旋转机械振动监测和分析

依据 ， 则该轴承座的振级是允许的， 但是经打开轴瓦
收稿 日期 ：０ ９— ７—０ 改稿 日期 ：０９— ３～１ ２０ ０ ２ ２０ ０ ０
燃气轮机技 术
第２ ３卷
检查 ， 发现轴瓦上局部合金表面 已被磨损。一些事 例表明， 某些与转子有关 的振动故障 ， 比如油膜不稳
定 振动 或叶 片损坏 引起 的不 平 衡 振动 等 ， 时反 映 有
近十年来 ， 我国振动状态监测技术得到了重视 和研究 ， 在关键设备上配备了监测仪表或监测系统。 例如从 国外引进的燃气轮机发电机组都安装 了振动 保 护 系 统 。 对 国 内 制 造 的 ２０ ０ ＭＷ、 ０ Ｍ 和 ３０ Ｗ ６０ Ｗ 汽轮发电机组的仪表设计工作正在选择相 ０Ｍ 应的振动保护系统与主机配套。国内原有的电站设 备 已逐渐安装机械保护系统及准备安装机械保护系 统。
中、 油膜涡 动及振 荡 、 润滑油 中断 、 推力 轴承损 坏 、 轴
测为基础的故障诊断和预测技术得到推广 与应用。 这种技术 的发展 ， 将使设 备 的维修方 式从传 统 的 “ 事故维修” 定期维修 ” 和“ 过渡到“ 预知性维修 ” ， 从而大大提高设备的年利用率 ， 减少停机维修时间 ， 降低维修费用 ， 同时也减少了备件库存量。此外 ， 旋
转机 械 的振动 测试技 术 也是转 子现 场动平 衡和转 子 动力 特性试 验研 究不 可缺 少 的手段 。
裂纹或叶片断裂、 向轴承磨损 、 径 部件脱落、 动静部
件接触和不均匀气 隙等等原因引起 的振动 ， 都是与
转子直接有关的振动故障。当然 ， 也有少部分故障 是与非转动部件有关。比如支承损坏、 基础共振、 基 础材料损坏 、 机壳不均匀热膨胀 ， 以及机壳固定不妥 和各种管道作用力 等原 因引起 的振动 ， 均属于与非
一
转子或转轴 ， 在进行振动测量 和信号分析时 ， 也 总是 将振 动与 转动 密 切 结合 起 来 ， 以给 出整 个 转 子
运动 的某些 特 征 。 ．
２ １旋 转 机械 的振 动 问题 ．
峰振幅达 ０ ４— ．ｍ ． ０５ ｍ。如果 以轴承座的振幅为
转子是旋转机械 的核心部件。通常转子是用油
卜汽轮 机
２ 齿轮 增速箱 一
３ 压缩机 ～
４ 电涡 流传感器 一
６ 速度传感器 一
６ 加速度传感器 一
７ 光 电传 感器 一
图 １ 旋 转 机 械振 动 测 试 框 图
传感器是监测装置的“ 和“ ， 眼” 耳” 它关系到整 个测试与分析结果 的可靠性和准确性 。如果传感器
测量系统不能真实地提供振动信号， 致使各频率振 动幅值和相位上有较大的歪 曲， 或者由于测点部位
分为两部分 ： 前一部分为传感器测量系统 ， 它包括各 种振动传感器及 其专用 测量 电路 （ 如转速整形 、 低 通滤波、 电荷放大等） 其作用是将旋转机械的振 动 ， 变换 为具有 归 一化灵 敏 度 的电压 信 号 ； 一 部 分 为 后 信号采集与分析系统 ， 它的作用 在于将原始振动信 号通过 Ａ Ｄ转换 ， ／ 成为数字信号经由计算机按要求
２ 旋 转 机 械 振 动 测 试概 要
旋转机械振动测试的主要对象是一个转动部件
一
动部件的振动变化敏感得多。因此 ， 直接测量转子
的振动状态应能获得更多 的有关 故障的信息 ， 比 这 测量轴承座或机壳等非转动部件 的振 动要更为全
面、 可靠。曾有人在一台 ５ Ｍ 汽轮发电机组高压 ０Ｗ 缸轴 承座 （ 圆瓦 油膜 轴 承 ） 测 得 峰 一峰 振 幅 为 椭 上 ０ ０ ００ ｍ 同时测 得转子 轴颈 相对 于轴 瓦 的峰 ．３— ．４ ｍ，
在轴承座等 非转 动部件上 的振动变化并不 十分 明
显， 如果不 是直 接测 量转子 的振 动 ， 这些 故障易 被忽
略。 ２ ２旋 转机械 振 动测试 系统 ．
进行分析处理， 从不 同角度为状态监测 、 障诊断、 故 动平衡或其它试验研究 目的提供必要 的信息。
旋转机械振动测试系统如图 １ 所示。测试系统
第２ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 ３月
《 燃
气
轮
机
技 术》
ＧＡＳ ＴＵＲＢ ＮＥ ＣＨＮｏＬＯＧＹ Ｉ ＴＥ
Ｖｏ． ３ Ｎｏ １ １２ ． Ｍ ａ ．． ０１ ｒ ２ ０
旋 转 机械 振 动 监 测和 分 析
郑 月珍
（ 南京汽轮电机（ 集团） 有限责任公司， 南京 ２０３ ） １０７
转动部件有关 的振动故障。有资料估计 ， 旋转机械 的 ８ ％以上的振动故障是 由转子不平衡、 ０ 轴线不对 中和轴 承不稳 定 这 三类 原 因 引起 的 。显 然 ， 这三 类
原因均属于与转子直接有关的故障。 既然大多数振动故障是与转子直接有关 ， 而且
当这些故 障 出现时 ， 子 振 动状 态 的变 化 要 比非 转 转
中图分类号 ： ３ ９ ０２
１ 振动状态在线监测及预测维修
旋 转机 械 的振动监 测是 设备 运转状 态监 测的重 要 组成 部分 。随着 生 产 技 术 的发 展 ， 种 以状 态 监 一
膜 轴 承 、 动轴承或 其 它类 型轴 承支 承 在轴 承座 或 滚
机壳、 箱体及基础 等非转 动部件上 ， 构成 了所谓 的 “ 转子 一 支承系统” 。一台旋转机械能否可靠地工 作主要决定 于转子 的运 动是否正常。大量事实表 明， 旋转机械的大多数振动故障是与转子直接有关 。 比如由质量不平衡、 转轴的弯曲或热变形、 轴线不对
摘 要： 本文介绍旋转机械振动监测和设备故 障诊 断的意义 、 旋转机械 的常见振动 问题 和振动测量 的原 理及
测试方法 。最后介绍我公司研制开发的以计算 机为核心 的旋转机械振动监测和分析系统的主要 功能ห้องสมุดไป่ตู้ 关 键 词： 机械振动 ； 轴振动 ； 频谱分析 ； 故障诊断
文献标识 码： Ａ 文章编号 ：０ ９— ８９ ２ １ ｝ １ ０ ３ ０ １０ ２ ８ （０ ０ ０ — ０ ９— ６