适量的补偿质量来平衡转子。
- 定期检查和维护机器，防止零部件的磨损和松动，避免不平衡振动的产生。
- 在机器运行过程中监测振动情况，及时采取相应的调整和修复措施。
以上是转子不平衡振动机理的简述。
转子系统的故障机理及其诊断技术
转子系统的故障机理及其诊断技术1概述旋转机械的种类繁多，有发电机、汽轮机、离心式压缩机、水泵、通风机以及电动机等等，这类机械的主要功能都是由旋转动作完成。
旋转机械故障是指机械的功能失常，即其动态性能恶化，不符合技术要求。
例如机械运行失稳，机械发生异常振动和噪声，机械的工作转速、输出功率发生变化，以及介质的温度、压力、流量异常等。
机械发生故障的原因不同，所产生的信息也不一样，根据机械特有的信息，可以对机械故障进展诊断。
但是机械发生故障的原因往往不是单一的因素，特别是对于机械系统中的旋转机械故障，往往是多种故障耦合结果，所发对旋转机械进展故障诊断，必须进展全面的综合分析研究。
旋转机械的主要功能是由旋转动作写成的，转子是最主要的部件。
旋转机械发生故障诊断的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了机器故障信息。
因此，了解与掌握转子系统在故障状态下的振动机理，对于监测机器的运行状态和提高故障诊断的准确度具有重要的理论意义和实际的工程价值。
2转子系统的故障机理2.1转子不平衡故障机理转子不平衡包括转子的质量偏心及转子部件出现缺损。
转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因造成的,称此为初始不平衡。
转子部件缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用,使转子的零部件(如叶轮、叶片等)局部损坏、脱落,碎块飞出等,造成的新的转子不平衡。
设转子的质量为M,偏心质量为m,偏心距为e,如果转子的质心到两轴承连心线的垂直距离不为零,具有挠度为a,如图2.1所示。
由于偏心质量m和偏心距e的存在,当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。
离心力的大小与偏心质量m、偏心距e及旋转速度有关,即。
众所周知,交变的力(方向、大小均周期性变化)会引起振动,这就是不平衡引起振动的原因。
转子转动一周,离心力方向改变一次,因此不平衡振动的频率与转速相一致。
汽轮机转子振动故障分析及诊断
汽轮机转子振动故障分析及诊断摘要：随着电力产业的发展，为提高热能效率，汽轮机的装机容量也日益增大，当前电力行业百万级以上汽轮机组已屡见不鲜。
装机容量的增加，对汽轮机转子的可靠性与安全性带来了严峻的考验。
汽轮机运行中转子的振动故障主要受中心不正、转子质量不均匀、汽流发生激烈振动、动静摩擦等影响。
本文对转子的振动故障进行归纳分析，并提供了对应的诊断方法。
关键词：汽轮机；转子运行；故障；诊断引言在目前电力生产中，汽轮机主要是把高温高压蒸汽的热能转化为转子的动能，带动发电机转子旋转做功，从而把动能转化为电能。
转子作为重要的转动设备，是电力生产中必不可少的机械设备。
汽轮机转子一旦出现异常和故障，轻则发生机组非停事件，严重时将造成重大设备的损坏，引起巨大的经济损失，甚至会造成人身伤亡事故。
所以转子的安全性、可靠性、适用性以及可维修性受到人们的关注，促使关于汽轮机转子振动故障机理分析与诊断技术飞速发展。
在汽轮机转子运行过程中，轴和轴瓦的振动、轴承的温度、润滑油的温度以及相关的热膨胀和轴向位移都将作为判断汽轮机转子工作状态的重要信号，更是影响转子设备运行安全与操作人员人身安全的因素，因此对汽轮机转子振动故障分析及诊断的研究工作迫在眉睫。
1 汽轮机转子振动故障类型1.1 中心不正中心不正极易引起轴承的强烈振动，机组启动前后的蒸汽参数波动可能会引起机组热膨胀不够或者热应力过大，造成机组振动；另外机组负荷的急剧波动，或者机组非计划停运过程中，也易引起转子出现歪斜，从而出现不科学的移位的现象，进而导致偏离现象严重，产生动静摩擦，造成机组振动。
汽轮机运行期间对主蒸汽参数有严格的规定，如果存在违反规程的现象，会造成转子膨胀不均匀，进而轴系不均，振动问题自然产生。
一般的轴承振动是因为热应力不均，汽缸膨胀不充分，油膜振荡，转子中心在安装过程中偏差等原因造成的。
1.2 转子质量不均匀转子质量不均匀直接对转子转动产生影响。
在实践经验总结中得知，转子出现热弯曲变形最为常见，蒸汽温度、压力严重超参数，导致自身热量过高，不能及时散热，从而产生应力变形。
转子大不平衡振动的研究
转子大不平衡振动的研究转子是现代机械制造中广泛应用的一种旋转部件，其在工业生产中扮演着重要的角色。
然而，由于制造材料、工艺等因素的影响，转子在运转过程中常常会出现不平衡振动的问题，严重时会导致设备损坏、生产事故等严重后果。
因此，对于转子大不平衡振动的研究和控制显得尤为重要。
二、转子不平衡振动的原因转子的不平衡振动是由于转子质量分布不均匀而引起的。
其主要原因包括以下几个方面：1. 制造误差：转子在制造过程中，由于设备精度、工艺控制等因素的影响，可能会导致转子质量分布不均匀。
2. 拼装误差：转子在拼装成整体时，由于人为因素或设备精度等原因，可能会使转子的质量分布不均匀。
3. 磨损：转子在运转过程中，由于磨损等原因，可能会导致转子质量分布不均匀。
4. 温度变化：转子在运转过程中，由于温度变化等原因，可能会导致转子材料的热膨胀系数发生变化，从而导致转子质量分布不均匀。
5. 磁性：转子在运转过程中，由于磁场等原因，可能会导致转子材料发生磁化，从而导致转子质量分布不均匀。
三、转子不平衡振动的危害转子的不平衡振动会给设备带来很大的危害，具体表现为以下几个方面：1. 设备损坏：转子的不平衡振动会导致设备的受力情况发生变化，从而加剧设备的磨损和损坏。
2. 生产事故：转子的不平衡振动可能会导致设备失控，从而引发生产事故，给企业带来严重的经济损失和社会影响。
3. 能源浪费：转子的不平衡振动会导致设备的能源消耗增加，从而浪费大量的能源资源。
4. 噪音污染：转子的不平衡振动会导致设备的噪音增加，从而给周围环境带来噪音污染。
四、转子不平衡振动的控制方法为了控制转子的不平衡振动，需要采取一系列有效的控制方法。
具体包括以下几个方面：1. 制造控制：在转子制造的过程中，需要严格控制制造精度和工艺控制，尽可能减少制造误差。
2. 检测控制：在转子拼装前，需要对转子进行精确的检测，以确保转子的质量分布均匀。
3. 平衡控制：对于已经出现不平衡振动的转子，需要进行平衡控制，使其质量分布均匀。
大型旋转机组常见振动故障的机理与诊断
第三节大型旋转机组常见振动故障的机理与诊断转动设备的振动故障的类型很多，以下主要是按照石化大机组、并根据振动激励源及机组刚度来进行分类说明的。
一、不平衡转子不平衡是旋转机械最常见的振动故障，发生概率占总故障率的1/3以上。
1. 不平衡的种类转子不平衡按发生过程可分为初始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡。
其中，初始不平衡是由于制造误差、装配误差、材质不均匀、动平衡不当等原因所造成的，其表现为初次开车时振动就较大；渐发性不平衡是由于介质对转子的不均匀性结垢、腐蚀、冲刷以及转子的磨损等原因所造成的，其表现为振动值随运行时间的延长而逐步缓慢参差增大；突发性不平衡是由于转子上零部件损坏后脱落或异物进入后卡死附着等原因所造成的，其表现为振动值突然显著增大后又有所降低在比原振动值高的一个新的水平上。
转子的不平衡又可细分为静失衡、偶失衡、准静失衡、动失衡四种情况。
右图(a)为静失衡，重心线平行偏离轴线；图(b)为偶失衡，重心线与轴线相交于重心；图(c)为准静失衡，重心线与轴线在重心外相交；图(d)为动失衡，重心线与轴线在空间上没有交点。
实际转子绝大多数为既存在静失衡、又存在偶失衡的动失衡，即动不平衡。
2. 不平衡振动的机理产生不平衡振动的根本原因是转子的重心线偏离轴线，即转子质量对轴心线成不均匀分布。
也就是说，转子的质心与转子的几何轴心并不重合，存在着一个偏心距e，转子转动时偏心距e将会产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。
转子每旋转一周，偏心距的方向随着变化一次，离心力的方向也就循环变化一次，转子在此交变循环离心力的作用下便产生了振动；而且，不平衡振动的频率与转速相一致，振动值的大小与转速相关。
3. 不平衡故障的诊断3.1 信号特征①通频时域波形图为近似的等幅正弦波；②频谱图上，工频为主，其它频率成分相对较小；③轴心轨迹图为一个稳定的、长短轴相差不大的椭圆；④转速一定时，相位稳定；⑤全息谱图上，工频的椭圆较大、较圆，其它成分均相对较小；⑥工频趋势图上，初始不平衡时初次开车后振动值就大，渐发性不平衡时振动值逐步参差缓慢增大（其间有时可能有所降低）、相位同时产生较小的相应变化，突发性不平衡时振幅突然显著增大、相位也同时突变；⑦转子的涡动为同步正进动；⑧旋转方向上（径向）各点的振动存在有相位差；⑨支承转子的两个轴承同一方向上测点的振动相位，纯静失衡时为同相，纯偶失衡时为反相，动失衡时存在着0°～180°之间的相位差；⑩转子外伸段不平衡时会同时产生较大的轴向振动，支承转子的两轴承的轴向振动相位相同；3.2 方向性由于不平衡振动是由离心惯性力所引起的横向振动，因此径向振动大。
动力系统中电机转子振动分析与控制
动力系统中电机转子振动分析与控制引言电机是现代社会不可或缺的一部分，广泛应用于各行各业。
然而，电机在运行过程中会产生振动，造成工作效率下降和设备寿命缩短的问题。
因此，对电机转子振动进行分析与控制是一项重要的研究领域。
本文将探讨电机转子振动的原因、特性以及相应的振动控制方法。
一、电机转子振动原因电机转子振动是由多种因素共同作用引起的。
主要原因包括不平衡、轴承故障、松动以及旋转速度不均匀等。
不平衡是导致电机振动最常见的原因之一。
当电机内部零件的质量不均匀分布时，会使转子产生旋转不平衡，从而引起振动。
轴承故障也是常见的振动原因，当电机轴承磨损或损坏时，会导致转子不正常摆动，产生振动。
此外，电机内部部件的松动以及旋转速度不均匀也会对转子振动产生影响。
二、电机转子振动特性电机转子振动具有一定的特性，主要包括频率、幅值和相位等方面。
频率是指转子振动在单位时间内完成的周期数，通常以赫兹（Hz）表示。
电机转子振动的频率可以划分为主频和谐波频率。
主频是指转子振动的基本频率，通常与电机旋转速度有关。
谐波频率是指主频的整数倍频率，与电机内部部件的结构和变形有关。
幅值表示振动的强度，可用振动加速度或位移来表示。
相位表示振动在一个循环中的位置，通常以角度或时间来衡量。
三、电机转子振动控制方法为了有效控制电机转子振动，可以采取以下方法：1. 平衡校正平衡校正是减小电机转子振动的常用方法。
通过在转子上增加或减少适量的平衡物，使转子重心与旋转轴线重合，使电机的质量分布均匀，从而减小不平衡产生的振动。
2. 轴承维护保持良好的轴承状态有助于减小电机振动。
定期检查轴承的磨损程度，并及时更换磨损的轴承。
此外，适时加入润滑油脂，确保轴承运行时的润滑状态，减小摩擦和振动。
3. 结构加固对于松动或振动较严重的电机，可以采取结构加固措施。
例如，通过加强电机外壳的连接螺栓或增加附加支撑结构来提高电机的结构刚度，减少振动传递。
4. 控制系统优化通过优化电机的控制系统，可以有效地减小转子振动。
转子动平衡不达标引起机组振动原因分析及应对措施
易脱落 。
５ ． 技术创新
５ ． １通过两 台吊车抬 吊 ，多点 吊装 ，合理布置 吊装
点 ，避免 了整体 吊装 过程 中人字形钢拱架 因刚度不够 而 产生变形 ，满足 了施工要求 。
５ ． ２ 通过选择合适长度 的吊装钢丝绳 ，有 效控制 了 人字形拱架 的安装角度 ，使两柱脚在底座上轻松就位 ， 安装方便 ，作业效率高 。 ５ ． ３ 采用地面整体组对 ，整体 吊装 ，避免了单 片吊 装后 ，通过高空作业安装销轴带来 的种种 问题 。
整 ，将 人字形 钢拱架 移动 到安装位置 ，用销轴将两柱
式 、多点吊装 ，有效地解决 了高空安装销轴难度大 ，施
工成本 高 ，作业效率低等技 术问题 ；同时 ，通过两台 吊
并拴 好风绳 ，将人 字形钢拱架稳 固。
车抬吊 ，采用多点 吊装 ，合 理布置 吊装点 ，避免 了人字
形钢拱架在 吊装 的过程 中因刚度不够而产生变形 。并且
（ １ ）在转子监 测 的频 谱图上 ，转速频率 成分具有
突 出的峰值 ；
２ ． ５由于转子所 接触 的介质在 高温 、高速下 附着在
（ 下转第３ ８ 页）
Ｉ Ｎ Ｓ Ｔ Ａ Ｌ Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
２ ９
步骤６ ． 将两 台吊车 的钩头分别置 于构件 Ｉ 和构件Ｉ Ｉ 的 重心 正上方 ，然后 将连 接在 吊装环上 的 吊装 钢丝绳 挂 在 吊车 的钩 头上 ，检查无 误后 ，两 台 吊车 同时起 吊， 构件 顶部离 地后 ，检查 构件有 无变形 。如果 构件 有弯 曲现象 ，应 重新调整 吊点 间的距离或再增加 吊点 ；如果 构件没有变形 ，则继续起 吊，人字形 钢拱架 以两柱脚连
引起 机组试 车中的振 动。
600mw发电机转子振动偏大分析处理
600mw发电机转子振动偏大分析处理600MW发电机是通过在转子上产生电磁力，端部振动随着电磁力发生变化，影响发电机正常工作的关键设备，转子振动偏大现象是发电机日常运行中的共性问题，也是影响发电机使用寿命的主要因素之一，发电机转子振动偏大的原因复杂，因此，如何有效的分析处理转子振动偏大的问题，以保证发电机正常运行，一直是发电厂研究和分析的课题。
一、振动偏大分析原因1、结构弱点故障，主要指机械结构和拧紧螺栓等部分引起转子振动偏大。
机械结构弱点故障包括：轴承失效、主支撑系统松动、轴承内容物积攒、转子端部涡数不匹配等，这些因素都会引起转子振动偏大。
2、磁性不平衡，由于转子在运行过程中发生磁性结构变化，导致磁极未匹配，出现磁性不平衡，从而引起转子振动偏大的现象。
3、电机振动偏大，转子振动偏大的原因不仅限于机械部件，电机自身也有可能出现振动现象，其原因是发电机的静止磁场不均匀，绕组电抗不均，并且发电机的欠驱动、结构及铁心材料均匀度等都会影响到发电机的振动特性。
4、电源振动偏大，受到负载变化、电网出入力波形不平衡等电源因素影响，电磁力分布发生变化，从而导致发电机转子振动偏大。
二、振动偏大的处理方法1、采取机械补偿措施，主要是重新校核或更换轴承，及时检查拧紧螺栓，保证其螺栓拧紧力稳定。
2、对转子进行物理磁性平衡，以消除转子不平衡所产生的振动。
3、改进电机结构，提升发电机静止磁场的均匀度，使振动减小到可接受的范围内。
4、采用电网调节措施，降低电网出入力波形不平衡引起的电源振动。
三、总结转子振动偏大是发电厂日常运行中常见的问题，也是影响发电机使用寿命的主要因素之一，发电机转子振动偏大的原因复杂，综上所述，可采取机械补偿措施、转子物理磁性补偿、改进发电机结构、采用电网调节措施等处理方法，有效保证发电机正常运行，提升发电机使用寿命。
汽轮发电机转子工频振动的原因分析与诊断
如端部励磁绕组与中心环间隙小， 随着励磁电流 增大， 线圈被加热发生膨胀， 由于与中心环间隙小， 轴 向膨胀受阻， 产生轴向不均匀的作用力， 使机组在高 转速下护环与本体的连接紧力大幅度降低， 护环发生 偏斜或者变形， 因而导致转子发生不平衡振动。由于 护环热容量较小， 这种热振动时滞短、 振动变化速度 快、 快速停机后测得发电机转子两端的晃动值较冷态 情况无变化。以下是某发电厂 % 号发电机发生上述
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［ %( ］ 生轻微碰摩故障时振幅和相位波动图 。
%(( )*+,， 机组 ’ 、 ! 号轴振动迅速发生变化， 振动相位 振幅在 $( - 2( ./0 内 在 % - $ ./0 内变化超过 %((1 ， 增加 % 倍以上， 时滞相对较短， 振动频率以工频为主； 冷却氢温由 22 3 提高到 45 3 ， 振动无明显 " 数据 $ ， 变化。 励磁绕组与转子本体及护环存在不对称摩擦力 时转子振动特征为： !振动频率主要是工频。 " 振幅 与冷却氢气的入口温度无关。 # 振幅与励磁电流的 大小有关， 提高励磁电流， 振幅增大。但振幅一旦增 大， 即使减小励磁电流， 振幅也不能恢复。 $ 振动时 滞相对较短。%端部电气量无明显变化。
机械行业电机转子引发振动的原因及解决方案
机械行业电机转子引发振动的原因及解决方案转动机械在运行中有一项重要指标,就是振动。
振动要求越小越好。
转动机械产生振动的原因很复杂,其中以转动机械的转动部分(转子)质量不平衡而引起的振动普遍。
长期不正常的振动,会使机组金属材料疲劳而损坏,转子上的紧固件发生松动,间隙小的装配件动静部分发生摩擦使轴发生弯曲等缺陷。
不允许时间很短的震动过大,尤其是对高转速大容量的机组,后果更为严重。
现将在转子找平衡工作中使用的方法及过程进行介绍。
动平衡的条件1、刚性转子与刚性转子找动平衡的条件转子可分为刚性转子和挠性转子两类。
刚性转子是指转子在不平衡力的作用下,转子轴线不发生动挠曲变形;挠性转子是指转子在不平衡力的作用下,转子轴线发生动挠曲变形。
严格地讲,刚性转子不存在,但习惯上把转子在不平衡力作用下,转子轴线没有显著变形,即挠曲造成的附加不平衡可以忽略不计的转子,都作为刚性转子对待。
在找转子平衡工作中,如果把转子设定为刚体,则可使转子复杂的不平衡状态简化为一般的力系平衡状态,从而大大简化找平衡的方法。
刚性转子具备了用一般力系关系找平衡的两个条件:① 转子不平衡质量所产生的离心力与振幅成正比。
②当转速不变时,振幅滞后于扰动的滞后角是一定值。
2、高速动平衡与低速动平衡转子高速动平衡一般是在机体内进行的,试验时的转速底于或等于工作转速,称试验时的转速为平衡转速。
找平衡时,是用动平衡机测出转子不平衡的相位及振幅。
低速动平衡,它不是用平衡仪器进行测相、测振,因转子处于低速状态,其不平衡质量所产生的不平衡力很小,不足以使转子产生明显可测的振幅,因而也就无法用动平衡仪器测出不平衡力的相位。
低速动平衡是专用的低速动平衡台上进行的,平衡台采用一种可摆式轴承,使轴承在底转速时与不平衡力发生共振,并将振动改变为适当的、可测的往复运动。
然后通过二次以上加试加重试验,即可得到两次以上不同的合振幅值,根据每次的加重位置和加重后的合振幅,再进行作图与计算,求出应加重的方位与大小。
振动故障机理及案例资料PPT课件
振动故障机理及案例
东北电力科学研究院 常强 2009年8月
转子质量不平衡
机理：转子残余质量不平衡过大，产生 较大离心激振力，转子——轴承系统振 动响应较大。 对于挠性转子来说，低阶不平衡响应对 高转速下的振动响应影响较小 不平衡故障可以通过动平衡试验消除
动静碰磨故障的一般处理原则
如果观察到转子在较低转速下振动过大，尤其 是瓦振偏大，且在固定转速下持续增大时，发 生碰磨故障的可性能很大，应及时停机，不能 再尝试升速越过临界转速区。
机组在启动（尤其是冷态）过程中应严格控制 各项参数，各项保护均应投入，当因振动大跳 机后，不能立即挂闸再次启动
动静碰磨故障的一般处理原则
转子裂纹
转子裂纹
转子裂纹出现早期，机组的振动不会发 生显著的变化。 转子裂纹的扩展周期较长。 在机组振动显著增大后，转子裂纹已经 扩展至较大范围。
油膜振荡
故障机理： 轴承设计不合理，轴系稳定性较差，在 机组受到外界扰动后，轴系振动失稳。 振动迅速增大。 可倾瓦稳定性最好，应用较广。圆筒瓦、 3油楔瓦稳定性较差，目前以很少应用。
转子裂纹
案列：600MW机组小轴裂纹
转子裂纹
2009年2月底至3月中旬，该机组7瓦振动 持续小幅增长。 3月19日，6、7瓦振动突然发生大幅阶跃 式增长 。此后，7瓦振动快速增大。 7瓦振动信号中有明显的二倍频成分。
发电机转子振动故障分析
运行中的9号发 运行中的 号发 电机轴瓦振动 74-100
µm ， 励 磁 电 流
2200A， 超过了发电 ， 机厂家规定的轴瓦振 动小于50 的标准， 动小于 µm 的标准 ， 严重影响了满负荷安 全生产运行
发电机振动
瓦 振
机械振动
集电环振动
冷动水路密封件损坏
轴振动 轴变形
基础位移变形
转子绕组故障
对转子线圈各支路反冲洗后， 对转子线圈各支路反冲洗后，检查各线圈支路流量基 本相符， 本相符，彻底解决了转子由于线圈水流量不均衡造成的转 子动平衡被破坏而引起的振动，机组并网运行， 子动平衡被破坏而引起的振动，机组并网运行，对机组的 运行情况进行了跟踪统计， 个月的统计期内， 运行情况进行了跟踪统计，在6个月的统计期内，机组振 个月的统计期内 动情况如下表： 动情况如下表：
Z与上次大修相比 P与上次大
修相比
数 据 分 析
综合试验数据与历所相比无大的变化, 综合试验数据与历所相比无大的变化 , 因此判断转 子在静态膛外试验状态下不存在匝间短路迹象。 子在静态膛外试验状态下不存在匝间短路迹象。
采用测量动态交流阻抗查找转子匝间短路
在相同电压下,对有匝间短路缺陷的转子 交流阻抗Z将随转速 在相同电压下 对有匝间短路缺陷的转子,交流阻抗 将随转速N 对有匝间短路缺陷的转子 交流阻抗 将随转速 的增加下降陡度较大,从而在此采用动态试验 从而在此采用动态试验,以判断转子有无匝间 的增加下降陡度较大 从而在此采用动态试验 以判断转子有无匝间 短路。 短路。
我们对所有支路进行了反冲洗，在压力为4 kg,流量为 我们对所有支路进行了反冲洗，在压力为4-5kg, 流量为 25000mL/min的相同条件下， 25000mL/min的相同条件下，在7→2支路冲了铜渣和密封垫碎 mL/min的相同条件下 片，冲出异物后，7→2支路流量为70050mL／3min，与其它支 冲出异物后， 支路流量为70050mL／ min， 70050mL 路流量相符，彻底解决了冷却水路阻塞的问题。 路流量相符，彻底解决了冷却水路阻塞的问题。
基于Matlab的转子故障振动信号分析
毕业设计(论文)`题目：基于Matlab的转子故障振动信号分析院系机械工程系专业班级学生姓名指导教师基于Matlab的转子故障振动信号分析摘要随着机械行业的日益发展，转子等旋转机械的故障日渐趋多，转子的故障诊断技术受到越来越多的重视，并在世界范围内取得了长足的进步。
作为大型机器中不可或缺的部件，有着举足轻重的作用，但自身也存在缺点：造价很高，结构纷繁杂乱，如果出现受损的情况，则需要很长的时间来维修，故对其安全可靠性具有较高的要求。
对发电机及其转子进行状态监测和信号分析，避免更大事故的产生，对于安全生产具有重要意义，对于工业发展具有积极的推动作用。
转子故障类型主要有四种：转子不平衡、转子不对中、动静碰摩以及油膜涡动与振荡。
首先明确转子的故障类型及故障机理，掌握不同类型的故障特征，能够准确区分转子的几种故障类型。
然后应用Matlab软件，在Matlab软件中建立起转子故障图形程序，利用Matlab中的程序对仿真信号及故障数据进行分析，包括信号的时域图、频域图以及轴心轨迹图，最后与已知的故障机理进行比较，检验其正确性。
关键字：转子；Matlab；故障机理；信号分析ANALYSIS OF ROTOR FAULTVIBRATION SIGNAL BASED ONMatlabAbstractWith the development of the machinery industry, the rotor and other rotating machinery are becoming more and more common. Rotor fault diagnosis technology has been paid more and more attention, and has made great progress in the world. As an indispensable part of the large machine, although it has a pivotal role, it comes with own shortcomings: high cost, complex structure, a long time to repair the damaged. Therefore, it requires high safety and reliability. The condition monitoring and signal analysis of the generator and its rotor are of great significance to the safety production, and they play a positive role in promoting the development of the industry.There are four kinds of rotor fault types: rotor unbalance, rotor misalignment, static and dynamic rub impact and oil whirl and oscillation.First, the fault types and fault mechanism of the rotor are clearly defined, and the fault characteristics of different types of faults can be mastered. Establish a rotor failure graphics program in the Matlab software,and the use of Matlab program for the simulation of signal and fault data analysis includes the signal time domain, frequency domain and the axis trajectory Finally known failure mechanism were compared, to test its correctness.Keywords: rotor; Matlab; failure mechanism;signal analysis目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 国内外发展概况 (2)1.3 Matlab软件简单介绍 (2)1.4 课题研究内容 (3)1.5 本章小结 (4)2转子系统典型故障机理与特征 (5)2.1 转子不平衡 (5)2.2 转子不对中 (7)2.3 动静碰摩 (9)2.4 油膜涡动与油膜振荡 (10)2.5本章小结 (11)3振动信号分析方法及仿真分析 (12)3.1信号的时域分析方法 (12)3.2 信号的频域分析方法 (13)3.3 信号的轴心轨迹图 (14)3.4 仿真分析 (14)3.6本章小结 (15)4基于Matlab的转子故障振动信号分析 (17)4.1数据分析 (17)4.1.1转子不平衡 (17)4.1.2动静碰摩 (19)4.1.3油膜涡动和油膜振荡 (21)4.2本章小结 (23)5结论与展望 (24)5.1结论 (24)5.2展望 (25)参考文献 (26)致谢 (29)附录A 基于Matlab的转子故障振动信号分析仿真程序 (30)1绪论旋转机械是最常用的机械设备之一，如汽轮机、航空发动机、发电机等。
转子故障振动机理分析
转子故障振动机理分析转子故障引起振动有许多形式, 现对其中的几个典型振动故障产生的原因及其对应的振动机理进行如下分析:1.转子不平衡故障及振动机理分析转子不平衡包括转子系统的质量偏心及转子部件出现缺陷;转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材料不均匀等原因造成的，称为初始不平衡。
转子部件缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用，使转子的零部件（如叶轮、叶片等）局部损坏、脱落、碎片飞出等，造成的新的转子不平衡。
转子质量偏心及转子部件缺损是两种不同的故障，但其不平衡振动机理却有共同之处。
振动机理分析:旋转过程中,转子产生不平衡离心力与力矩通过支承点作用在轴及轴承上,引起振动.设转子质量为M（包括偏心质量m），偏心距e，旋转角频率w=2f（v f为v转动频率），在t瞬时位移在直角坐标系分量x，y，如图6-3所示，则可得转子中心运动微分方程为图6-3 转子力学模型则有以上几式中的K可以近似简化为机器的安装总刚度，M为机器的总质量，为K和M构成的振动体的无阻尼固有频率。
为无量纲阻尼因子，它的取值不同，会影响到系统的响应，是激励频率与固有频率之比，也是无量纲因子。
根据上式，按不同的频率比和阻尼系数的变化，作出幅频响应图及相频响应图，如下图所示：图6-4 幅频响应图及相频响应图转子不平衡所引起振动有下列特点:振动方向为径向,振动的特征频率等于转频;转子的轴承均发生较大的振动;在转子通过临界转速时振幅有特别显著的增大;在高速下随转轴转速上升振动很快增大;振动频率与转速相等且为正弦波;在没有带负荷时振动就达到最大值.2.转子不对中故障振动机理分析机组各转子之间由联轴器联接构成轴系，传递运动和转动。
由于机器的安装误差、承载后的变形以及机器基础的沉降不均等，造成机器工作状态时各转子轴线之间产生轴线平行位移、轴线角度位移或综合位移等对中变化误差，统称为转子不对中。
转子系统机械故障的60％是由不对中引起的。
转子系统不对中振动机理及特征分析
甩 负荷 等事故 均会 造成轴 系扭矩 在 瞬间发 生较
大变 化 ， 对传 递扭 矩 的齿 式联 轴器形 成 冲击 ， 使联 轴
器 相互错 位 ， 轴系对 中状 态发 生变化 ， 从而 造成旋 转 机械轴 系振 动加剧 。 １ ３ 软 地脚 ． 软 地脚 也是造 成对 中不 良的 主要 原 因之一 。如
度导致 旋转 机械 的壳 体 及 管线 存 在 热膨 胀 ， 由于 设
轴承不 会有 附加 的 支 反力 ， 图上 也 不 会 有 反 映 。 谱 在这里 ， 我们 研究 齿式 联 轴 器不 对 中对 高速 转 子 系
统 的影 响
计或 制造上 的缺 陷常 常会导致 壳体 及管线 的热 分布
合 振 动 、 承 早 期 损 坏 及 油 膜 失 稳 等 现 轴 象 ， 系统平稳 运 行 危 害极 大 。对 中不 良对转 子 振 对
动的影 响首先 取决 于 联轴 器 的形式 ， 工业 上 采 用 的
（） ａ （） ｂ （） ｃ
发电机转子振动突变原理
发电机转子振动突变原理发电机的转子是电力生产的核心部分，其稳定运行对于电力系统的安全与稳定至关重要。
本文将详细探讨发电机转子振动突变的原理，主要从以下几个方面展开：电磁力激发、转动不平衡、轴承特性、机械系统动态特性、气隙不均匀、控制策略、短路故障以及瞬态过程。
电磁力激发发电机转子在旋转过程中会受到电磁力的作用，这些力的大小和方向会随着转子的位置而变化。
这些电磁力会导致转子的振动，特别是在电力系统出现不对称或者不连续的负荷时，电磁力将更显著，进而导致转子的振动突变。
转动不平衡发电机转子通常由多个线圈和铁芯构成，由于制造和安装的误差，各部分的质量分布并不均匀。
当转子高速旋转时，这些质量的不平衡将导致转子的振动。
若系统存在异常的负载条件，这种振动不平衡将可能加剧，导致振动突变。
轴承特性发电机转子通常通过轴承与底座相连，轴承的特性（如刚度、阻尼等）对转子的振动有着重要影响。
当轴承的刚度不足或阻尼过大时，可能导致转子的振动突变。
此外，轴承的润滑和冷却系统对转子的振动也有影响。
机械系统动态特性发电机的机械系统是一个复杂的动态系统，具有多种自然频率和模态。
当系统的激励频率与某一自然频率相近时，系统将发生共振，导致振动突变。
因此，了解并掌握机械系统的动态特性对预防和解决振动问题至关重要。
气隙不均匀发电机转子与定子之间的气隙对于发电机的运行至关重要。
气隙的不均匀可能导致转子在旋转过程中受到周期性的激励，进而引发振动突变。
这种振动突变通常具有明显的周期性特征，可通过调整气隙大小和形状来减小或消除。
控制策略发电机的控制系统对转子的振动也有影响。
例如，控制系统的参数设置不合理、控制算法的缺陷等都可能导致转子的振动突变。
因此，优化和完善控制策略是降低振动突变的重要手段。
短路故障发电机在运行过程中可能发生短路故障，如定子或转子线圈短路。
这些故障会导致转子的电磁力分布发生变化，进而引发振动突变。
此类故障通常具有突发性，需要及时发现并处理，以免对设备造成严重损害。
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转子故障振动机理分析
转子故障引起振动有许多形式, 现对其中的几个典型振动故障产生的原因及其对应的振动机理进行如下分析:
1.转子不平衡故障及振动机理分析
转子不平衡包括转子系统的质量偏心及转子部件出现缺陷;转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材料不均匀等原因造成的，称为初始不平衡。
转子部件缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质结垢以及转子受疲劳力的作用，使转子的零部件（如叶轮、叶片等）局部损坏、脱落、碎片飞出等，造成的新的转子不平衡。
转子质量偏心及转子部件缺损是两种不同的故障，但其不平衡振动机理却有共同之处。
振动机理分析:旋转过程中,转子产生不平衡离心力与力矩通过支承点作用在轴及轴承上,引起振动.设转子质量为M（包括偏心质量m），偏心距e，旋转角频率w=2
f（v f为
v
转动频率），在t瞬时位移在直角坐标系分量x，y，如图6-3所示，则可得转子中心运动微分方程为
图6-3 转子力学模型
则有
以上几式中的K可以近似简化为机器的安装总刚度，M为机器的总质量，为K和M构成的振动体的无阻尼固有频率。
为无量纲阻尼因子，它的取值不同，会影响到系统
的响应，是激励频率与固有频率之比，也是无量纲因子。
根据上式，按不同的频率比和阻尼系数的变化，作出幅频响应图及相频响应图，如下图所示：
图6-4 幅频响应图及相频响应图
转子不平衡所引起振动有下列特点:振动方向为径向,振动的特征频率等于转频;转子的轴承均发生较大的振动;在转子通过临界转速时振幅有特别显著的增大;在高速下随转轴转速上升振动很快增大;振动频率与转速相等且为正弦波;在没有带负荷时振动就达到最大值.
2.转子不对中故障振动机理分析
机组各转子之间由联轴器联接构成轴系，传递运动和转动。
由于机器的安装误差、承载后的变形以及机器基础的沉降不均等，造成机器工作状态时各转子轴线之间产生轴线平
行位移、轴线角度位移或综合位移等对中变化误差，统称为转子不对中。
转子系统机械故障的60％是由不对中引起的。
具有不对中故障的转子系统在其运转过程中将产生一系列有害设备的动态效应，如引起机器联轴器偏转、轴承早期损坏、油膜失稳和轴的挠曲变形等，导致机器发生异常振动，危害极大。
转子不对中引起的振动有下列特点: 振动方向为径向和轴向, 振动的特征频率是2倍的转频, 常伴频率是1倍到3倍的转频;振动随转速变化而发生明显变化,且转速越快,振动越大; 随机器负荷增加，振动增大，对环境温度变化敏感; 转子轴向振动较大，联轴器相邻轴承处振动较大.
3.转子弯曲故障振动机理分析
转子弯曲包括转子弓形弯曲和临时性弯曲两种故障。
转子弓形弯曲是指转子轴呈弓形，它是由于转轴结构不合理、制造误差大、材料不均匀、转子长期存放不当等，发生永久弯曲变形或是由于热态停机时未及时盘车、热稳定性差、长期运行后转轴自然弯曲加大等原因造成的。
转子临时性弯曲是指转子的转轴有较大预负荷、开机运行时暖机不足、升速过快、加载太大、转轴热变形不均匀等原因造成的。
转轴弓形弯曲与转轴临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同。
振动机理分析:旋转轴弯曲时，由于弯曲所产生的力和转子不平衡所产生的力相位不同，两者之间相互作用有所抵消，转轴的振幅将在某个速度下减小。
当弯曲的作用小于不平衡时，振幅的减小发生在临界转速以下；当弯曲的作用大于不平衡时，振幅的减小就发生在临界转速以上。
转子无论发生在弓形弯曲还是临时性弯曲，它都要产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力，同时在轴向发生与角频率相等的振动。
这两种故障的机理与转子质量偏心相同。
转子弓形弯曲引起的振动有下列特点: 振动方向为径向和轴向, 振动的特征频率为转频, 常伴频率为2倍转频; 振动随转速变化而发生明显变化; 振动随负荷变化无明显变化; 转速增加时, 低速阶段振幅较大，刚性转子两端相位差为180度. 转子临时性弯曲引起的振动有下列特点: 振动方向为径向和轴向, 振动的特征频率为转频; 振动随转速变化而发生明显变化; 振动随负荷变化无明显变化; 升速过程振幅大，往往不能正常启动.
4.转子碰摩故障振动机理分析
转子碰摩故障主要指转子和静子的碰磨,其由转子与定子偏心、转子对中不良、转子动挠度大、发动机运行时热膨胀不均匀、转子位移造成的,轻则磨损叶片和静子，重则打坏叶片，造成事故。
因此，必须了解转子碰摩激振的故障特征，以便及时做出诊断，防止事故发生。
转子碰摩引起的振动有下列特点: 振动方向为径向，振动特征频率是高次谐波、低次谐波、组合谐波，常伴频率为转频，振动相位特征为反向位移、跳动、突变；振动随转速变化无明显变化; 振动随负荷变化无明显变化; 时域波形严重削波。
5. 意义
了解转子故障的产生及振动机理有着非常重要的意义，具体可以归纳如下几个方面：运用到转子故障诊断中，便于及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免，减缓，减少重大事故的发生；通过对设备转子异常运行状态的分析，可以在一定程度上揭示故障的原因，程度，部位，为设备的在线调理，停机检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用；可充分地了解设备性能，为改进设计，制造与维修水平提供有力证据。
6.总结
本文对几种典型的转子故障及振动机理进行了浅显的分析，着重分析了转子不平衡故障及振动机理，因个人能力水平有限和时间限制等诸多因素，文章还存在许多不足，望老师批阅指正，将其完善。