振動基本知識及故障診斷課件

振動基本知識及故障診斷

傅行軍東南大學火電機組振動國家工程研究中心振動基本知識及故障診斷1上篇：振動基本知識一、振動及其分類振動——指物體在一定位置附近的往復運動。

普遍存在于宇宙及人類生產(chǎn)、生活中。是電廠重要安全經(jīng)濟指標之一。

電廠中振動過大的危害（1）減少設(shè)備的使用壽命，造成設(shè)備損壞，甚至釀成災(zāi)難性事故；（2）動靜部件碰摩，使轉(zhuǎn)軸彎曲，部件及基礎(chǔ)損壞；（3）降低機組的機械性能和熱力性能；（4）振動及其產(chǎn)生的噪聲，影響運行人員身體健康和工作效率。上篇：振動基本知識一、振動及其分類2

振動的分類（1）按振動的產(chǎn)生方式分：

自由振動受迫振動（2）按振動的規(guī)律分：

簡諧振動復合周期振動瞬態(tài)振動隨機振動（3）按振動故障的性質(zhì)分：

自激振動強迫振動（4）按振動模型的自由度分：

單自由度振動多自由度振動

3二、簡諧振動（一）簡諧振動的運動學方程以無阻尼自由振動的彈簧振子為例得出普遍結(jié)論：微分方程特征

運動學特征由

xok二、簡諧振動（一）簡諧振動的運動學方程微分方程特征4解

可得位移振動方程速度加速度vtxa解5結(jié)論：（1）單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動是以正弦或余弦函數(shù)表示的，故稱為簡諧振動。（2）自由振動的角頻率即系統(tǒng)的固有頻率僅由系統(tǒng)本身參數(shù)確定，與外界激勵、初始條件無關(guān)。（3）自由振動的振幅A和初相角φ由初始條件所確定。結(jié)論：6振幅

A

(Amplitude)偏離平衡位置的最大值。描述振動的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)。周期

T=1/f為每振動一次所需的時間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)描述振動在起始瞬間的狀態(tài)。（二）描述簡諧振動的三要素

（二）描述簡諧振動的三要素7（三）簡諧振動的合成合振動：1.同方向、同頻率簡諧振動的合成——仍然為簡諧振動αA1A2Axα1α2兩種特殊情況：振動與其它運動形式一樣也可以進行合成與分解振動往往是由若干種頻率的簡諧振動合成的下面我們研究幾種基本而重要的簡諧振動的合成A1A2AxA1A2Ax（三）簡諧振動的合成合振動：1.同方向、同頻率簡諧振動的合成82.同方向、不同頻率簡諧振動的合成——周期振動m,n為整數(shù)，m≠n用x-t圖像合成最方便如：T1=2s,T2=3sx1t2sx2t3sxt6s結(jié)論：合振動不是簡諧振動，但有周期性，合振動周期為兩個分振動周期的最小公倍數(shù)2.同方向、不同頻率簡諧振動的合成——周期振動m,n為9tx合振幅做周期性變化的現(xiàn)象叫拍，合振幅大小每變化一個周期叫1拍，單位時間內(nèi)拍出現(xiàn)的次數(shù)叫拍頻2）兩個分振動頻率很高,又非常接近,即可視為振幅做周期性緩慢變化的準簡諧振動，又稱調(diào)幅振動tx合振幅做周期性變化的現(xiàn)象叫拍，合振幅大小每變化2103.方向垂直、同頻率簡諧振動的合成xy將兩個式子展開，消去參數(shù)t,可得質(zhì)點運動的軌跡方程：在一般情況下，為一橢圓方程，橢圓的形狀、大小，長、短軸方位，由振幅和相位差決定3.方向垂直、同頻率簡諧振動的合成xy將兩個式子展開，消去參114.方向垂直、不同頻率簡諧振動的合成

若分振動頻率不成整數(shù)比，則合運動軌跡不能形成穩(wěn)定的封閉曲線，質(zhì)點運動不具有周期性若分振動頻率成整數(shù)比，則合運動軌跡為一穩(wěn)定的封閉曲線，質(zhì)點運動具有周期性，軌跡圖形稱為利薩如圖形圖形的花樣與振幅、初相、頻率比有關(guān)

用作圖法畫利薩如圖形

T1:T2

=1:2

A1:A2=3:2

α1=-π/2

α2=π/2A1A2xyα1α212345678123456784.方向垂直、不同頻率簡諧振動的合成若分振動頻率不成整數(shù)12三、單自由度系統(tǒng)自由振動三、單自由度系統(tǒng)自由振動13ωd為阻尼自由振動的圓頻率阻尼比：Mi、Mi+1分別為阻尼自由振動的相鄰超調(diào)量。ωd為阻尼自由振動的圓頻率14四、單自由度系統(tǒng)強迫振動（一）諧激勵的強迫振動四、單自由度系統(tǒng)強迫振動（一）諧激勵的強迫振動15振動基本知識及故障診斷ppt課件16

圖a)——幅頻特性曲線

圖b)——相頻特性曲線

（1）當激勵頻率

時，振幅達到最大值，稱臨界。

（2）不管系統(tǒng)的阻尼比是多少，

在時，位移始終落后于

激勵力90度現(xiàn)象，稱共振。

圖a)——幅頻特性17reAO

（二）單圓盤轉(zhuǎn)子不平衡振動和臨界轉(zhuǎn)速01r/e

c

CAmO

O’

kyx由上式中解出x和y,并求得振幅r。圓盤慣性力＋軸彈性力＝偏心的離心力reAO（二）單圓盤轉(zhuǎn)子不平衡振動和臨界轉(zhuǎn)速01r/18

單圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡振動響應(yīng)01r/e

c

reAO

reCAO

reCAO

CACO

O’

<<

c

c

>>

c

r<<e

r>>e

r

ereAO

重點高點C單圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡振動響應(yīng)01r/ecreA19系統(tǒng)有多個固有頻率。從小到大，稱為第1階、第2階等等。每個頻率有一對應(yīng)的振型和阻尼值。同一階的固有頻率、振型和阻尼值一起，稱為模態(tài)。五、多自由度系統(tǒng)自由振動

兩自由度系統(tǒng)的振動模態(tài)第二階模態(tài)第一階模態(tài)系統(tǒng)有多個固有頻率。從小到大，稱為第1階、第2階等等。五、多20三自由度系統(tǒng)振動模態(tài)第二階模態(tài)第三階模態(tài)第一階模態(tài)振型是各自由度坐標的比例值。振型具有正交性。三自由度系統(tǒng)振動模態(tài)第二階模態(tài)第三階模態(tài)第一階模態(tài)振型是各自21

單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型

650MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子

n1=604r/minn2=1840r/minn3=4651r/min多自由度轉(zhuǎn)子有多個臨界轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的振型

單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型

650MW22多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW汽輪發(fā)電機組軸系

發(fā)電機轉(zhuǎn)子型n1=1002r/min中壓轉(zhuǎn)子型n2=1470r/min高壓轉(zhuǎn)子型n3=1936r/min低壓轉(zhuǎn)子型n4=2014r/min發(fā)電機轉(zhuǎn)子型n5=2678r/min高壓轉(zhuǎn)子中壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子

軸系各階振型中，一般有一個轉(zhuǎn)子起主導作用。多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW高23多轉(zhuǎn)子軸系的固有頻率和振型多轉(zhuǎn)子軸系的固有頻率和振型24

單跨轉(zhuǎn)子與多跨軸系臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系200MW汽輪發(fā)電機組軸系軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速高于相應(yīng)的單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。彈性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速低于剛性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。單跨轉(zhuǎn)子與多跨軸系臨界轉(zhuǎn)速的25振動的頻率等于外激勵的頻率。振型為各階振型的疊加。各階振型所占的比例，決定于外激勵的頻率和作用點位置。激勵頻率接近某階固有頻率時，該階振型增大而占主導地位，是為該階共振狀態(tài)。共振峰大小決定于該階阻尼值和激勵的位置。作用在某階節(jié)點上的激勵力，不能激起該階振動。六、多自由度系統(tǒng)的強迫振動振動的頻率等于外激勵的頻率。六、多自由度系統(tǒng)的強迫振動26正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值簡諧振動各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值中篇：振動測試

一、振動基本量的測量

1.振動幅值測量——位移、速度和加速度正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值中篇：振動測試

27簡諧振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系

振動位移

(Displacement)速度

(Velocity)加速度

(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值相應(yīng)為A、A

、A

2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90o;速度領(lǐng)先位移90o。xvaxva

簡諧振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系振動位移(Displ28復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，彼此間無明確定關(guān)系正峰值負峰值峰峰值xrms復雜振動的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間變化，正峰值負峰值峰峰值x29若干幅值參數(shù)的定義

瞬時值(Instantvalue)振動的任一瞬時的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)振動離平衡位置的最大偏離。平均絕對值(Averageabsolutevalue)均值(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)若干幅值參數(shù)的定義瞬時值(Instantvalue)x30常用的幅值參數(shù)及其單位

位移峰峰值。單位為微米（m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）常用的幅值參數(shù)及其單位位移峰峰值。單位為微米（m312.振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出來的方法。頻率分析的數(shù)學基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來實現(xiàn)，也可在計算機上用軟件來完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。2.振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分32時間域頻率域FFTIFFT時間域頻率域FFTIFFT33各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜名稱波形頻譜各種振動的頻譜圖名稱波形頻譜34基頻是轉(zhuǎn)速頻率。基頻分量的幅值和轉(zhuǎn)子的不平衡大小有關(guān)。基頻分量的相位和不平衡在轉(zhuǎn)子上的方位有直接對應(yīng)關(guān)系。在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標記K

，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測量相位的基準。參考脈沖也可用于測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。3.旋轉(zhuǎn)機械振動的基頻分量的幅值和相位的測量

基頻是轉(zhuǎn)速頻率。3.旋轉(zhuǎn)機械振動的基頻分量的幅值和相位的測量35

振動相位測量原理從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角

定義振動相位。振動相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度一一對應(yīng)。在平衡和故障診斷中有重要作用。振動信號參考脈沖振動相位測量原理從參考脈沖到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動36波形圖(Wave)時間域內(nèi)的振動波形頻譜圖(Spectrum)組成振動的各諧波成分軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心的振動軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成二、旋轉(zhuǎn)機械的振動測量分析圖示

1.定轉(zhuǎn)速圖示二、旋轉(zhuǎn)機械的振動測量分析圖示

1.定轉(zhuǎn)速圖示37波形圖、頻譜圖及軸心軌跡波形圖、頻譜圖及軸心軌跡38軸心軌跡的測定軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機械故障的有力工具。軸心軌跡可用基頻檢測儀和示波器得到，也可以用計算機完成。軸心軌跡的測定軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機械故障的有力39波德圖與極坐標圖(Bode&PolarPlot)升（降）速時，基頻幅值和相位的變化三維頻譜圖(Cascade)軸心軌跡陣軸心位置

判定軸頸靜態(tài)工作點和油膜厚度2.變轉(zhuǎn)速圖示2.變轉(zhuǎn)速圖示40波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(Po41三維頻譜圖是頻譜的集合。本圖的第三個坐標是轉(zhuǎn)速。本圖表明在升、降速過程中振動頻譜的變化。第三坐標也可是時間、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）三維頻譜圖是頻譜的集合。三維頻譜圖（譜陣圖）42軸心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機組一個軸承在不同轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡陣軸心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機組一個軸承在不同轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡陣43軸心位置的測定軸心位置可以用計算機及其外設(shè)來繪制。渦流傳感器的輸出信號動態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙軸心位置的測定軸心位置可以用計算機及其外設(shè)來繪制。渦流傳感器44軸心位置的變化汽輪發(fā)電機中壓缸軸承升速時軸心位置逐漸升高。到工作轉(zhuǎn)速時，偏心率為0.66；偏位角32o。屬正常。以后數(shù)月，軸承基礎(chǔ)下沉，導致軸心上浮，偏心率減少，偏位角接近90o。發(fā)生了油膜振蕩。監(jiān)測軸心位置有助于發(fā)現(xiàn)機器的故障。軸心位置的變化汽輪發(fā)電機中壓缸軸承45磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機存儲設(shè)備繪圖儀測量電路基頻檢測儀記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)

汽輪機

齒輪增速箱

壓縮機

渦流傳感器

速度傳感器

加速度傳感器

鍵相傳感器三、旋轉(zhuǎn)機械振動測量系統(tǒng)及儀器磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機存儲設(shè)備繪圖儀測量電路基頻檢測儀記46磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度。不適于測量瞬態(tài)振動和很快的變速過程。輸出阻抗低，抗干擾力強。傳感器質(zhì)量較大，對小型對象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。磁電速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度47渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相對位移。有零頻率響應(yīng)，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測對象的電導率和導磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對象為鋼)渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相48渦流傳感器的工作原理輸出電壓u正比于間隙d且于測量對象的材質(zhì)有關(guān)渦流傳感器的工作原理輸出電壓u正比于間隙d49壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號可在很大范圍內(nèi)變化。測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加速度。適應(yīng)高頻振動和瞬態(tài)振動的測量。傳感器質(zhì)量小，可測很高振級?，F(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路的干擾。壓電加速度傳感器接收形式：慣性式測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加50軸承振動的測點布置軸承振動的測點布置51軸振動的測點布置軸振動的測點布置52軸承振動與軸振動的比較軸承振動與軸振動的比較53四、振動標準（一）軸承座振動標準（GB/T6075.2-2007)準則一：振動幅值的標準

1.評價區(qū)域和區(qū)域邊界

50MW以上汽輪機和發(fā)電機軸承座區(qū)域A:新投產(chǎn)的機器通常在此區(qū)域內(nèi)振動速度評價區(qū)域邊界的推薦值區(qū)域B:可長期運行單位：振動速度均方根值/(mm/s)區(qū)域C:不適宜長期連續(xù)運行，有適當機會采取補救區(qū)域D:一般認為足以引起機器損壞注：適用于額定轉(zhuǎn)速正常穩(wěn)態(tài)運行工況區(qū)域邊界1500或1800r/min3000或3600r/minA/B2.83.8B/C5.37.5C/D8.511.8四、振動標準（一）軸承座振動標準（GB/T6075.2-20542.穩(wěn)態(tài)運行的限值報警的設(shè)定報警值設(shè)定高出基線值，高出的量為B/C值得25%推薦報警值一般不超過區(qū)域邊界B/C值的1.25倍停機的設(shè)定一般來說，停機限值在C或D內(nèi)推薦停機限值應(yīng)不超過區(qū)域邊界C/D值的1.25倍3.瞬態(tài)運行的振動幅值1)額定轉(zhuǎn)速下瞬態(tài)運行時

通常振動應(yīng)不超過區(qū)域邊界C/D值2)升降速和超速時報警值設(shè)定高出基線值，高出的量為B/C值得25%推薦報警值一般不超過區(qū)域邊界C/D值的1.25倍此時一般不設(shè)定停機值準則二：振動幅值變化的標準

在穩(wěn)態(tài)工況下，如果振動變化量明顯，達到B/C值的25%，要查明原因和確定措施2.穩(wěn)態(tài)運行的限值報警的設(shè)定55（二）轉(zhuǎn)軸振動標準（GB/T6075.2-2007)準則一：振動幅值的標準

1.評價區(qū)域和區(qū)域邊界

50MW以上3000r/min汽輪機和發(fā)電機轉(zhuǎn)軸區(qū)域A:新投產(chǎn)的機器通常在此區(qū)域內(nèi)振動位移評價區(qū)域邊界的推薦值區(qū)域B:可長期運行單位：振動位移峰-峰值/微米(um)區(qū)域C:不適宜長期連續(xù)運行，有適當機會采取補救區(qū)域D:一般認為足以引起機器損壞注：適用于額定轉(zhuǎn)速正常穩(wěn)態(tài)運行工況區(qū)域邊界相對軸振絕對軸振A/B

80100B/C120~165150~200C/D180~260250~320（二）轉(zhuǎn)軸振動標準（GB/T6075.2-2007)準則一：562.穩(wěn)態(tài)運行的限值報警的設(shè)定報警值設(shè)定高出基線值，高出的量為B/C值得25%推薦報警值一般不超過區(qū)域邊界B/C值的1.25倍停機的設(shè)定一般來說，停機限值在C或D內(nèi)推薦停機限值應(yīng)不超過區(qū)域邊界C/D值的1.25倍3.瞬態(tài)運行的振動幅值

1)額定轉(zhuǎn)速下瞬態(tài)運行時

通常振動應(yīng)不超過區(qū)域邊界C/D值

2)升降速和超速時報警值設(shè)定高出基線值，高出的量為B/C值得25%轉(zhuǎn)速大于0.9倍的額定轉(zhuǎn)速，推薦報警值不宜大于區(qū)域邊界C/D值轉(zhuǎn)速小于0.9倍的額定轉(zhuǎn)速，推薦報警值不宜大于區(qū)域邊界C/D值的1.5倍準則二：振動幅值變化的標準

在穩(wěn)態(tài)工況下，如果軸振動變化量明顯，達到B/C值的25%，要查明原因和確定措施2.穩(wěn)態(tài)運行的限值報警的設(shè)定57下篇：故障診斷概述

機械振動產(chǎn)生的原因和性質(zhì)自激振動

機械系統(tǒng)（質(zhì)量M、剛度K、阻尼C構(gòu)成）

強迫振動自由振動反饋機制持續(xù)激勵初始激勵恒定能源激勵響應(yīng)下篇：故障診斷概述

機械振動產(chǎn)生的58簡易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測（簡易診斷）

內(nèi)容：識別有無故障明確故障嚴重程度作出故障趨勢分析由設(shè)備維修人員在現(xiàn)場進行故障診斷（精密診斷）

內(nèi)容：確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設(shè)備診斷人員在現(xiàn)場或中心進行簡易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測（簡易診斷）故障診斷（精密診斷）59

精密診斷的方法頻譜分析法趨勢分析法通頻值趨勢分析、頻譜趨勢分析時域分析法波形分析、相關(guān)函數(shù)分析倒頻譜分析法模態(tài)分析法隨機減量法其他數(shù)學方法模式識別法模糊診斷法故障樹診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法小波分析法灰色系統(tǒng)法分形幾何法精密診斷的方法頻譜分析法其60故障診斷的專家系統(tǒng)框圖專家系統(tǒng)是一個故障診斷的專用程序。用戶可以把其中積累的診斷專家的知識用于診斷工作。結(jié)果及解釋征兆事實庫知識獲取征兆獲取推理機診斷知識庫設(shè)備參數(shù)庫工作存貯器人機對話故障對策傳感器信號領(lǐng)域?qū)＜矣脩艄收显\斷的專家系統(tǒng)框圖專家系統(tǒng)是一個故障診斷的專用程序。結(jié)果61轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障X:轉(zhuǎn)動頻率轉(zhuǎn)動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障X:62強迫振動故障類

轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征振幅隨轉(zhuǎn)速變化而變化，過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰相位隨轉(zhuǎn)速變化而變化，過臨界轉(zhuǎn)速時變化大振動1X頻率為主波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。軸向振動不大。強迫振動故障類轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征63轉(zhuǎn)子不平衡的類型轉(zhuǎn)子不平衡的類型64轉(zhuǎn)子不對中的類型及對振動的影響正確對中e=0,

=0平行不對中e

0,

=0角度不對中e=0,

0綜合不對中e

0,

0轉(zhuǎn)子不對中的類型及對振動的影響正確對中e=0,=65自激振動故障類（失穩(wěn)振動類）造成失穩(wěn)的因素滑動軸承的油膜力密封中的流體力定、轉(zhuǎn)子間徑向間隙不均勻轉(zhuǎn)軸的材料內(nèi)阻和結(jié)構(gòu)內(nèi)阻轉(zhuǎn)子內(nèi)腔部分充液轉(zhuǎn)子和定子的碰摩轉(zhuǎn)子質(zhì)量和剛性在各徑向不對稱失穩(wěn)的危害突發(fā)性一般無明顯的先兆。失穩(wěn)運動一般規(guī)模很大。低周渦動，轉(zhuǎn)軸受交變應(yīng)力。引起疲勞破壞。自激振動故障類（失穩(wěn)振動類）造成失穩(wěn)的因素失穩(wěn)的危害66油膜軸承工作原理oo1eW

發(fā)散楔收斂楔最小油膜間隙最大油膜間隙油膜壓力分布油膜軸承工作原理oo1eW發(fā)散楔收斂楔最小油膜間隙最大油67油膜失穩(wěn)的機理

油膜力軸頸渦動軌跡油膜力做的功常大于零恒小于零較小可不計如W>0，就可能會失穩(wěn)。彈性力阻尼力失oxykyycyykxxcxxkxycxykyxcyx油膜失穩(wěn)的機理油膜力軸頸渦動軌跡油膜力做的功常大于零如W68油膜半速渦動流入油0.5R

(C+e)流出油0.5R

(C-e)故多余的油為R

e如軸頸繞O作角速度為

的渦動，就留出空間2Re為維持流量平衡，就有

2Re=R

e得

=0.5

，是為半速渦動分析流經(jīng)此直徑的油流o1e

C-eC+eoR油膜半速渦動流入油0.5R(C+e)分析流經(jīng)此直徑的油69

半速渦動下的運動形態(tài)▲公轉(zhuǎn)（渦動）速度

為自轉(zhuǎn)速度

的一半?！D(zhuǎn)子上軸向的各纖維受交變力，交變的頻率為-。自轉(zhuǎn)

公轉(zhuǎn)

半速渦動下的運動形態(tài)▲公轉(zhuǎn)（渦動）速度70

正常情況下的轉(zhuǎn)子同步正進動▲定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子作剛體弓形回轉(zhuǎn)（同步正進動），轉(zhuǎn)子上軸向的各纖維不受交變力?！S心線形狀決定于不平衡分布、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的分布?！?/p>

變轉(zhuǎn)速時，軸心線形狀、彎曲大小和相位均變化。自轉(zhuǎn)

公轉(zhuǎn)

正常情況下的轉(zhuǎn)子同步正進動▲定轉(zhuǎn)速時，71

油膜振蕩的特征升速降速

t2

c

c0渦動振幅轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速降速

t

c2

c0渦動頻率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速突發(fā)性：到達閾速

t時，突然發(fā)生。閾速大于2倍固有頻率。

破壞性：振幅一般很大。

渦動頻率鎖住在

c；低周正向進動，軸纖維受交變應(yīng)力。

慣性：消失滯后于發(fā)生。油膜振蕩的特征升速降速t2cc0渦動振幅轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)72從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/min從油膜渦動發(fā)展到油膜振蕩渦動頻率c/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/mi73油膜渦動的波形和軸心軌跡

渦動頻率約為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，并隨轉(zhuǎn)速變化。渦動方向為正向進動。軸心軌跡出現(xiàn)雙內(nèi)環(huán)。渦動的幅度并不很大。

油膜渦動的波形和軸心軌跡74油膜振蕩的波形和軸心軌跡

到達閾速時突然發(fā)生，幅度一般很大。渦動頻率鎖定在轉(zhuǎn)子的固有頻率，不再隨轉(zhuǎn)速變化。渦動方向為正向進動。軸心軌跡為多重橢圓。一旦發(fā)生不易消失，有慣性效應(yīng)。油膜振蕩的波形和軸心軌跡到達閾速時突然發(fā)生，幅度一般很大75油膜振蕩的防治措施臨時措施▲增加油溫?！鼡Q粘度較低的油?！鴾p小軸承的寬度，以增加比壓?！Ц呤Х€(wěn)軸承的標高，增加軸承的負載?！鴾p小軸承的間隙。根本措施▲

改變軸瓦的結(jié)構(gòu)。

增加預(yù)負荷，開油槽，改變供油方式等▲

改用穩(wěn)定性較好的軸承。圓瓦—橢圓瓦—多油葉瓦—多油楔瓦—可傾瓦▲

改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，將其臨界轉(zhuǎn)速提高到工作轉(zhuǎn)速的一半以上。油膜振蕩的防治措施臨時措施根本措施76油膜失穩(wěn)的實例某電廠1號機組－200MW

油膜失穩(wěn)的實例某電廠1號機組－200MW77

汽流激振故障機理

（1）葉頂間隙激振力

間隙不均，動葉氣動力不等，形成渦動激振力，如圖。（2）汽封蒸汽激振力動葉頂部汽封中蒸汽受擠壓而對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反作用力，從而對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蒸汽激振力；同樣在隔板汽封及軸端汽封中也存在蒸汽激振力。

（3）不對稱的蒸汽力和力矩

噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機,調(diào)節(jié)級進汽的非對稱性引起不對稱的蒸汽力作用在轉(zhuǎn)子上；汽缸跑偏,轉(zhuǎn)子徑向位移等引起蒸汽在轉(zhuǎn)子上力矩徑向分布不平衡。