振动基础知识讲义PPT培训

波德图及极坐标图

波德图(Bode Plot)和极坐标图(Polar Plot)两者所含信息相同，都表示基频振动 的幅值和相位随机器转速的变化规律。
波德图的功能



确定转子临界转速值及临界转速下的振动幅值 了解转子升速和降速过程中，除转子临界转速 外，是否还有其他部件（例如基础、静子等） 发生共振。 将机组起停所得波特图进行对比，可以确定运 行中转子是否发生热弯曲 前后对比1/2x、1x、2x振动分量波特图，可以 提供转子横向裂纹信息和量值概念
以转速为第三维度三维频谱图
以时间为第三维的三维频谱
相关趋势图



相关趋势图横坐标为时间 纵坐标可以是不同振动数据、过程数据等 相关趋势图可以表明不同轴瓦振动之间的联系、 振动与过程数据之间的相关性等，作为判断设 备状态的一种依据 常采用的过程数据有：有功功率、无功功率、 膨胀、差胀、主蒸汽压力、润滑油温度等等 可在TDM系统或DCS系统中查看
常见典型振动类型及特征

转子不平衡
转子碰摩

转子不平衡


大部分的机组振动均由不平衡引起 引起转子不平衡的主要原因： 原始质量不平衡 转子热弯曲 旋转部件脱落 大轴弯曲 当机组出现转子质量不平衡时，频谱特征为主 要分量是基频，并带有少许高阶频率分量
转子碰摩



转子碰摩多发生在汽封、油档等处，一般因为 机组动静间隙发生变化 当出现转子碰摩时，反映在频谱上为低频分量 比较丰富 当转子碰摩发生后，往往导致转子热弯曲 机组启动过程中如出现转子碰摩，应打闸并盘 车，不得采取强行通过或降速暖机的方法，防 止转子永久弯曲

（FFT）。

频率分析可用频率分析仪来实现，也可在计算机上用 软件来完成。 频率分析的结果得到各种频谱图，这是故障诊断的有 力工具。

频谱分析示意图
振动测量中常用测量元件

磁电速度传感器 压电加速度传感器 涡流位移传感器
磁电速度传感器

测量非转动部件的绝对振动的 速度。 不适于测量瞬态振动和很快的 变速过程。



时间波形图(Wave) 频谱图(Spectrum) 轴心轨迹图(Orbit) 波德图(Bode) 极坐标图(Polar) 轴心位置图(Axis Position) 瀑布图(Cascade) 相关趋势图(Trend)
波形图、频谱图及轴心轨迹图
频谱图的作用



在振动故障的分析与预测中，频谱图是目前使 用最为普遍的图形 每一种振动故障在频率上及频率与转速的关系 上都有其特点，称之为振动故障的频率特征 振动频谱是振动故障诊断最重要的依据之一， 它的主要功能是： 1）对发生的振动进行科学和严密的分类； 2）依据频谱值可以直接判明某些故障及其严 重程度
振动相位与转子转角的关系

从参考脉冲到第一个正峰值的转角 定义振动相位。 振动相位与转子的转动角度一一对应。在平衡和故障诊断中有重 要作用。
旋转机械振动中基频和相位的作用


基频是转速频率 基频分量的幅值和转子的不平衡大小有 关 基频分量的相位和不平衡在转子上的方 位有直接对应关系
旋转机械振动图示
测量设备 测定振动容易
测量设备价格较低 度大时，对振动变化反映迟钝）
测振灵敏度小（当轴轻而本体刚 测振灵敏度高（在任何情况下， 有关参考资料丰富，掌握的限值 可直接测得基本界限值（如不平
性能特点 范围广
测量设备可靠性高
环境影响 测量结果受周围环境的影响小 应用场合
监测机械的所有各种振动
测量结果受周围环境的影响大 能得到更详细的关于转子的振动 信息，可作高精度现场平衡数据
键相与相位参考脉冲
参考脉冲
K’
K
ห้องสมุดไป่ตู้
t
1转

在转子上布置键相标记K ，在轴承座上布置键相传感 器K（光电式或涡流式），其输出为相位参考脉冲。 参考脉冲是测量相位的基准。 参考脉冲也可用于测量转子的转速。

振动基础知识讲义
华北电力科学研究院有限责任公司 孙海军 2008-08-04
主要内容


振动测量原理 振动监测与诊断 典型振动的特征 机组日常运行振动监测内容
简谐振动的三要素

振幅 A (Amplitude)
偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。 频率 f (Frequency) 描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz) 或次/分 (c/min) 。 周期 T = 1/f 为每振动一次所需的时间，单位为秒。 圆频率 = 2 f 为每秒钟转过的角度，单位为弧度/ 秒 初相角 (Initial phase) 描述振动在起始瞬间的状态。


振动位移、速度与加速度之间的关系
x A sin t
dx v A sin(t ) dt 2
d2 x a 2 A 2 sin(t ) dt

振动位移 (Displacement) 速度 (Velocity)


加速度 (Acceleration)
常见振动表示方法及转换
出线口
出线口
三角剪切型 型
底座
中心压缩
压电加速度传感器的典型特性
涡流位移传感器

不接触测量，特别适合测量 转轴和其他小型对象的相对 位移。

有零频率响应，可测静态位
移和轴承油膜厚度。
接收形式：相对式
变换形式：电涡流 典型频率范围：0~20kHz 典型线性范围：0~2mm 典型灵敏度 ：8.0V/mm (对象为钢)

振动位移 一般采用峰-峰值表示，S 2 A 单位为微米


振动速度 2 一般采用有效值表示， V A 2 单位为mm/s 加速度 a A 2 一般采取峰值表示， 单位为m/s2
振动信号的频率分析

把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出来的 方法。 频率分析的数学基础是傅里叶变换和快速傅里叶算法
机组日常振动监测项目




启、停机波德图的测取 两次启动过程中临界转速、振动幅值、振动相位等的比较 振动随过程数据的变化情况，包括以下内容： 负荷 主蒸汽压力 调门开度 真空 油温 轴承油压 机组膨胀 胀差 振动相位的变化情况

适应高频振动和瞬态振动的
测量。

传感器质量小，可测很高振 级。
接收形式：惯性式 变换形式：压电效应 典型频率范围：0.2Hz~10kHz 线性范围和灵敏度随各种不同型号 可在很大范围内变化。

现场测量要注意电磁场、声
场和接地回路的干扰。
压电加速度传感器的典型结构
晶体片
三角柱
预压簧片
预紧环
质量块
晶体片
轴心位置的测定
涡流传感器 的输出信号
动态 部分 间隙 变化 轴心 轨迹
静态 部分 平均 间隙 轴心 位置
三维频谱图


三维频谱图又名级联图、瀑布图，它是以转速、 时间等参量作为第三维绘制的频谱曲线集合, 三维频谱图形象地展现了振动信号频谱随上述 各种参量的变化规律 当以转速作为第三维时，则称为级联图。级联 图可用来评价机组启停过程中振动频率特性的 变化趋势。若以时间为第三维时，称之为瀑布 图。它可评价定速下，振动频率特性随时间的 变化趋势，能帮助对振动故障及其发生时刻的 准确判断

灵敏度与被测对象的电导率
和导磁率有关。

相移很小。
涡流位移传感器及前置器
涡流传感器的工作原理
涡流位移传感器的典型特性
轴承振动和轴振动的测点布置
轴承振动和轴振动的比较
轴 承 振 动
传感器易于安装、拆卸
轴 振 动
传感器安装受限制 测定振动较轴承困难 测量设备价格高 对振动变化反映较灵敏） 衡，轴内应力等） 界限值不通用 测量设备（特别是传感器）可靠 性低



输出阻抗低，抗干扰力强。
传感器质量较大，对小型对象 有影响。
接收形式：惯性式
变换形式：磁电效应 典型频率范围：10Hz~1000Hz 典型线性范围：0~2mm 典型灵敏度 ：20mV/mm/s

在传感器固有频率附近有较大
的相移。
典型速度传感器及其特性
压电加速度传感器

测量非转动部件的绝对振动 的加速度。