01 振動(dòng)

（1）振幅

振幅是振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志，是評(píng)價(jià)機(jī)組振動(dòng)狀況的主要依據(jù)。評(píng)價(jià)機(jī)組振動(dòng)的大小應(yīng)該采用通頻振幅（ALL PASS），即來(lái)自傳感器未經(jīng)濾波的信號(hào)。

在處理機(jī)組振動(dòng)的過(guò)程中，還要根據(jù)需要測(cè)量各種諧波成分的振幅，特別是基頻（1X）振幅。

對(duì)于軸振動(dòng)的振幅，國(guó)內(nèi)外都是用位移的峰一峰值表示，單位微米（μm）， 1μm=0.001mm。電力行業(yè)習(xí)慣用“絲”表示振幅，1絲=10μm=0.01mm。

對(duì)軸承座的振動(dòng)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都是用速度的均方根值 Vms表示（振動(dòng)速度又稱(chēng)為“烈度”），單位毫米/秒（mm/s）。國(guó)內(nèi)電力行業(yè)用位移的峰一峰值表示，單位微米。對(duì)于通頻振幅，這兩種表示方法沒(méi)有固定的換算關(guān)系。當(dāng)振動(dòng)為單一頻率時(shí)，它們之間的換算關(guān)系為

式中，f是振動(dòng)的頻率，用Hz表示。當(dāng)振動(dòng)頻率為50Hz時(shí)， 1mm/s≈9μm

（2）頻率

頻率有兩種表示方法：一種用赫茲（Hz）表示，另一種用機(jī)組轉(zhuǎn)速的倍數(shù)表示。由于機(jī)組的振動(dòng)頻率往往與轉(zhuǎn)速相關(guān)，后一種表示方法應(yīng)用更普遍。例如：

1X=1×r/min，表示振動(dòng)頻率和機(jī)組的轉(zhuǎn)速相同，稱(chēng)為1倍頻或基頻；

2X=2×r/min，表示振動(dòng)頻率和機(jī)組的轉(zhuǎn)速的2倍，稱(chēng)為2倍頻；

1/2X=1/2×r/min，表示振動(dòng)頻率是機(jī)組的轉(zhuǎn)速的一半，稱(chēng)為1/2倍頻；

0.43X = 0.43×r/min，表示振動(dòng)頻率是機(jī)組的轉(zhuǎn)速的43%；等等。

在分析機(jī)組振動(dòng)原因時(shí)，振動(dòng)頻率是一種重要的參數(shù)。不同的故障也可以有相同的振動(dòng)頻率，要得到正確的結(jié)果，還要結(jié)合其他參數(shù)進(jìn)行分析。

（3）相位

相位用來(lái)描述某一特定時(shí)刻轉(zhuǎn)子的位置。一定頻率的振動(dòng)是一個(gè)矢量，矢量包含振幅和相位兩個(gè)要素。一個(gè)矢量的變化，有可能大小的變化并不明顯，而從相位的變化卻能反映出來(lái)。

在振動(dòng)測(cè)量中，矢量通常用極坐標(biāo)的形式表示。例如50∠345，表示振幅為50μm，相位為 345°。

任何一種頻率的振動(dòng)都包含振幅和相位兩個(gè)要素。由于機(jī)組的振動(dòng)絕大多數(shù)以1X成分為主，測(cè)量中除了特別的說(shuō)明，極坐標(biāo)的表達(dá)形式都是指1X的振動(dòng)。例如上面的矢量，若是在 3000r/min時(shí)測(cè)量的，則是指50Hz的振動(dòng)為50∠345。

02 相關(guān)參數(shù)

對(duì)于故障的診斷，有時(shí)僅僅依靠振動(dòng)信號(hào)還不夠，還需要對(duì)一些相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)綜合分析，才能作出正確的判斷。

（1）轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)特性與轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系。監(jiān)測(cè)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)，有以下作用：

（a）確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。制造廠提供的機(jī)組各個(gè)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速只能作為運(yùn)行部門(mén)的參考，還必須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的確認(rèn)。臨界轉(zhuǎn)速可以由基頻振動(dòng)的振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系確定。在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)平衡必須測(cè)量臨界轉(zhuǎn)速的振幅和相位。

（b）判斷轉(zhuǎn)子的平衡狀況以及不平衡分布的形式。

（c）判斷是否存在結(jié)構(gòu)共振。結(jié)構(gòu)共振是指軸承箱、汽缸、基礎(chǔ)等靜止部件的固有頻率與工作轉(zhuǎn)速接近，此時(shí)振動(dòng)迅速增大。

（d）判斷轉(zhuǎn)子是否存在永久性彎曲。臨界轉(zhuǎn)速對(duì)于振動(dòng)起放大作用，轉(zhuǎn)子彎曲將使臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)增大，由此可判斷轉(zhuǎn)子是否存在永久性彎曲。

（e）判斷轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲。通過(guò)比較機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)停機(jī)過(guò)程中振動(dòng)的差別，特別是經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)的差別，就可以進(jìn)行判斷。

（f）啟動(dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)機(jī)組振動(dòng)，對(duì)于保障機(jī)組的安全十分重要。啟動(dòng)中存在的一些問(wèn)題，例如暖機(jī)不充分、汽缸進(jìn)水等，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的變形，臨界轉(zhuǎn)速對(duì)于振動(dòng)又起著放大作用。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易引起設(shè)備事故。通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以及早覺(jué)察這些問(wèn)題。

（g）通過(guò)低速時(shí)軸振的測(cè)量可以知道偏移值（虛假軸振成分）及軸晃度的大小。

（2）時(shí)間

考察振動(dòng)隨時(shí)間的變化十分重要，這種變化包括長(zhǎng)期趨勢(shì)和短期趨勢(shì)兩個(gè)方面。

長(zhǎng)期趨勢(shì)是考察振動(dòng)在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段（數(shù)年、數(shù)月、數(shù)日）的變化情況。如一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)之后基頻振動(dòng)一直偏高，由此可判斷轉(zhuǎn)子的原始平衡狀態(tài)不好；又如一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)之后的數(shù)年間，發(fā)電機(jī)軸承座的振動(dòng)逐年抬高，從20μm上升到200μm左右，由此可判斷發(fā)電機(jī)的某一部件失效，而且失效的程度是逐漸擴(kuò)展的；還有一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)之后的數(shù)年間振動(dòng)一直是正常的，而在某一時(shí)期之后振動(dòng)就一直不正常，由此可判斷在這個(gè)時(shí)期某一部件突然失效。

短期趨勢(shì)是考察振動(dòng)在一個(gè)較短的時(shí)間段內(nèi)（數(shù)小時(shí)、數(shù)分）的變化情況。例如：熱彎曲振動(dòng)上升的過(guò)程往往要持續(xù)幾十分鐘；自激振動(dòng)在若干秒內(nèi)就會(huì)突然增加到很高的程度；摩擦振動(dòng)往往隨時(shí)間呈現(xiàn)不規(guī)則的變化。

測(cè)量過(guò)程中，每一組數(shù)據(jù)必須標(biāo)明測(cè)量時(shí)間。

（3）有功負(fù)荷

汽輪發(fā)電機(jī)組是在高溫、強(qiáng)電環(huán)境下工作，由此可以引發(fā)許多振動(dòng)問(wèn)題。有功負(fù)荷綜合反映了機(jī)組的熱狀態(tài)，當(dāng)分析與溫度有關(guān)的振動(dòng)時(shí)，有功負(fù)荷是一個(gè)不可缺少的參數(shù)。

質(zhì)量不平衡振動(dòng)只與轉(zhuǎn)速有關(guān)，與負(fù)荷無(wú)關(guān)。如果機(jī)組帶負(fù)荷前后的振動(dòng)始終是穩(wěn)定的，不受負(fù)荷變化的影響，則屬于質(zhì)量不平衡振動(dòng)。

汽輪機(jī)軸承的振動(dòng)隨負(fù)荷變化的原因比較復(fù)雜，但主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：①轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲；②汽缸膨脹和變形的影響。汽流激振引起的自激振動(dòng)也與負(fù)荷有關(guān)，此時(shí)振動(dòng)往往在某一負(fù)荷點(diǎn)發(fā)生。聯(lián)軸器螺栓傳遞扭矩不均勻時(shí)，可以引起振動(dòng)隨負(fù)荷變化。

對(duì)機(jī)組的振動(dòng)考核中，通常以滿(mǎn)負(fù)荷附近連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后的振動(dòng)作為考核值。

（4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流（勵(lì)磁電流）

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲是一種常見(jiàn)的振動(dòng)故障。振動(dòng)的大小與轉(zhuǎn)子的溫度有關(guān)，而轉(zhuǎn)子的溫度又與電流的平方成正比。有功負(fù)荷或無(wú)功負(fù)荷也可以間接反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的溫度，但轉(zhuǎn)子電流更為直接和嚴(yán)密。如果存在發(fā)電機(jī)軸承的振動(dòng)與負(fù)荷有關(guān)的現(xiàn)象，應(yīng)該測(cè)量轉(zhuǎn)子電流。

（5）其他相關(guān)參數(shù)

其他相關(guān)參數(shù)包括大軸彎曲、汽缸溫度、汽缸膨脹、凝汽器真空（排汽溫度）、冷油器出口油溫、軸承回油溫度、軸瓦溫度、油膜壓力、發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)的溫度等。

機(jī)組啟動(dòng)前測(cè)量大軸彎曲有助于判斷暖機(jī)是否充分，轉(zhuǎn)子是否殘余變形。比較啟動(dòng)前和剛剛停機(jī)時(shí)的大軸彎曲有助于判斷運(yùn)行過(guò)程中是否發(fā)生了熱彎曲。

汽缸溫度可以間接反映轉(zhuǎn)子的溫度。汽缸的溫差可以反映汽缸的變形，這對(duì)于診斷摩擦振動(dòng)非常有用。膨脹不暢會(huì)引起軸承座的變形，還會(huì)引起動(dòng)靜摩擦，因此測(cè)量汽缸膨脹有時(shí)也是必要的。

許多大型汽輪機(jī)的低壓缸的體積大、剛度比較低，凝汽器真空和排汽溫度的變化使缸體變形，容易引發(fā)一些振動(dòng)問(wèn)題。觀察凝汽器真空和排汽溫度變化的影響有助于振動(dòng)的分析。

轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)子在軸瓦中的浮起量有關(guān)，油溫越高、油膜越薄，轉(zhuǎn)子越穩(wěn)定。觀察振動(dòng)與油溫的關(guān)系，有助于判斷穩(wěn)定性的裕度。軸承回油溫度、軸瓦溫度、油膜壓力對(duì)于分析與軸瓦有關(guān)的一些振動(dòng)問(wèn)題也是很有價(jià)值的參數(shù)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子因冷卻不均勻引起的熱彎曲往往與冷卻介質(zhì)的溫度有關(guān)。