扭振的测量

扭振的测量

概括而言，因为所有的动设备在运行中都存在一定程度的扭振，但与横向振动不同，扭振难于用简单、直接的方法测量，经常被忽视。如果因此视而不见，扭振就会成为设备损坏的隐形杀手，给企业带来巨大的直接和间接的损失。

无论ISO标准还是API标准，都要求正常运行时，设备的临界转速（其实也包括周边可能受影响的结构固有频率。只是要求更高，要求其固有频率高于可能的稳态运行的频率的10倍）应该在稳态运行时，可能的激振频率的±10%之外（也有更严的要求：在15%~20%之外）。扭振固有频率同样可能被激起，所以和横向振动一样，也必须知道你的转子系统的扭振固有频率。

转子的裂纹大多由扭振破坏引起，键、键槽等的损坏通常也与扭振密切相关，还有齿轮损坏、联轴器损坏、热涨（冷缩）配合的失效等也可能是扭振的失效引起。

扭矩的测量，必须要两个探头，在转子的两个截面测量，单个截面、单个探头只能测量扭振动态信号。扭矩的大小正比于转子角转速的变化（欧拉定义）。扭矩的变化通常发生于运行转速的变化，并因此产生扭振。

我们从力学理论中知道，扭矩测量的方法通常是应变片法，但在高速旋转的转子上贴应变片，信号还要传递出来，测量的频率范围还有一定的要求等，哪个方面都是难点。应力-应变-单位轴向长度变化的角度等有确定的关系，可以用角度的测量来表达扭矩及扭振。而角度的关系实质是一种时间的关系。

市场上缺乏测量扭振的通用、成熟产品。英国有一家公司生产一种短节式的测量系统，但必须串进原机组的轴系中，所以是一种需要在设计阶段就考虑好，比较贵的系统。本特利的3500/42M（MOD 183484, 162572）和System1的Classic支持这种装置。

这个方法其实也是一种测量时间间隔的方法（TIM）：计算相邻两个

脉冲的时间间隔，而时间间隔的变化与特定转速下的扭振有关。但近年来发展了一类简便方法，不改变原转子系统，使用已有的固定安装的键相（每转一个脉冲）信号，或者使用斑马带或多齿齿轮（MEW）产生的每转多个脉冲信号，高速采样，分析其中的扭振信号。特点是：成本低，快捷，仅需要单个探

头。当然，单个探头只能测量扭振，是无法测量扭矩的。好在一般也不需要检验扭矩，机器的破坏大多是扭振，而不是扭矩造成的。

1.利用已有的键相信号。高速采集键相脉冲信号，不用停机，使用键相信号的限制是最大的分析频率是转子转速频率的一半，如果转速低，而扭振固有频率较高就不够用了。

2.使用斑马反光带/激光探头法。需要停机贴斑马带，最大分析频率范围扩大了。主要是用于临时故障诊断，不能用于监测，带要注意结合部的不连续性。要确认分析软件考虑到了这个因素。

3.使用多齿齿轮/激光探头法。需要有齿轮盘或者额外安装齿轮盘，可用激光探头或其它能高速采集脉冲信号的探头，优点是安装牢靠、信号可靠。但要注意齿形几何的不一致性，也要确认相应的软件考虑了这个误差可能带来的影响。可以用于监测。

对于基于TIM的方法，同时要求较高的幅值精度和时域分辨率。本特

利用ADRE408来采集连续原始波形，其128KHz的采样率能保证波形分辨率，而其24位的数模转换能满足幅值精度。

实践表明，不是随便的斑马反光带和普通的激光传感器都能胜任的。反光带对反光条的间距和黑白对比度要求高，激光传感器要求有较高的采样频率。

对于持有ADRE 408的工程师，建议在日常启机采集信号时，应该总是激活键相信号的原始数据功能，以评估机组是否存在扭振问题，额定转速后解除原始波形的录波功能。

目前最常用的斑马反光带测量法，安装中有诸多技巧和注意事项，比如轴表面及条纹表面清洁要求，垂直、对齐要求，头尾结合点应是黑色非反光超长条要求，探头和斑马带的距离、角度要求等等，这里就不详述了。