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汽轮机振动故障诊断与分析

一、振动基础知识

构成一个确定性振动有三个基本要素：即振幅A，频率f（ω）和相位φ，即使在非确定性振动中，有时也包含有确定性振动。简谐振动：

单自由度系统的自由振动，能用正弦函数或余弦函数表示的振动。

mxkx0

x

2x0

n

k

 

n m

x(t)Acos(

n

t)

旋转轴的振动：

假设转子中部有一不平衡重量Q，所处半径为r，可以将Q、r看作分布在一段2h长度上的分布载荷。如果用转轴的偏心距U（s）来表示这种不平衡，则：

 Qr

U(s)mg.2h

S在其他各点

 O

ShSSh

1 1

式中：m为转轴单位长度的质量，S表示沿轴方向的位置，将Q、r

引起的偏心U（s）按振型进行展开，则可得：

s 2s 3s

U(s)A

1

sin



Asin

L 2

Asin 

L 3 L



k1

Asinns

n L

式中：A1、A2、A3……An为各阶振型系数，可以用求取傅里叶系数的方法求得：

A  

Sh

1

Qr n 2Qr L n s h

sin sds cos s 1

n L Shmg2h L mg2hLn L s h

1

 2Qr

[cosn(S



h)cosn(S

1

h)]

mg2hn L 1 L 1

 4Qr

sinnS

n

Sin h

mg2hn L 1 L

m Im弓

＼ 。区＋？l氐

\、、、上“,,,,,./

主

振幅A(Amplitud I II

偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模凸

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=lIf 为每振动一次所需的时间，单位为秒。圆频率OJ=2叮为每秒钟转过的角度，单位为弧度／秒初相角0 (lnitialphase)

描述振动在起始瞬间的状态。

匾 振动位移(Displacement) •位移、速度、加速度都是

.x = Asin(叮 +o) 同频率的简谐波。

匾速度0/elocity) ．三者的幅值相应为A、A卧

v=dx

=Amsin(cot+(fJ+ —) A记

2

．加也度（Accelera on)

．相位关系：加速度领先速

a =d2

1d t2

x2

A,co2 sin(mt

+cp＋兀）度909 ; 速度领先位移90气

我们经常用到的一个振动测量参数Vrms为速度有效值，Vrms≈０.７０７v也称速度均方根，因为它最反映振动的强烈程度，所以又称振动烈度。Vrms≈０.７０７v。

ωt+φ为相位。相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环

中的位置，相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360°

实际工作中我们测量的相位是一个以键相脉冲为参考点的一个角度，目前大多仪器是如此定义的：振动高点相对与键相脉冲的角度差。

前暨放大器x(t)

0

相位角

旋转方向

振动分析基本图形

波形图

名称

形 名称 波 形

-.

··,

价诰探动｀了

合成寰减振动

从V 妇AA\I\._

周期振动

－

』口4Li^零0匕 c,，L

冲击过程 ＾

曝，．

t

合成振动

乌AA平

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I

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窄带随机

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振动趋势图

振动与时间的关系，揭示振动故障的发展过程。相关趋势图，振动与相关运行参数的关系。

益阳电厂3号机7瓦振动异常

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