01 振動

（1）振幅

振幅是振動強度的標志，是評價機組振動狀況的主要依據(jù)。評價機組振動的大小應該采用通頻振幅（ALL PASS），即來自傳感器未經濾波的信號。

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

對于軸振動的振幅，國內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)習慣用“絲”表示振幅，1絲=10μm=0.01mm。

對軸承座的振動，國際標準和國家標準都是用速度的均方根值 Vms表示（振動速度又稱為“烈度”），單位毫米/秒（mm/s）。國內電力行業(yè)用位移的峰一峰值表示，單位微米。對于通頻振幅，這兩種表示方法沒有固定的換算關系。當振動為單一頻率時，它們之間的換算關系為

式中，f是振動的頻率，用Hz表示。當振動頻率為50Hz時， 1mm/s≈9μm

（2）頻率

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

1X=1×r/min，表示振動頻率和機組的轉速相同，稱為1倍頻或基頻；

2X=2×r/min，表示振動頻率和機組的轉速的2倍，稱為2倍頻；

1/2X=1/2×r/min，表示振動頻率是機組的轉速的一半，稱為1/2倍頻；

0.43X = 0.43×r/min，表示振動頻率是機組的轉速的43%；等等。

在分析機組振動原因時，振動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頻率，要得到正確的結果，還要結合其他參數(shù)進行分析。

（3）相位

相位用來描述某一特定時刻轉子的位置。一定頻率的振動是一個矢量，矢量包含振幅和相位兩個要素。一個矢量的變化，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。

在振動測量中，矢量通常用極坐標的形式表示。例如50∠345，表示振幅為50μm，相位為 345°。

任何一種頻率的振動都包含振幅和相位兩個要素。由于機組的振動絕大多數(shù)以1X成分為主，測量中除了特別的說明，極坐標的表達形式都是指1X的振動。例如上面的矢量，若是在 3000r/min時測量的，則是指50Hz的振動為50∠345。

02 相關參數(shù)

對于故障的診斷，有時僅僅依靠振動信號還不夠，還需要對一些相關參數(shù)進行測量，經過綜合分析，才能作出正確的判斷。

（1）轉速

轉動機械的振動特性與轉速有密切的關系。監(jiān)測機組啟動過程中的振動，有以下作用：

（a）確定轉子的臨界轉速。制造廠提供的機組各個轉子的臨界轉速只能作為運行部門的參考，還必須經過現(xiàn)場實測的確認。臨界轉速可以由基頻振動的振幅和相位隨轉速變化的關系確定。在轉子的臨界轉速進行動平衡必須測量臨界轉速的振幅和相位。

（b）判斷轉子的平衡狀況以及不平衡分布的形式。

（c）判斷是否存在結構共振。結構共振是指軸承箱、汽缸、基礎等靜止部件的固有頻率與工作轉速接近，此時振動迅速增大。

（d）判斷轉子是否存在永久性彎曲。臨界轉速對于振動起放大作用，轉子彎曲將使臨界轉速的振動增大，由此可判斷轉子是否存在永久性彎曲。

（e）判斷轉子是否存在熱彎曲。通過比較機組冷態(tài)啟動和熱態(tài)停機過程中振動的差別，特別是經過臨界轉速時振動的差別，就可以進行判斷。

（f）啟動過程監(jiān)測機組振動，對于保障機組的安全十分重要。啟動中存在的一些問題，例如暖機不充分、汽缸進水等，會導致轉子的變形，臨界轉速對于振動又起著放大作用。若不及時發(fā)現(xiàn)，容易引起設備事故。通過振動監(jiān)測，可以及早覺察這些問題。

（g）通過低速時軸振的測量可以知道偏移值（虛假軸振成分）及軸晃度的大小。

（2）時間

考察振動隨時間的變化十分重要，這種變化包括長期趨勢和短期趨勢兩個方面。

長期趨勢是考察振動在一個較長時間段（數(shù)年、數(shù)月、數(shù)日）的變化情況。如一臺機組投產之后基頻振動一直偏高，由此可判斷轉子的原始平衡狀態(tài)不好；又如一臺機組投產之后的數(shù)年間，發(fā)電機軸承座的振動逐年抬高，從20μm上升到200μm左右，由此可判斷發(fā)電機的某一部件失效，而且失效的程度是逐漸擴展的；還有一臺機組投產之后的數(shù)年間振動一直是正常的，而在某一時期之后振動就一直不正常，由此可判斷在這個時期某一部件突然失效。

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

測量過程中，每一組數(shù)據(jù)必須標明測量時間。

（3）有功負荷

汽輪發(fā)電機組是在高溫、強電環(huán)境下工作，由此可以引發(fā)許多振動問題。有功負荷綜合反映了機組的熱狀態(tài)，當分析與溫度有關的振動時，有功負荷是一個不可缺少的參數(shù)。

質量不平衡振動只與轉速有關，與負荷無關。如果機組帶負荷前后的振動始終是穩(wěn)定的，不受負荷變化的影響，則屬于質量不平衡振動。

汽輪機軸承的振動隨負荷變化的原因比較復雜，但主要來自兩個方面：①轉子發(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也與負荷有關，此時振動往往在某一負荷點發(fā)生。聯(lián)軸器螺栓傳遞扭矩不均勻時，可以引起振動隨負荷變化。

對機組的振動考核中，通常以滿負荷附近連續(xù)運行一段時間后的振動作為考核值。

（4）發(fā)電機轉子電流（勵磁電流）

發(fā)電機轉子熱彎曲是一種常見的振動故障。振動的大小與轉子的溫度有關，而轉子的溫度又與電流的平方成正比。有功負荷或無功負荷也可以間接反映發(fā)電機轉子的溫度，但轉子電流更為直接和嚴密。如果存在發(fā)電機軸承的振動與負荷有關的現(xiàn)象，應該測量轉子電流。

（5）其他相關參數(shù)

其他相關參數(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)電機冷卻介質的溫度等。

機組啟動前測量大軸彎曲有助于判斷暖機是否充分，轉子是否殘余變形。比較啟動前和剛剛停機時的大軸彎曲有助于判斷運行過程中是否發(fā)生了熱彎曲。

汽缸溫度可以間接反映轉子的溫度。汽缸的溫差可以反映汽缸的變形，這對于診斷摩擦振動非常有用。膨脹不暢會引起軸承座的變形，還會引起動靜摩擦，因此測量汽缸膨脹有時也是必要的。

許多大型汽輪機的低壓缸的體積大、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)一些振動問題。觀察凝汽器真空和排汽溫度變化的影響有助于振動的分析。

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