发电设备振动测试技术简介.ppt

30六月2024第一章发电设备振动测试技术一、振动的基本概念为了研究实际机械系统诸如火力发电厂内的各种水泵、送引风机及汽轮发电机组等的振动特性，我们要用尽量简单的物理模型来表征它们，这类物理模型则称为振动系统。构成这种振动系统力学模型的基本要素是惯性、复原性和阻尼。上述由惯性、复原性、阻尼等要素构成的系统，是在外部激励的作用下发生振动的。振动系统对激励的反应称为响应。振动学就是研究给定系统对激励的响应。汽轮发电机组上发生振动的种类尽管繁多，但是按振动原因来分只有强迫振动和自激振动两大类，强迫振动中由转子不平衡力所引起的振动约占90%左右，这些周期性的振动均可以简化为单自由度的线性系统来处理。振动按照它在时间域内的特征可分为周期振动和非周期振动，周期振动是一种特殊而又常见的运动。振幅、周期和频率是描述周期振动现象的三个基本物理量。汽轮发电机组上实际发生的振动大多是非简谐的周期振动，其波形也是多个简谐振动的合成。二．转子的动力特性现以图1—2(a)所示的最简单的单轮盘立轴为例，来说明转子的临界现象。转子静止时，圆盘形心o’与轴的几何中心o重合，偏心距为e=o’c。当转子开始运转后，由于离心惯性力的作用，轴离开AB直线位置，产生动挠度y=oo’，这将使重心c离旋转中心o的距离变大，使离心力变大，这时离心力为F=m(y+e)ω2此离心力与轴的弹性恢复力ky相平衡，即m（y+e）ω2=ky则y=（3—7）由上式可以看出：ω增大时，式中的分母变小，轴的挠度y将增大；当ω增大到ω==ωk（3—8）则式（3—7）中的分母为零，y将增大到无穷大，轴将损坏。这个转速便是轴的临界角速度ωk，与其对应的每分钟转数，则称为临界转速，以nk表示，nk=（3—9）所以临界转速在数值上等于转子不转动而作横向自由振动时的固有频率。顺便指出，如把其它一些因素（如回转效应等）考虑进去时，nk与固有频率并不完全相等而是略有偏离。从图1—2可以看出，转速低于临界转速，即ω<ωk时，重心c的动挠度大于轴形心o’的动挠度，很易设想，重心c由离心力向外拉出去了。当转速大于临界转速，即ω>ωk时，却恰恰相反，重心c转到了轴的挠度的内侧，使离心力变小成为m（y—e）ω2，这就是越过临界转速后振动反而变小的原因。为保证转子正常运行，转子设计时，其临界转速要避开工作转速一定范围。对于双支点盘式转子，当工作转速在第一、第二临界转速之间，此时应满足1.4Nk1<N<0.7NK2；对于变转速运行的转子，一般要求转子第一临界转速比最高工作转速大20-25%。汽轮发电机转子通常遇到的是第一、第二临界转速，当转子的工作转速高于第一临界转速时，这类转子称为挠性转子；反之，称为刚性转子。对刚性转子，要求临界转速高出工作转速20-25%。2．单转子和轴系临界转速的差异轴系是由单转子通过联轴器连接而成的，例如在汽轮发电机组中，有高、中、低汽轮机、发电机和励磁机转子等，各单个转子有其本身的临界转速，组合成一个多跨转子系统后，系统也有其自身的临界转速，轴系与各单转子的临界转速间既有区别，又有联系，其间存在一定规律。利用这一规律，就可估计轴系临界转速的分布情况，此外还可估计在轴系的每一阶主振型中那一转子的振动特别显著等。单转子连成轴系后，原为自由状态的端面连接后受到了约束，相当于在原系统上增加了若干个线性约束条件，使系统的刚性有所增加，轴各阶临界转速要高于相对应的单转子临界转速。现场实测得到的波德曲线上经常会出现一些非临界转速的峰。这些峰可能来自转子-轴承系统与基础耦合形成的共振、轴承座结构共振、转子上存在大不平衡量引起的非线性共振和测量系统电信号干扰等。尤其前两条在现场中是经常遇到的,它们给临界转速的判断带来了一定困难。三．振动测试技术2．传感器的种类及选择传感器的选择a.电涡流传感器:是将振动位移的变化转换为电量变化的非接触式传感器。为非接触式测量，通常用于旋转部件的振动测量。转轴的振动即采用涡流传感器测量。b.速度传感器:是将振动速度的变化转换为电量变化的非接触式传感器。c.加速度传感器:是将振动加速度的变化转换为电量变化的非接触式传感器。速度传感器和加速度传感器通常用于接触式测量，广泛用于非旋转部件上振动的测量。振动传感器的安装涡流传感器:（1）初始间隙;（2）被测表面;（3）金属材料;（4）温度影响速度传感器：（1）测点位置要选择正确，传感器的质量中心线必须与轴承的轴线重合。（2)传感器安装要稳固，不能有晃动。3．振动监测的基本参数动态参数有：振幅、频率、相位角、振动波形a．振幅振幅是表征机组振动严重程度或烈度的一项重要指标。它可以用位移、速度或加速度表示，从它的大小或变化可以判断机组是否在平稳地运行。对于振动的度量通常有单峰值、双峰值、平均值和有效值四种方法（图3-7）。但汽轮发电机组振动的度量