【正文】 自激振動時有發(fā)生，如軸承油膜振蕩、密封流體激振、氣流激振、摩擦渦動、轉(zhuǎn)子配合松動等。造成結(jié)構(gòu)參數(shù)周期性變化的常見因素有基礎(chǔ)松動、錨爪及滑動支座連接螺栓緊度不一、轉(zhuǎn)子有較深的橫向裂紋、齒輪及滾動軸承缺陷、轉(zhuǎn)子不對稱截面引起的彎矩等。19. 旋轉(zhuǎn)失速、喘振旋轉(zhuǎn)失速是指由于氣體介質(zhì)的容積流量偏小，在離心式（及軸流式）壓縮機(jī)的葉輪或擴(kuò)壓器流道中所發(fā)生的氣流脈動現(xiàn)象。脫離團(tuán)使流入該葉道的氣體受阻，只能改變方向流入相鄰的葉道。這樣，脫離團(tuán)在葉輪中便產(chǎn)生了移動。旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象實際上是喘振的前兆。顯然，壓縮機(jī)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時，氣體的出口壓力以及轉(zhuǎn)子的振動會伴隨著脫離強(qiáng)度的不同而產(chǎn)生程度不同的脈動。喘振是嚴(yán)重失速和管網(wǎng)相互作用的結(jié)果。管網(wǎng)壓力恢復(fù)后，壓縮機(jī)的流量又再次減小，管網(wǎng)中的氣體再次倒流。喘振的特點十分明顯，進(jìn)口流量及出口壓力發(fā)生大幅度波動、機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動、伴有間歇性的氣流吼叫聲，生產(chǎn)企業(yè)時有發(fā)生，早已為人們所熟知。20. 半速渦動、油膜振蕩半速渦動，即通常所說的油膜渦動。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸頸在動壓滑動軸承中穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，軸承的油膜力R與載荷W相互平衡，轉(zhuǎn)子軸心處于某一平衡位置O1。合力F可分解成徑向與切向上的二個分力，徑向分力Fr與軸頸的位移方向相反，力圖把軸頸推回到原平衡位置O1處，是一種彈性恢復(fù)力；而切向分力Fu與軸頸位移方向相垂直，它有推動軸頸繞平衡位置O1繼續(xù)旋繞，即產(chǎn)生渦動的趨勢，這種渦動就稱為油膜渦動，F(xiàn)u稱渦動力。渦動的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時，為正進(jìn)動；反之，為反進(jìn)動。實際中，~，即Ω＝（~）ω。油膜振蕩發(fā)生后，即使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，但渦動頻率卻不再按渦動比（Ω/ω）不變的規(guī)律上升，仍為ωk1 ，也就是緊緊地咬住轉(zhuǎn)子的固有頻率—第一臨界轉(zhuǎn)速—不再改變。油膜剛度為轉(zhuǎn)子單位位移變化所引起的油膜力的變化，有四個剛度系數(shù) Kxx=ΔFx/Δx, Kyx=ΔFy/Δx, Kyy=ΔFy/Δy, Kxy=ΔFx/Δy；油膜阻尼為轉(zhuǎn)子單位速度變化所引起的油膜力的變化，也有四個阻尼系數(shù) Cxx=ΔFx/Δvx, Cyx=ΔFy/Δvx, Cyy=ΔFy/Δvy, Cxy=ΔFx/Δvy。所以，油膜振蕩還具有嚴(yán)重性、突發(fā)性、有時會發(fā)出間斷吼叫聲等特點。因為其瓦塊可以自由搖擺，油膜力能自動調(diào)整到通過軸心，從而與載荷共線，消除了切向油膜分力，從根本上鏟除了渦動的推動力。至于其它類型的軸承，如圓筒瓦、橢圓瓦、多油楔、多油葉等軸承，只要是屬于高速輕載，都有可能發(fā)生油膜渦動及油膜振蕩。1. 機(jī)組總貌圖機(jī)組總貌圖顯示了機(jī)組的總貌，可了解機(jī)型、轉(zhuǎn)子支撐方式、軸承位置、運行轉(zhuǎn)速等，主要是查看探頭的位置及位號。3. 多值棒圖多值棒圖顯示實時通頻值及各主要振動分量的振動值，可大致了解機(jī)組運行是否正常。① 通頻值～通頻值即總振動值，為各頻率下振動分量相互迭加后的總和。③ 二倍頻～二倍工頻，轉(zhuǎn)子熱態(tài)對中不良、裂紋、松動等都會引起二倍頻振動分量增大，主要是對中不良。⑤ 可選頻段～由用戶根據(jù)機(jī)組的特點自己定義的頻段。主要是軸承不良（如緊力、接觸、搖擺、油檔等）、旋轉(zhuǎn)失速、進(jìn)汽脈動、摩擦。該部分振值高時，轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生摩擦、高頻氣流脈動等。其中，振幅為正峰與負(fù)峰之間的位移，二個亮點之間為一個周期，亮點為振動的初相位。波形圖既可以是通頻波形圖，即顯示通頻振動位移（總振值）與時間(周期)的關(guān)系，也可以是一倍頻波形圖、二倍頻波形圖、…、等。（一倍頻、二倍頻、二倍頻、。波形圖顯現(xiàn)了振動的相關(guān)信息，如振幅、周期（即頻率）、相位以及波形的形狀及其變化，由于不能直接得頻率及相位的精確數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已很少有人用它來確定振動參數(shù)。正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的波形圖，由于工頻為主，所以為近似的正弦波，如上圖；動不平衡時，在一個周期內(nèi)為典型的正弦波；對中不良時，在一個周期內(nèi)為波峰翻倍，波形光滑、穩(wěn)定、重復(fù)性好；摩擦?xí)r，波峰多，波形毛糙、不穩(wěn)定，或有削波； 自激振蕩時，波形雜亂、重復(fù)性差、波動性大；嚴(yán)重油膜渦動時，各周期振幅大小間隔，反而有一定規(guī)律；虛假信號干擾時，波形突然無規(guī)律急劇變化。在上圖中，由于工頻本身較低，只有16μm，從而使略微偏高的二倍頻(18μm)顯得較高；此外，由于還存在一些不太大的高次諧波，所以波形不夠光滑；各頻率成分的幅值較為穩(wěn)定，波形的重復(fù)性好。主要為動不平衡、并存在摩擦的波形頻譜圖上圖為某催化煙機(jī)嚴(yán)重結(jié)垢時的波形頻譜圖。根據(jù)煙機(jī)運行特點，該煙機(jī)主要存在著因催化劑在轉(zhuǎn)子輪盤上粘結(jié)而形成的動不平衡，以及催化劑在氣封處堆積而產(chǎn)生的摩擦。半頻的波形是正弦波、周期為通頻的二倍，在半頻的正峰、負(fù)峰分別間隔影響下，迭加后形成了周期內(nèi)振幅正、負(fù)值懸殊大、各周期振幅大小間隔的通頻波形，一個周期振幅大，另一個周期振幅小。橫坐標(biāo)可選擇“階比”或“頻率” 。正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的頻譜圖通常是：一倍頻最大，二倍頻次之、約小于一倍頻的一半，三倍頻、四倍頻…x倍頻逐步參差遞減，低頻（即小于一倍頻的成份）微量。該頻譜圖中各頻率分量的能量水平實際上很小，工頻也相對較小。正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子軸心軌跡應(yīng)該是一個較為穩(wěn)定的橢圓形。若軸心軌跡的形狀及大小的重復(fù)性好，則表明轉(zhuǎn)子的渦動（即振動）是穩(wěn)定的；否則，就是不穩(wěn)定的。軸心軌跡圖有原始、提純、平均、一倍頻、二倍頻、主要看提純及一倍頻、二倍頻的軸心軌跡圖。而提純的軸心軌跡排除了噪聲和電磁干擾等超高次諧波信號的影響，突出了工頻、低頻、二倍頻等主要因素；一倍頻軸心軌跡則可以更合理地看出支座剛度對工頻是否產(chǎn)生影響，因為主要由不平衡量所引起的工頻振動就是一個弓狀回轉(zhuǎn)渦動，工頻的軸心軌跡應(yīng)該是一個圓或長短軸相差不大的橢圓，但如果支座本身的剛度存在方向上的差異，那么工頻的軸心軌跡就會變成一個很扁、很扁的橢圓；二倍頻軸心軌跡則可以看出嚴(yán)重不對中時的影響方向等。通過振動趨勢圖可以看到異常振動的起始時間、終止時間、持續(xù)時間。通過振動趨勢圖，還可以更加清晰地看到工頻、二倍頻、這一點是頻譜圖、波形圖、軸心軌跡圖等其它圖形都難以實現(xiàn)的，從而進(jìn)行故障類型、程度、趨勢的診斷。例如，看一倍頻有無變化，能否回到原正常值，是否發(fā)生突變（含相位）。然后看異常振動分量的變化倍率，從而確定故障的程度。對伴有低頻分量引起的軸承工作不良，則應(yīng)根據(jù)波動的間隔時間、波動量的大小、能否回到原正常值作出判斷,例如，上面的圖是某煙機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢時的一倍頻振動趨勢圖。下面二張圖是某發(fā)電汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子2軸承處的一倍頻振動趨勢圖及測振探頭間隙電壓趨勢圖。但是再看間隙電壓趨勢圖，1X、1Y、2Y的間隙電壓都在對應(yīng)的同一時間也發(fā)生了較大的變化，根據(jù)探頭特性，在振動值變化50μm時，,而實際都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過（~3V），另外2X早已從10V變成了5V而處于失靈狀態(tài)。因此可以斷定，這是測振系統(tǒng)受到干擾而產(chǎn)生的假象。從圖中可以看到，該煙機(jī)于2005年8月3日上午9時39分12秒振動值突然增大，兩端軸承4個測點的振動值由正常運轉(zhuǎn)下的15~30微米同時劇烈上升到197~222微米，此變化過程是一個極為明顯的突變過程。另外，還可以看到有不很明顯的二次過程，即斷葉片在掉落過程中又引起了其它葉片損傷、斷裂、掉落的二次擴(kuò)大過程。過程參數(shù)為工作介質(zhì)的進(jìn)出口壓力、溫度、流量以及油溫、油壓、瓦溫、軸位移、轉(zhuǎn)速、…、等等。上圖是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸位移與振動值的趨勢圖。9. 極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖為各振動分量的幅值及相位隨時間變化的統(tǒng)計結(jié)果，亦稱可接受區(qū)域圖。10. 軸心位置圖在忽略振動的前提下，軸心位置圖顯示了轉(zhuǎn)子軸心相對于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。一般來說，大機(jī)組轉(zhuǎn)子軸心位置的偏位角應(yīng)該在20176。之間，最小油膜厚度大約為(30～200) μm。11. 全息譜圖全息譜圖全面反映了在同一測量截面上轉(zhuǎn)子主要振動分量的振幅、相位、頻率信息。全息譜圖中工頻的軸心軌跡應(yīng)該為較規(guī)整的橢圓（二倍頻相反，為極偏的橢圓或接近直線），即長、短軸相差不大。若工頻軌跡為極偏的橢圓或接近直線，轉(zhuǎn)子在橢圓長軸或直線方向上的工頻幅值要比其它方向大得多，振動的方向性十分明顯，與轉(zhuǎn)子彎曲渦動軌跡不再一致，而軸承、支承剛度上的差異顯現(xiàn)出來。1. 轉(zhuǎn)速時間圖轉(zhuǎn)速時間圖顯示了開停機(jī)過程中，轉(zhuǎn)速隨時間變化的關(guān)系。2. 波德圖波德圖顯示了轉(zhuǎn)子振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。由以上這些信息可以獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的剛度、阻尼特性以及轉(zhuǎn)子的動平衡狀況。操作轉(zhuǎn)速下的振動值及相位為37 μm/288176。④ 轉(zhuǎn)子的振型為一階振型；⑤ 轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)具有較適度的阻尼（振幅及相位在通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時變化較緩慢，放大系數(shù)也不過大）；⑥ 轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差很小，幾乎為零。在開車初期的慢轉(zhuǎn)速下（圖中為350 r/min），振動值就達(dá)到50μm以上，另外還存在干擾信號（圖中若干處直線狀線條）。啟動時，（工頻）振動值幾乎為零。問題是在遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速（約為3700 r/min左右）的2000 r/min下暖機(jī)跑合時，振動值用30分種由2μm、3μm逐步上升到60μm、75μm，同時相位也發(fā)生了變化。停車過程中（在降到600 r/min后，又有一次升速到1000 r/min，并再次發(fā)生熱彎曲的現(xiàn)象），隨轉(zhuǎn)速降低，振動值降低、但相位基本不變（其中一次變化為再次熱彎曲），進(jìn)一步驗證了為熱彎曲。3. 奈奎斯特圖奈奎斯特（Nyquist）圖把開停機(jī)過程中振幅與相位隨轉(zhuǎn)速變化關(guān)系用極坐標(biāo)的形式表示出來，又稱極坐標(biāo)圖。這種極坐標(biāo)表示方法在作用上與波德圖相同，但比波德圖更為直觀。通過奈奎斯特圖，很容易得到轉(zhuǎn)子的原始晃度，即機(jī)械偏差和電氣偏差的總和。這樣，原曲線在新坐標(biāo)系中的坐標(biāo)即是扣除原始晃度后的振動響應(yīng)。從上圖可以看到，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速在6100 r/min左右， μm；轉(zhuǎn)子的原始晃度極?。ǎ宦D(zhuǎn)矢量不大（），在610 r/min處。4. 頻譜瀑布圖頻譜瀑布圖顯示了各時間間隔下的頻譜變化，簡稱瀑布圖。其中，X軸為頻率，Y軸為振幅，Z軸按時間間隔平行布置、有時附加上對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。5. 級聯(lián)圖極聯(lián)圖顯示了各轉(zhuǎn)速間隔下的頻譜變化。極聯(lián)圖的特點是，各頻率分量在圖中構(gòu)成了由坐標(biāo)原點0發(fā)射的斜直線狀，這在分析與轉(zhuǎn)速有關(guān)的振動故障時是很直觀的，常用來了解各轉(zhuǎn)速下振動頻譜變化情況，可以確定轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速及其振動幅值，特別是半速渦動或油膜振蕩的發(fā)生和發(fā)展過程等。正確的診斷及處理，不可能來自于盲目的主觀臆斷，而應(yīng)該建立在獲取與故障有關(guān)信息的基礎(chǔ)上，依據(jù)機(jī)器的工作原理及具體結(jié)構(gòu)，運用科學(xué)的分析圖形，按照合理的步驟進(jìn)行綜合分析，去偽存真、舍次取主，排除故障的受害者，找出故障的肇事者，這才是提高故障診斷準(zhǔn)確性的關(guān)鍵之所在。一、故障真?zhèn)蔚脑\斷在某些狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)（如振動值、軸位移值、瓦塊溫度等）發(fā)生較大變化、甚至報警、聯(lián)鎖停機(jī)時，機(jī)械設(shè)備本身是否真的發(fā)生了故障，是否為儀表失靈或生產(chǎn)工藝系統(tǒng)波動所造成的假象，是故障診斷首先應(yīng)解決的問題。1. 首先應(yīng)查詢故障發(fā)生時生產(chǎn)工藝系統(tǒng)有無大的波動或調(diào)整生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的異常變化會造成機(jī)組工質(zhì)的組份、流量、壓力、溫度等發(fā)生異常的變化，從而引起機(jī)組振動、軸位移、出力等發(fā)生變化，但此時機(jī)組未必發(fā)生機(jī)械損傷故障。常見的工藝系統(tǒng)波動所引起的一般故障，有小流量以及氣體組分變化引起的旋轉(zhuǎn)失速或喘振，工質(zhì)變化引起的轉(zhuǎn)子結(jié)垢，進(jìn)出口壓差變化引起的轉(zhuǎn)子軸向力偏大，等等，這些故障若處理及時、正確，則可消除、減弱。常見的工藝系統(tǒng)波動所引起的機(jī)械故障，有強(qiáng)烈喘振引起的動、靜件振動碰擦損壞，工質(zhì)帶液引起的軸向力過大所造成的推力軸承損壞，等等。生產(chǎn)工藝系統(tǒng)有無波動可以向當(dāng)班的操作人員、生產(chǎn)調(diào)度員進(jìn)行查詢，如果系統(tǒng)配置了DCS，則可以直接調(diào)看與機(jī)組工質(zhì)組份、流量、壓力溫度等有關(guān)的趨勢圖，最好再將有問題的振動、軸位移、瓦溫及流量、壓力、溫度等做在同一時間坐標(biāo)的趨勢圖上，這樣進(jìn)行判斷，即快捷、方便，又準(zhǔn)確、明了。其實，蒸汽膨脹受阻，熱能難以充分轉(zhuǎn)化為動能才是造成三個問題的原因所在。經(jīng)詢問，該廠是在改用了D廠硬度較高的蒸汽后出現(xiàn)問題的。在隨后的清洗中，缸內(nèi)排出的全是乳白色、含有大量鈣、鈉離子的硬水。2000年元月，某煉廠催化煙機(jī)的振動值由以往的30～40μm上升到70~80μm，且有大幅度的波動。由于振動值為緩慢變化，而且有多次回落降低（盡管比正常值高），根據(jù)經(jīng)驗感到轉(zhuǎn)子和軸承均未受到損傷，而是催化劑粘結(jié)到轉(zhuǎn)子上所致。通過此圖無需作過多解釋，大家都清楚地的認(rèn)識到，煙機(jī)的振動是由催化劑的粘結(jié)與脫離所形成的動不平衡而引起的，而催化劑的粘結(jié)明顯與輪盤冷卻蒸汽的溫度有關(guān)。因此，根本不需要停機(jī)揭缸檢修，只要保證蒸汽的正常溫度，不讓濕氣進(jìn)入，煙機(jī)的振動值就會回落、穩(wěn)定。2. 其次應(yīng)查看儀表、主要是探頭的間隙電壓是否真實可信由于儀表失靈造成的振動及軸位移增大的假象實在不算少，對生產(chǎn)企業(yè)來說儀表又是科技含量高的獨門專業(yè)，局外人很難摸清儀表是否有問題。探頭是傳感器的俗稱，振動傳感器主要有三種：渦流式位移傳感器、電動式速度傳感器、壓電式加速度傳感器。渦流式位移傳感器的工作原理是：位于前置放大器（又稱測隙儀）內(nèi)、能提供200k～2MHz高頻振蕩的石英振蕩器，與探頭內(nèi)的線圈及諧振電容構(gòu)成并聯(lián)振蕩回路，在探頭端面產(chǎn)生高頻交變磁場。電渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場會阻止高頻交變磁場的變化，導(dǎo)體越接近，即轉(zhuǎn)子與探頭之間的間隙越小，感應(yīng)電流就越大，而線圈的電感量就越小，因此只要測出電感量的變化，即可知道轉(zhuǎn)子與探頭的間隙變化。由于該電壓與探頭和轉(zhuǎn)子之間的間隙成正比，因此稱為間隙電壓。直流分量對應(yīng)于初始間隙（又稱安裝間隙）或平均間隙，用于測量軸位移；變化分量對應(yīng)于振動間隙，用于測量振動。對于使用較多的本特利探頭，其間隙電壓與間隙的線性特性為200mV/mil。也就是說，可以根據(jù)間隙電壓的數(shù)值來判斷儀表本身有無發(fā)生故障。對于振動探頭來說，是通過直接測量及調(diào)整安裝電壓來確定探頭的位置的。上方的探頭間隙電壓會有所降低（ V左右）；③即使振動值增大了100 μm， V；④ 其它的偏差。（2～3）V以內(nèi)。另外，在紀(jì)錄了機(jī)組運轉(zhuǎn)正常后各點的間隙電壓或有在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自動記錄了間隙電壓的情況下，則消除了上述①、②因素的影響，間隙電壓的判斷將更為精確、可信。那么測振儀表很可能已失靈。軸位移探頭的安裝極為精細(xì)，先反復(fù)串動轉(zhuǎn)子校對止推間隙，再取中，調(diào)零位，也