【導(dǎo)讀】analysis.couldbe800r/min.

　　

【正文】 不同的影響。頻譜分析是 研究汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的一個(gè)非常有用的方法 。 本文將對(duì) 由于 集中載荷引起的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡 進(jìn)行 討論和分析 ， 并且給出了一個(gè) 利 用 頻譜分析 有效 防止振動(dòng) 的方法。 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由電機(jī)、聯(lián)軸器及轉(zhuǎn)子等 構(gòu)成 ， 它的結(jié)構(gòu)是非常簡(jiǎn)單的。轉(zhuǎn)子 由 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) ， 它的轉(zhuǎn)速可 進(jìn)行大范圍 調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可以順利 、可靠的運(yùn)作 。電機(jī)的額定電流為 A,輸出功率是 250 W。 電動(dòng)機(jī) 的外部 勵(lì)磁 由 220 V 交流電源 經(jīng) 調(diào)節(jié)器整流后 提供 的 ,發(fā)動(dòng)機(jī)的 電樞電流也 是 相同 的電源 提供 的 。它是由壓縮機(jī) 調(diào)節(jié)器進(jìn)行 調(diào)整 控制 ， 通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)輸出電壓， 電動(dòng)機(jī) 的速度 可逐步減少調(diào)節(jié) 至 范圍 0 ? 10000 轉(zhuǎn) /分 ， 速度遞增可達(dá) 800 r /分。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的長(zhǎng)度是 1200 毫米 ,寬度為 108 毫米 ,質(zhì)量是大約 45 公斤 , 軸的 直徑是 毫米 ， 軸的 長(zhǎng)度 500 毫米 ,最大撓度小于 ～ 毫米。 可以選擇沿軸向的 任何位置作為實(shí)驗(yàn)的支承點(diǎn)。實(shí)驗(yàn) 用 轉(zhuǎn) 盤(pán)的直徑和質(zhì)量分別 為 φ7619毫米 ,重 600 克。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的 安裝如 圖 1 所示 。 圖 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 的安裝 電渦流傳感器是用來(lái)測(cè)量 中軸 相對(duì) 軸承底座的 位移或振動(dòng)的。 傳感器 分別 被安裝在 X 和 Y 方向 提供信號(hào)傳遞 。 它 們不接觸 軸 ,但 可以直接用于測(cè)量 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的振動(dòng)信號(hào)。 閃動(dòng)相位測(cè)量?jī)x 是用來(lái)測(cè)量 轉(zhuǎn)子 速度 和傳動(dòng)軸的相位 。 2 振動(dòng) 信號(hào) 頻譜分析 輪機(jī)發(fā)電機(jī)組 真正的振動(dòng)的 是 最簡(jiǎn)單的諧波周期運(yùn)動(dòng) 。它的波型也是由許多簡(jiǎn)單的諧波運(yùn)動(dòng) 構(gòu)成 。為了分析振動(dòng) ,我們應(yīng)該學(xué)習(xí) 振動(dòng)的 的波型、頻率 組成 和振幅。 在頻域中 頻率 可以被看 作 X 軸來(lái) 描述振動(dòng)。 在頻域中將 振動(dòng) 分解 成 各種頻率成分的方法 叫做頻譜分析。頻譜分析的目的是為了 將振動(dòng)信號(hào) 分解成不同的信號(hào)成分。所以振動(dòng) 被分解 成為諧波運(yùn)動(dòng)包括不同的振幅、頻率和階段。 在轉(zhuǎn)子振動(dòng)的頻譜 中 ,不同的頻率通常是對(duì)應(yīng)于不同的原因。如果我們能找到振動(dòng)信號(hào)的 頻率成分 ，也 就 會(huì)發(fā)現(xiàn)引起 振動(dòng) 的原因 。 在輪機(jī)發(fā)電機(jī)組工作現(xiàn)場(chǎng) 有大約 80%的 振動(dòng) 事故 是由轉(zhuǎn)子不平衡 引起的 ,90%的事故 是 由 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡 引起的 。在本文中所描述的實(shí)驗(yàn) 中 我們會(huì)采用頻譜分析的方法 研究轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡引起的振動(dòng) 和 用 影響系數(shù)法 找出轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡 的位置 。 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 圖 2所示伯德 圖 是關(guān)于轉(zhuǎn)子的 橫向振動(dòng)特性。 圖示轉(zhuǎn)子的 臨界速度 約是 2605 r /分鐘 ,轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)軸承殼 最大限度的 振幅為 371μm,選擇頻率 (AMP1X)是360μm、相位差 (PHA1X)是 36176。 在圖 2 中 標(biāo)記位置是最大 幅度的振動(dòng) ,也就是振動(dòng)相位變化的位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子速度小于 2152 r /分鐘 ,相對(duì)相位是 130176。當(dāng)轉(zhuǎn)子速度增加到 2605 r /分鐘 ,振幅將增加到最大值。 也 就是說(shuō) , 在旋轉(zhuǎn)速度范圍2152 ～ 2605 r /分內(nèi) 振幅迅速增加。 圖 2 轉(zhuǎn)子 橫向振動(dòng)特性 伯德圖 相變 )94)1 3 0(36( ??? ?????? 略大于 90176。 根據(jù) 單一自由維度的 偏心 受迫振動(dòng)理論 可知 圖 2 中的 情況 是由共振 引起 的 。受阻尼影響最大的振幅發(fā)生 位置的相變略大于 90176。 在這種情況下 ,轉(zhuǎn)子 速度旋轉(zhuǎn)角頻率等于激振力的 角頻率 ,也就是說(shuō) , 1??? 。 轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)角頻率速度可視為一階臨界轉(zhuǎn)子速度。 轉(zhuǎn)子的 旋轉(zhuǎn)速度 取決于轉(zhuǎn)子的材質(zhì) 、 幾何形狀、大小、結(jié)構(gòu) 和支撐條件等 ， 與 外部條件 無(wú)關(guān) ，影響因素主要是溫度和支撐剛度。 該實(shí)驗(yàn)在恒溫條件下完成 ，因此支承剛度是主要影響因素 。這個(gè)實(shí)驗(yàn) 通過(guò) 添加非平衡質(zhì)量 完成 。添加非平衡質(zhì)量 的位置 取決于 用 影響系數(shù)法尋找平衡。 不 平衡質(zhì)量可以改變系統(tǒng)剛度。但是 ,根據(jù) m??? ,當(dāng) 質(zhì)量變化 非常小 時(shí) 的 , 1? 幾乎沒(méi)有改變。如果 轉(zhuǎn)子質(zhì)量 增加 , 1? 將減少 。 系統(tǒng)的一階臨界旋轉(zhuǎn)速度 將會(huì)下降。這些 可從實(shí)驗(yàn) 中獲知 。 頻譜的數(shù)字顯示 頻率為 1 倍 時(shí) 振幅 明顯很大 。 在旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到臨界速度之前它 是 單調(diào)增加的。 對(duì)所有平衡情況的頻率 兩倍、三 倍、 四倍 時(shí) 都存在， 但 這些振幅的存在 很小 ,可以忽略不計(jì)。 當(dāng)試驗(yàn)速度遠(yuǎn)不夠高的情況下系統(tǒng)軸出現(xiàn)橫向裂縫 裂 的情況 是不可能的 。 引起振動(dòng) 主要的原因是 繞軸旋轉(zhuǎn) 的 轉(zhuǎn)盤(pán)不 統(tǒng)一 。 圖 4 的頻譜圖是通過(guò)添加不同的轉(zhuǎn)子 質(zhì)量 使 系統(tǒng) 分別 達(dá)到 平衡。圖 3 顯示了一階臨界轉(zhuǎn)子速度基本上沒(méi)有改變 ,為 2312 r /分 ,但 振幅頻率下降 。頻率的一倍下降到 145μm、垂直振幅下降到 134μm。 在 圖 4中 它們分別為 116μm和 87μm。如圖 3 是 橫向振幅 減少到 145μm、垂直振幅 從 360μm下降至 134μm。 第二次增加非平衡質(zhì)量的結(jié)果如圖 4 所示。 在 從這種情況下，我們可以看到：在頻譜中 1 倍頻率 的組成部分是非常明顯的。 2 倍， 3 倍， 4 倍 頻率的部分也同樣存在 ，但其幅度是非常小的。它們不是 振動(dòng)的 主要組成部分。 當(dāng)更改系統(tǒng)剛度時(shí)， 1 倍頻率 的幅度 變化是 非常小的 。 這是由添加 不 平衡質(zhì)量的位置 所決定的 。 我們 可以 只通過(guò)計(jì)算來(lái)找出非均衡點(diǎn)和非平衡質(zhì)量有效的控制振 幅 ,然后 在其相反的方向 添加相同的平衡 質(zhì)量 。 圖 3 頻率頻譜首次加入 不 平衡 質(zhì)量 圖 圖 4 頻率頻譜 第二 次加入不平衡質(zhì)量圖 4 結(jié)論 （ 1） 在頻譜圖，一 次 頻率 一倍 的部分太大。當(dāng)有關(guān)軸承座剛度和軸心 聯(lián)合的障 礙 不考慮時(shí)，振動(dòng)變大的原因 是 轉(zhuǎn)子不 平衡質(zhì)量 。 （ 2） 通過(guò)改變系統(tǒng)剛度降低了一 倍 次頻率的振幅 ， 下降幅度取決于 平 衡的位置。 （ 3）不平衡質(zhì)量 的位置 ,是由影響系數(shù)法 確定的 。需要找到 不 平 衡點(diǎn)和 計(jì)算不 平衡質(zhì)量 ， 然后將平衡質(zhì)量 加 在相反的方向。 （ 4） 添加 不 平衡質(zhì)量 很小 ,所以它并不會(huì)造成 系統(tǒng)一階臨界速度發(fā)生 大的變化。