01 振动

（1）振幅

振幅是振动强度的标志，是评价机组振动状况的主要依据。评价机组振动的大小应该采用通频振幅（ALL PASS），即来自传感器未经滤波的信号。

在处理机组振动的过程中，还要根据需要测量各种谐波成分的振幅，特别是基频（1X）振幅。

对于轴振动的振幅，国内外都是用位移的峰一峰值表示，单位微米（μm）， 1μm=0.001mm。电力行业习惯用“丝”表示振幅，1丝=10μm=0.01mm。

对轴承座的振动，国际标准和国家标准都是用速度的均方根值 Vms表示（振动速度又称为“烈度”），单位毫米/秒（mm/s）。国内电力行业用位移的峰一峰值表示，单位微米。对于通频振幅，这两种表示方法没有固定的换算关系。当振动为单一频率时，它们之间的换算关系为

式中，f是振动的频率，用Hz表示。当振动频率为50Hz时， 1mm/s≈9μm

（2）频率

频率有两种表示方法：一种用赫兹（Hz）表示，另一种用机组转速的倍数表示。由于机组的振动频率往往与转速相关，后一种表示方法应用更普遍。例如：

1X=1×r/min，表示振动频率和机组的转速相同，称为1倍频或基频；

2X=2×r/min，表示振动频率和机组的转速的2倍，称为2倍频；

1/2X=1/2×r/min，表示振动频率是机组的转速的一半，称为1/2倍频；

0.43X = 0.43×r/min，表示振动频率是机组的转速的43%；等等。

在分析机组振动原因时，振动频率是一种重要的参数。不同的故障也可以有相同的振动频率，要得到正确的结果，还要结合其他参数进行分析。

（3）相位

相位用来描述某一特定时刻转子的位置。一定频率的振动是一个矢量，矢量包含振幅和相位两个要素。一个矢量的变化，有可能大小的变化并不明显，而从相位的变化却能反映出来。

在振动测量中，矢量通常用极坐标的形式表示。例如50∠345，表示振幅为50μm，相位为 345°。

任何一种频率的振动都包含振幅和相位两个要素。由于机组的振动绝大多数以1X成分为主，测量中除了特别的说明，极坐标的表达形式都是指1X的振动。例如上面的矢量，若是在 3000r/min时测量的，则是指50Hz的振动为50∠345。

02 相关参数

对于故障的诊断，有时仅仅依靠振动信号还不够，还需要对一些相关参数进行测量，经过综合分析，才能作出正确的判断。

（1）转速

转动机械的振动特性与转速有密切的关系。监测机组启动过程中的振动，有以下作用：

（a）确定转子的临界转速。制造厂提供的机组各个转子的临界转速只能作为运行部门的参考，还必须经过现场实测的确认。临界转速可以由基频振动的振幅和相位随转速变化的关系确定。在转子的临界转速进行动平衡必须测量临界转速的振幅和相位。

（b）判断转子的平衡状况以及不平衡分布的形式。

（c）判断是否存在结构共振。结构共振是指轴承箱、汽缸、基础等静止部件的固有频率与工作转速接近，此时振动迅速增大。

（d）判断转子是否存在永久性弯曲。临界转速对于振动起放大作用，转子弯曲将使临界转速的振动增大，由此可判断转子是否存在永久性弯曲。

（e）判断转子是否存在热弯曲。通过比较机组冷态启动和热态停机过程中振动的差别，特别是经过临界转速时振动的差别，就可以进行判断。

（f）启动过程监测机组振动，对于保障机组的安全十分重要。启动中存在的一些问题，例如暖机不充分、汽缸进水等，会导致转子的变形，临界转速对于振动又起着放大作用。若不及时发现，容易引起设备事故。通过振动监测，可以及早觉察这些问题。

（g）通过低速时轴振的测量可以知道偏移值（虚假轴振成分）及轴晃度的大小。

（2）时间

考察振动随时间的变化十分重要，这种变化包括长期趋势和短期趋势两个方面。

长期趋势是考察振动在一个较长时间段（数年、数月、数日）的变化情况。如一台机组投产之后基频振动一直偏高，由此可判断转子的原始平衡状态不好；又如一台机组投产之后的数年间，发电机轴承座的振动逐年抬高，从20μm上升到200μm左右，由此可判断发电机的某一部件失效，而且失效的程度是逐渐扩展的；还有一台机组投产之后的数年间振动一直是正常的，而在某一时期之后振动就一直不正常，由此可判断在这个时期某一部件突然失效。

短期趋势是考察振动在一个较短的时间段内（数小时、数分）的变化情况。例如：热弯曲振动上升的过程往往要持续几十分钟；自激振动在若干秒内就会突然增加到很高的程度；摩擦振动往往随时间呈现不规则的变化。

测量过程中，每一组数据必须标明测量时间。

（3）有功负荷

汽轮发电机组是在高温、强电环境下工作，由此可以引发许多振动问题。有功负荷综合反映了机组的热状态，当分析与温度有关的振动时，有功负荷是一个不可缺少的参数。

质量不平衡振动只与转速有关，与负荷无关。如果机组带负荷前后的振动始终是稳定的，不受负荷变化的影响，则属于质量不平衡振动。

汽轮机轴承的振动随负荷变化的原因比较复杂，但主要来自两个方面：①转子发生热弯曲；②汽缸膨胀和变形的影响。汽流激振引起的自激振动也与负荷有关，此时振动往往在某一负荷点发生。联轴器螺栓传递扭矩不均匀时，可以引起振动随负荷变化。

对机组的振动考核中，通常以满负荷附近连续运行一段时间后的振动作为考核值。

（4）发电机转子电流（励磁电流）

发电机转子热弯曲是一种常见的振动故障。振动的大小与转子的温度有关，而转子的温度又与电流的平方成正比。有功负荷或无功负荷也可以间接反映发电机转子的温度，但转子电流更为直接和严密。如果存在发电机轴承的振动与负荷有关的现象，应该测量转子电流。

（5）其他相关参数

其他相关参数包括大轴弯曲、汽缸温度、汽缸膨胀、凝汽器真空（排汽温度）、冷油器出口油温、轴承回油温度、轴瓦温度、油膜压力、发电机冷却介质的温度等。

机组启动前测量大轴弯曲有助于判断暖机是否充分，转子是否残余变形。比较启动前和刚刚停机时的大轴弯曲有助于判断运行过程中是否发生了热弯曲。

汽缸温度可以间接反映转子的温度。汽缸的温差可以反映汽缸的变形，这对于诊断摩擦振动非常有用。膨胀不畅会引起轴承座的变形，还会引起动静摩擦，因此测量汽缸膨胀有时也是必要的。

许多大型汽轮机的低压缸的体积大、刚度比较低，凝汽器真空和排汽温度的变化使缸体变形，容易引发一些振动问题。观察凝汽器真空和排汽温度变化的影响有助于振动的分析。

转子一轴承系统的稳定性与转子在轴瓦中的浮起量有关，油温越高、油膜越薄，转子越稳定。观察振动与油温的关系，有助于判断稳定性的裕度。轴承回油温度、轴瓦温度、油膜压力对于分析与轴瓦有关的一些振动问题也是很有价值的参数。发电机转子因冷却不均匀引起的热弯曲往往与冷却介质的温度有关。