機組振動測試與分析技術(shù)培訓(xùn)資料

.第一講機組振動測試與剖析技術(shù)第一節(jié)振動丈量振動是一種特別的力學運動形式，它是指質(zhì)點或機械動力系統(tǒng)在某一穩(wěn)固均衡地點隨時間變化所做的一種來去式運動。四種振動形式：簡諧振動：運動量隨時間按和諧函數(shù)的形式變化周期振動：運動量變化經(jīng)過一個固定的時間間隔不停重復(fù)非周期振動：振動量變化隨時間不體現(xiàn)重復(fù)性隨機振動：任一給準時刻的運動量不可以早先確立汽輪發(fā)電機組振動的激振力來自于周期旋轉(zhuǎn)的軸，因此多半是周期振動。它們一般能夠被分解為若干個簡諧振動之和。個別狀況下，也會體現(xiàn)為單調(diào)的簡諧振動的形式。一、簡諧振動與復(fù)合振動旋起色械最基本的振動形式是簡諧振動，位移的數(shù)學表達式為：x＝Asin（ωt＋φ）A：位移幅值，ω表示園頻次，φ表示初始相位。Word文檔資料.兩個以上頻次不相同的簡諧振動合成在一同，便形成一個復(fù)合振動，反過來，任何周期振動又都能夠分解成若干個簡諧振動。付里葉變換是進行這種分解的有效工具。Word文檔資料.旋起色械的振動信號都是周期性連續(xù)信號，汽輪機組振動專業(yè)習慣稱這種信號為通頻信號。用FFT分解后獲得的一系列簡諧信號中，與轉(zhuǎn)動頻次相同的簡諧振動擁有特別的意義，它被稱之為一倍頻振動，也有稱之為工頻、基頻、選頻、同頻或1X等。頻次為轉(zhuǎn)速二分之一和兩倍的簡諧振動在旋起色械的振動剖析也是較常用到的，它們分別被簡稱為半頻（1/2X）和倍頻（兩倍頻，2X）振動。低于工作轉(zhuǎn)速頻次的振動，通通被稱為低頻振動；高于工作轉(zhuǎn)速頻次的振動，被稱為高頻振動。它們可能是轉(zhuǎn)動頻次的整分數(shù)倍或整數(shù)倍，也可能不是。二、振動位移、速度和加快度振幅的量度簡諧振動能夠用位移、速度和加快度三種形式表示。簡諧振動位移的大小，用振幅Ap表示，即最大位移到均衡地點之間的距離，也稱作單峰值；振動的波峰與波谷之間的垂直距離稱作為峰峰值，表示為Ap-p；單位都是微米（μm）或毫米（mm）。電廠習習用“絲”或“道”表示，1毫米是100絲，1絲等于10微米。在描繪振幅的大小時，假如不做特其他注明，所指振幅都是峰峰值，這是Word文檔資料.目前振動丈量儀器對位移振幅習慣的輸出值。相同，速度和加快度的振幅也能夠用峰值或峰峰值來表示。關(guān)于速度振幅，因為振動能量與速度的平方成正比率，所以更多地是使用均方根值或稱有效值,又稱作振動烈度，單位：mm/s。依據(jù)丈量獲得的振動速度－時間曲線，速度均方根值Vrms由下式計算：Vrms＝√（1/T）∫v2（t）dt關(guān)于復(fù)合振動，速度均方根能夠按下式計算：Vrms（mm/s）＝√(（Vrms,12＋Vrms,22＋＋Vrms,n2）/n)3000r/min機組工作轉(zhuǎn)速下簡諧振動的速度均方根和位移峰峰值的換算公式：Vrms（mm/s）≈Ap-p（微米）/9三、旋起色械相位的物理意義和丈量相位是進行轉(zhuǎn)子動均衡和故障診療不行缺乏的量值。旋起色械振動能夠看作為一個矢量在空間隨轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。任一時刻，這個矢量有關(guān)于轉(zhuǎn)軸上一個實在的物理標記的空間夾角，即是振動“相位”。假如聯(lián)系振動測試波形來理解相位，則它是諧振信號有關(guān)于轉(zhuǎn)軸上某個固定的物理標記產(chǎn)生的每轉(zhuǎn)一次脈沖之間的角度差。Word文檔資料.第二節(jié)現(xiàn)場振動測試一、測試對象與內(nèi)容確實定慣例振動測試包含有以下方面：1、各主要軸承的瓦振；在條件允許的狀況下，測試所有軸承的瓦振。2、各主要軸承處的軸振；相對軸振或絕對軸振。（1）盤車狀態(tài)；（2）低轉(zhuǎn)速（400r/min－500r/min）時的軸振。（空隙電壓）二、測點的選擇與部署三、測試工況、內(nèi)容與步驟測試前應(yīng)當確立測試工況：升速、降速、3000r/min、超速、低負荷、變負荷過程以及滿負荷等；對運轉(zhuǎn)的特別要求：升速率、暖機時間、真空、排氣缸溫度、氫壓、油溫等以及測試步驟、試驗安排的序次。測試往常包含慣例測試項目和特別測試項目。慣例測試項目有以下內(nèi)容。1、起落速振動測試起落速振動測試能夠確立：●軸系各階臨界轉(zhuǎn)速●某一特別轉(zhuǎn)速區(qū)段振動隨轉(zhuǎn)速的變化狀況●支撐系統(tǒng)和構(gòu)造振動特征，共振等●動靜碰摩●幅變化狀況，特別是在臨界轉(zhuǎn)速以前。2、3000r/min定速時的丈量3000r/min時的振動是機組振動的基本而重要的數(shù)據(jù)，經(jīng)常以此作為均衡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Word文檔資料.有一部分機組振動隨溫度變化明顯，冷態(tài)啟機剛到3000r/min和數(shù)十分鐘后的振動會不一樣。所以，需要注意3000r/min丈量值與定速時間的關(guān)系。3000r/min定速時的丈量一般丈量記錄較全的數(shù)據(jù)，包含各軸承垂直、水平軸向三個方向的振動，現(xiàn)有的所有軸振測點的數(shù)據(jù)。3、滿負荷和升負荷過程的振動丈量滿負荷機遇組振動和3000r/min時的振動相同是重要的數(shù)據(jù)。機組絕大部分時間是要在滿負荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)的，相對來說，它比機組處于其余狀態(tài)下的振動更加重要，所以，保證這個狀態(tài)下機組的振動是首要任務(wù)。假如幾個重要工況點：過臨界轉(zhuǎn)速、3000r/min、低負荷、滿負荷的振動互有矛盾而沒法所有顧及，則第一要保證的仍是滿負荷時的振動，這是現(xiàn)場辦理振動的一條基來源則。多半機組滿負荷時的振動基本是穩(wěn)固的，可能會有些不明顯的變化。往常用最高值或均勻值來衡定。假如隨滿負荷時間的連續(xù)振動連續(xù)不停增添以致超標，這時則要進行振動辦理。3000r/min及其以后的升負荷過程、滿負荷的振動測試，能夠用趨向圖來顯示，同時能夠?qū)l(fā)電機有功功率收集繪制在同一張圖中，振動曲線清楚地表示振動隨時間和負荷的變化狀況。在對汽輪發(fā)電機組進行振動故障剖析和診療時，有時需要安排一些特別的試驗項目，察看機組某些特定運轉(zhuǎn)參數(shù)發(fā)生變化時振動是怎樣變化的，從中找出聯(lián)系，以便確立振動原由。特別試驗項目有：4、超速試驗5、變真空試驗6、變油溫試驗7、變調(diào)門開啟序次試驗8、變勵磁電流試驗；9、變氫壓試驗；10、變有功無功試驗。11、變軸承構(gòu)造參數(shù)試驗；12、變支撐剛度試驗；13、支撐剛度激振試驗；14、改變軸承標高試驗。Word文檔資料.第三節(jié)振動數(shù)據(jù)剖析方法一、頻譜剖析兩個以上頻次不相同的簡諧振動合成在一同，便形成一個復(fù)合振動。這種復(fù)合振動是非簡諧的周期振動。反過來，任何周期振動又都能夠分解成若干個簡諧振動。付里葉變換是進行這種分解的有效工具。有限失散付里葉變換能夠計算信號的頻譜、功率譜以及解決其余方面的問題?？墒牵斒⒌狞c數(shù)比許多時，計算的工作量太大，沒法寬泛應(yīng)用。1965年，Gooley和Tukey提出了迅速付里葉變換算法，即FFT（FastFourierTransform），大大減少了計算量，使詳細計算有限付里葉變換成為可能。今后，F(xiàn)FT成為信號數(shù)字辦理的十分有效的工具。Word文檔資料.二、信號的幅值域剖析最基本的信號特點的剖析是計算信號的幅值域參數(shù)，包含最大值最小值均值均方根值三、信號的有關(guān)剖析有關(guān)剖析：研究信號之間關(guān)系程度的剖析叫自有關(guān)函數(shù)、互有關(guān)函數(shù)能夠找尋隱蔽在噪聲信號中的有關(guān)系的信號。有關(guān)剖析多用于關(guān)于隨機信號的辦理，旋起色械振動信號大部分是確立性周期信號，有關(guān)剖析較少采納。四、頻響函數(shù)剖析及應(yīng)用對機組進行構(gòu)造共振剖析時，需要知道機組構(gòu)件與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動之間隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，這種傳達關(guān)系能夠用頻響函數(shù)來研究。經(jīng)常采納錘擊法丈量構(gòu)造的頻響函數(shù)。知道H（f）后，能夠判斷機組構(gòu)造系統(tǒng)能否存在共振。這項判斷的難點在于需要有足夠大的力的輸入以激起足夠大的響應(yīng)。頻響函數(shù)還用在軸承油膜動特征試驗測定中。五、倒頻譜剖析倒頻譜剖析的目的是找尋頻譜中的周期成分。利用倒頻譜能夠精準地量度功率譜中的諧振頻次和邊帶頻次，倒頻譜用一個量值即能夠代表了諧振和邊帶的所有功率，這在剖析轉(zhuǎn)動軸承的故障時是很實用的。六、Wigner時頻散布七、小波剖析（WaveletTransformation）付里葉變換合用于安穩(wěn)信號，不合適于非安穩(wěn)時變信號的辦理。Word文檔資料.加窗付里葉變換必定的限制性。小波變換發(fā)展了加窗付里葉變換的時域局部化思想，窗口寬隨頻次的增高而減小，保持高頻信號仍擁有較高的分辨率。小波變換合適失散化以后可構(gòu)成標準的正交系。小波變換是一種多分辨率的信號辦理技術(shù)。它利用一系列不一樣尺度的基函數(shù)對信號進行分解，這些基函數(shù)能夠依據(jù)信號不一樣的頻次段，經(jīng)過母小波的伸縮與平移而獲得。八、非線性特點剖析分形維數(shù)，盒維數(shù)Word文檔資料.第四節(jié)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和瞬態(tài)數(shù)據(jù)的特點圖形機組轉(zhuǎn)速不變，運轉(zhuǎn)參數(shù)不停變化時，振動丈量獲得的數(shù)據(jù)稱為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。啟動升速或停機降速過程的振動的數(shù)據(jù)，稱之為瞬態(tài)數(shù)據(jù)。一、瞬態(tài)數(shù)據(jù)的特點圖形1、波特圖波特圖是表示振動幅值、相位隨轉(zhuǎn)速變化的圖形。圖形的橫坐標是轉(zhuǎn)速，縱坐標有兩個，一個是振幅峰峰值，一個是相位。每個圖上有兩條曲線，分別表示了該測點振幅、相位隨轉(zhuǎn)速是怎樣變化的，或稱作幅頻、相頻特征。圖6－2是某臺機組升速過程從零到3000r/min＃5軸承垂直振動波特圖。圖6－2波特圖是用來確立：●臨界轉(zhuǎn)速●共振放大因子AF：兩種計量法：半功率帶寬法和幅值比率法Word文檔資料.●剖析轉(zhuǎn)子不均衡質(zhì)量所處的軸向地點不均衡振型階數(shù)●構(gòu)造共振剖析●動靜碰摩剖析2、極座標圖3、軸心動向軌跡對應(yīng)必定的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)軸在支承軸承中的工作點地點，即靜態(tài)工作點是必定的。因為振動，轉(zhuǎn)軸中心會環(huán)繞著這個工作點做周期運動形成動向運動軌跡，如圖6－5所示。圖中的大圓弧是軸頸的靜態(tài)軌跡，轉(zhuǎn)速為零時，軸頸中心在A1，隨轉(zhuǎn)速的增添，軸頸向左上方浮起，轉(zhuǎn)速越高，上調(diào)量越大。對應(yīng)必定的轉(zhuǎn)速，軸頸中心的均勻地點是固定的，同時軸頸中心還要圍繞著這個均勻地點作渦動，渦動軌跡就是動向軌跡。假如這個渦動是轉(zhuǎn)子不均衡質(zhì)量造成的同步渦動，軌跡即如圖中所示的橢圓形。軸心動向軌跡圖形能夠供給以下信息：●振幅（垂直、水平方向）；●絕對相位（垂直、水平方向）；●相對相位；●相對（于工頻的）振動頻次比；●進動方向；●振型。不一樣的振動故障會體現(xiàn)不一樣的動向軌跡。因此，軸心軌跡能夠用來進行故障診療。Word文檔資料.軸心軌跡的丈量一定要在一個平面相互垂直安裝的兩個渦流傳感器。Word文檔資料.4、軸心靜態(tài)軌跡當轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時它應(yīng)當座落在軸承內(nèi)孔的底部，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，因為油楔的動壓作用，轉(zhuǎn)子要上抬。隨轉(zhuǎn)速的高升，油膜產(chǎn)生的向上的作使勁增添，軸心的地點會畫出一條向上的連續(xù)曲線來，這就是軸心靜態(tài)軌跡。軸心靜態(tài)軌跡圖給出了軸頸在軸承中的地點，它是診療的實用工具，用它能夠確立轉(zhuǎn)子的以下狀況：（1）送高壓頂軸油后軸頸浮起量。能夠用來確立頂軸油泵、油路能否正常。（2）轉(zhuǎn)速高升過程以及3000r/min定速后軸頸在軸承中的地點。將軸心軌跡和正常狀況下的進行比較，能夠知道目前的轉(zhuǎn)子能否遇到不正常的拘束力作用，或判斷軸瓦能否異樣。（3）支承狀況變化時對軸頸靜態(tài)地點的影響。支承狀況許多是因為溫度變化惹起的標高變化，從而惹起軸頸相對軸承的靜態(tài)地點的變化。（4）缸體左右地點變化惹起軸承相對軸頸地點的變化。判斷缸體跑偏，缸體遇到側(cè)向推力，軸承座在臺板上滑動不良等缺點。（5）油膜狀況的變化。發(fā)生油膜失穩(wěn)時，軸頸在軸承中應(yīng)當處于小偏愛的地點。依據(jù)軸心靜態(tài)軌跡以及和油溫、油壓等相應(yīng)參數(shù)的比較，能夠確立軸頸偏愛率的變化是不是油膜變化所致。（6）外面作使勁，如汽流激振力等。轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振時，一個可能的原由是汽門的開啟序次使得轉(zhuǎn)子遇到額外的向上的作Word文檔資料.使勁，軸頸在軸承中向小偏愛方向挪動，克制失穩(wěn)的能力降低，從而發(fā)生失穩(wěn)。在判斷失穩(wěn)能否出自這一原由時，軸心靜態(tài)軌跡是實用的。圖6－7給出了一臺50MW機組高壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)半速渦動時的軸心軌跡圖。這臺機組負荷升到35MW時出現(xiàn)顯然的半速渦動。從圖中能夠看到，失穩(wěn)時的偏愛率要小于正常狀況下的偏愛率。（7）判斷瓦溫高升的原由。往常狀況，瓦溫的高升意味著軸頸距離軸瓦面的靠近，這種變化在軸心靜態(tài)軌跡圖中也很簡單看到。軸心靜態(tài)軌跡的測試是利用渦流傳感器的空隙電壓，且一定用兩個渦流傳感器才能獲得。假如受條件限制，一個平面只有一個傳感器，固然不可以獲得兩維軌跡圖，但能夠獲得軌Word文檔資料.跡在傳感器方向的位移變化，這個單調(diào)量在很多狀況下也是實用的。比如，利用垂直安裝的渦流傳感器能夠測得軸頸在軸承中垂直方向上的變化，相同能夠用來判斷軸承標高、外面激振力、頂軸油壓等造成的軸頸地點的變化。Word文檔資料.二、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的特點圖形1、頻譜圖對時域波形進行頻譜剖析能夠獲得信號中所含各諧振重量的頻次和幅值。以頻次為橫坐標，以振幅為縱坐標，將剖析結(jié)果繪制在圖上即可獲得頻譜圖。頻譜圖是目行進行故障剖析和診療的最廣泛使用的圖形，從中能夠獲得有關(guān)信號所含頻次成分的重要信息。有三種連續(xù)的三維頻譜圖：瀑布圖、級聯(lián)圖和全頻譜級聯(lián)圖。2、瀑布圖用某一測點在一段時間內(nèi)連續(xù)測得的一組頻譜圖次序構(gòu)成的三維譜圖是瀑布圖，一般狀況是在相同轉(zhuǎn)速下測得的。圖的Z軸是時間軸，相同頻次的譜線和Z軸應(yīng)當是平行的，從圖中能夠清楚地看出各樣頻次的振幅隨時間怎樣變化的，對剖析定轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)的動靜碰摩、熱曲折、電磁激振、汽流激振等故障是很實用的。Word文檔資料.3、級聯(lián)圖級聯(lián)圖是轉(zhuǎn)速連續(xù)變化時，不一樣轉(zhuǎn)速下獲得的頻譜圖挨次構(gòu)成的三維譜圖。它的Z軸是轉(zhuǎn)速，