转子故障诊断

发动机振动的评定标准

制定振动限制标准的原因

制定发动机振动限制标准主要有以下四方面原因：

（1）建立统一的标准来评定发动机的振动品质。

（2）对于使用中的发动机，作为转子系统机械状态或其故障的监视手段，与其它手段一起，可以综合判断发动机是否偏离良好的工作状态，有助于发现早期故障。防止因振动过大而使发动机零部件产生过大的载荷和内力，避免引起二次破坏。

（3）决定发动机分解检修周期的手段。

（4）由于发动机振动将影响飞行员工作舒适条件、座舱仪表的正常工作以及与发动机相连的飞机构件的环境条件，为了满足飞机对发动机整机振动的要求，故需制定发动机振动量限制标准。

2．振动感受参数、显示参数和限制参数

在振动测量、监控和诊断分析中，应用传感器直接感受的振动参数称为振动感受参数。它取决于测振系统中选用的传感器。目前航空发动机整机振动测量中，广泛采用的传感器是速度式传感器和压电式加速度计，它们分别感受测量部位的振动速度和加速度。

振动显示参数是振动测试仪表最终显示的参数。一般显示参数和限制参数是一致的。目前国内外航空发动机整机振动测试时，采用振动位移、振动速度或振动过荷系数作为显示参数和限制参数。用振动位移作为显示参数和限制参数时，可直观的反映发动机上测振处位移或振幅的大小。但用速度式传感器拾取的振动信号需积分一次，用加速度计式传感器拾取的振动信号需积分两次。若采用振动速度作为显示参数和限制参数，可反映出振动物体的振动能量的大小。也表示振动物体振动应力的大小。直接用速度式传感器测量时，不需积分。用加速度计传感器测量时，需积分一次。只是测振系统复杂一点，需要有一定的抗干扰能力。如果采用振动过荷系数作为显示参数和限制参数可反映出发动机振动时惯性力的大小，也可直观的看出它是重力加速度的倍数由于振动加速度正比于振幅与频率平方的乘积，对于高转速发动机来说，测得很大的振动过荷系数，其实振动位移幅值并不大。此外，其他高频振动的干扰容易混入，转速的测量误差会引起较大的振动测量值误差。

三种振动限制参数各有优劣，对于较低频率振动用振动位移显示和限制；对于中等频率振动用振动速度显示和限制；而较高频率振动则用振动加速度显示和限制。典型的涡轮发动机工作转速处于中等频率范围，宜用振动速度进行显示和

限制。

3．台架试车振动评定标准

台架试车振动评定标准如下：

（1）为便于分析，在10～2000HZ频率范围内，在相互垂直的三个方向上，在转子支点相连接的机匣平面内及发动机安装节附近，测量发动机整机振动。

（2）如果在转子工作转速范围内，存在两个或两个以上与“转子－支承－机匣－安装节”系统有关的共振，则由这些共振状态中的每一个状态确定发动机的振动量限制值。

（3）对于重复起动和加温尚未变冷的发动机，允许短时间（1～2分钟）内，将振动速度幅值提高到发动机研制部门和主管部门确定的值。此时，民用发动机的振动速度限制值不超过70mm/s。

（4）对于双转子和多转子发动机允许的振动限制值规定如下：

在一定的转速范围内，按振动总量确定；对于一倍的转子频率激起的振动，按每个转子单独规定。

（5）发动机检验试车时，在其稳态测得的转子一倍激振频率的最大振动幅值不应超过图3.1示出的数值。而在过渡的尚未稳定的状态，不应超过图3.1示出数值的1.3～1.5倍。在放气活门转换时或接通（关闭）加力燃烧室时，其振动限制值不应超过图3.1示出数值的1.5～2.0倍。

（6）发动机交付试车时，振动限制值由发动机研制部门确定。

（7）各种形式的发动机长期试车时，以及飞机在地面条件下和飞行条件下检查时，一倍的转子激振频率的最大振动幅值不应超过图3.1示出的数值的1.3～1.5倍。而在过渡的尚未稳定的状态，不应超过图3.1示出数值的1.5～2.0倍。

（8）在有充分技术依据和发动机未出现振动性故障时，根据发动机研制部门和订货部门协商，对所有形式的发动机试车，其振动限制值允许不超过图3.1示出的数值的1.5～2.0倍。

（9）对于研制的发动机，在未发现振动性故障时，根据发动机研制部门和订货部门协商，允许将振动限制值提高到图3.1示出的数值的1.3～1.5倍。

振动位移、振动速度和振动过荷系数限制曲线

一平衡的故障机理与诊断

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。

诊断方法及治理措施

1 转子质量偏心的诊断方法。

2 转子部件缺损的诊断方法

3 故障位置的诊断方法

4转子质量偏心的故障原因及治理措施

转子质量偏心的振动特征

转子质量偏心的振动变化

转子部件缺损的振动特征

5转子部件缺损的故障原因及治理措施

二弯曲的故障机理与诊断

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。

表5.17 转子弓形弯曲的振动特征

表5.18 转子弓形弯曲的振动变化

表5.19 转子临时性弯曲的振动特征

表5.20 转子临时性弯曲的振动变化