振动故障特征

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1、振动故障特征1 转子质量不平衡（1）转子的振动是一个与转速同频的强迫振动，振动幅值随转速按 振动理论中的共振曲线规律变化，在临界转速处达到最大值。因此， 转子不平衡故障的突出表现为一倍频率振动幅值大。同时，出现较小 的高次谐波，整个频谱呈所谓的“枞树形”，如图。2）在一定的转速下，振动的幅值和相位基本上不随时间发生变化。3）轴心运动轨迹为圆型或椭圆型。4）动态下，轴线弯曲成空间曲线，并以转子转速绕静态轴心线旋转。2 转子初始弯曲有初始弯曲的转子具有与质量不平衡转子相似的振动特征，所不 同的是初弯转子在转速较低时振动较明显，趋于弯曲值。在一定的转速下振动特征稳定，振幅和相位受机组参数影响不 大，

2、与升速时或带负荷的时间延续没有直接的关联，也不受启动方式 的影响。3 转子热态不平衡(1) 转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。(2) 振动的幅值和相位随负荷发生变化。(3) 在一定负荷下，振动的幅值和相位随时间发生变化。(4) 轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。4转子部件脱落转子部件脱落的主要特征有：(1) 转子部件脱落后，转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类 似。(2) 转子部件脱落的前后，振动的幅值和相位突然发生变化。(3) 部件脱落一段时间后，振动的幅值和相位趋于稳定。(4) 轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。5转子部件结垢特征分析主要特征：(1)

3、转子的振动频谱与质量不平衡时的振动频谱类似。(2) 轴心运动轨迹与质量不平衡时的轴心运动轨迹类似。(3) 振动的幅值和相位随时间发生极为缓慢的变化，这种变化有时 需要一个月甚至数个月才能发现明显的差别。辅助特征：(4) 机组的出力和效率逐渐下降。(5) 各监视段的压力随时间的变化而缓慢增加。6 动静碰磨故障发生动静碰磨故障转子振动特征有：(1) 振动的时域波形特征 当转子发生碰磨故障时，振动的时域波形发生畸变，出现削波现象。 另外，在振动信号中有奇异信号。(2) 振动的频谱特征 由动、静部分碰磨而产生的振动，具有丰富的频谱特征。振动有时还 会随着时间发生缓慢的变化。(3) 轴心运动轨迹特征 若

4、发生的是整周碰磨故障，则轴心运动轨迹为圆形或椭圆形，且轴 心轨迹比较紊乱。 若发生的是单点局部碰磨故障，则轴心运动轨迹呈内“8”字形 若发生的是多点局部碰磨故障，则轴心运动轨迹呈花瓣形(4) 当转轴与静子发生碰磨时，会使转子产生 振幅时大时小、振动相 位也时大时小的旋转振动。7 转子不对中转子不对中的故障特征分析(1) 当转子出现不对中故障时，从振动的时域波形上可以看出 旋转基本频率的高次成分。(2) 从振动信号的频谱图上可以发现工频的高次分量，如2f和3f振rr动，尤其是2f振动非常明显r不对中故障的频谱特征(3) 当不对中比较轻微时，轴心轨迹呈椭圆形；当不对中故障达到 中 等程度时，轴心轨

5、迹呈香蕉形；当不对中故障较严重时，轴心轨迹呈 外“8”字形8 转子裂纹故障裂纹转子有如下振动特征：主要特征：(1) 由于裂纹的存在改变了转子的刚度，从而使转子的 各阶临界转速 较正常值要小，裂纹越严重，各阶临界转速减小得越多。(2) 由于裂纹造成刚度变化且不对称，从而使 转子的共振转速扩展为 一个区域。（3）裂纹转子在做强迫响应时，一次分量的分散度较无裂纹时大。（4）在恒定转速下，各阶谐波幅值及其相位不稳定 ，尤以二倍频最为 突出。辅助特征：（5）裂纹转子引起的刚度不对称，使转子动平衡发生困难，往往多次 试加平衡质量也达不到所要求的平衡精度。9油膜振荡特征分析（1）油膜振荡故障的频谱特征 当转

6、子支承系统出现油膜涡动时，振动的频率成分中 0.5fr 振动很 r大，且0.5f振动的幅值与f振动幅值的比值随转速而变化.rr 当出现油膜振荡时，振动的主要成分的频率近似地等于 fc。c（2）振动时域波形特征转子系统发生油膜涡动和油膜振荡故障时，振动的时域波形会发 生畸变，在工频的基波上叠加了低频成分 ，有时低频分量占主要地 位（3）轴心运动轨迹特征 当转子系统发生油膜振荡故障时，转子涡动方向与转子转动方向相同（即正进动），轴心轨迹呈花瓣形。辅助特征：（4）油膜振荡故障发生过程中伴随的其他现象 油膜振荡故障的发生和消失具有突然性，并具有惯性效应，即升 速时产生振荡的转速比降速时振荡消失的转速要

7、大。 油膜振荡故障发生时，油膜经历了破坏建立破坏建 立这样的反复的过程，轴颈和轴承不断碰磨，产生撞击声， 轴瓦内油膜压力有较大波动。 油膜振荡对转速和油温的变化较敏感。 轴承载荷较小或偏心率较小的转子，容易发生油膜振荡，工频转 速高于 2 倍频一阶临界转速的转子容易发生油膜振荡。10蒸汽振荡故障的诊断特征分析（1）转子正向涡动，涡动频率为 0.6-0.9 倍工频（2）轴心运动轨迹为椭圆形（3）强烈振动时，有可能激发转子的一阶自振频率，表现为自激振 动，强振时的主要频率为转子的一阶固有频率，且频带较宽（4）负荷存在一个“门限值 ，在其值附近可导致强烈振动（5）转子的转速也存在一个“门限值”，在其

8、值附近可导致强烈的振动（6）振动的再现性强（7）一般在转子不平衡、不对中和偏心时容易发生（8）振动的大小，跟机组的负荷有密切关系9） 蒸汽振荡故障多发生在汽轮机的高压转子上。11非转动部件松动故障的诊断常规特征分析（1） 振动信号的时域波形特征从振动信号的时域波形特征来看，当发生松动故障时，时域 波形会出现跳跃现象，有时可能出现明显的跳变信号，松动故障越严 重，跳变信号越突出。这种跳变信号有时甚至用手触摸也能感觉得到。（2）振动信号的频域特征由于非线性可能引起转子的分数次谐波共振（亚谐波共振），其频率是精确的 1/2、1/3、倍转速。所以，当机组出现松动故障时 除了产生与旋转频率相同的振动外，

9、还会产生 fr/2 和 fr/3 等分数级谐 rr波振动，以及旋转频率的高倍频振动（如 2fr、3fr、4fr、5fr、6fr、7fr rrrrrr 及以上的频率成分）。（3）振动的方向性特征 松动故障的另一特征是振动方向性，特别是松动方向上的振动。由 于约束力的下降，将引起振动的加大。松动使转子系统在水平方向和 垂直方向具有不同的临界转速，因此，分谐波共振现象既有可能发生 在水平方向，又有可能发生在垂直方向。12 转子中心孔异物吸附故障的诊断现场机组发生中心孔进油的实例看，在振动特征上有一点是共同 的，即都出现工频振动增大的现象，具体有如下一些特征。（1） 工频振幅随时间缓慢增大，时间度量大

10、约是数十分钟或 12h。 出现的工况一般在定速后空负荷或带负荷过程。（2） 这种故障的发现通常在新机调试阶段或机组大修后。往往初始 的一、二次启动没有这种现象，后几次越来越明明显。因此，判断的 一个很重要的依据是将几次开机的振动值进行比较。13 转轴截面刚度不对称两倍频振动产生的机理汽轮发电机组轴系中可能出现截面刚度不对称的是发电机转子。 由于结构要求，使发电机转子在大齿和小齿两个主轴方向上刚度不相 等。当这个具有不对称刚度的转子水平放置时，在重力作用下的变速 振动响应会出现一种特殊的现象，即在各个临界转速的一半时有一个 响应峰，其振动频率是转速的2 倍。转子刚度的不对称又使转子在旋转的一周中静挠曲线改变两次， 这样，就会产生两倍频的激振力，这个激振与电磁力无关，是转子的 力学特性决定的。转子两个主轴方向刚度差别越大，1/2 临界转速的 响应峰和两倍频激振力也越高。为降低这个刚度，通常在发电机转子 本体的大齿表面沿轴向铣出一定数量的圆弧形横向月牙槽。槽身为转 子本体半径的 1/41/5。