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3500系统及振动信号培训复习资料 一 振动信号基本定义 振动参量 1.振幅 　　一般来说，振幅（可以表示为位移、速度或加速度）是振动强度的标志，它可用来回答这样的问题：“机器运行是否平稳？”。以往，我们仅能对机壳进行测量，机壳的振动幅度是可得到的标志振动幅度的唯一参量。尽管进行机壳测量，能够表明某些机器故障的存在，但要对机器进行全面保护，仅进行机壳测量则不够充分。例如，曾经有人在一台5万kW汽轮发电机组的高压缸轴承（椭圆瓦油膜轴承）部位振动测量中，观察到轴承座的振动只有峰-峰振幅30~40μm，但轴颈相对于瓦座的峰-峰振幅已达400~500μm。如果局限于轴承座的振动数据，那么这台机组的振动是合格的，没有超过50μm及格的标准。但是经打开轴承检查，发现瓦的局部位置已被磨损。一般说来，油膜轴承（圆瓦、椭圆瓦、三油楔、可倾瓦等）具有较大的轴承间缝，因此轴颈的相对振动比之轴承座的振动有显著的差别。特别是当支承系统（轴承座、箱体及基础等）的刚度相对来说比较硬时（或者说机械阻抗较大），轴振动可以比轴承座的振动大几倍到十几倍。上述5万kW机组的例子，测得轴振动比轴承振动大10倍以上。当然在某些20万kW以上的大型汽轮机组，由于支承系统的刚度相对来说较弱，二者的差别相应也小一些。对于滚动轴承而言，轴颈与轴承之间只有极小的间隙，因此轴的相对振动量值较小，但是当滚动轴承出现严重磨损或损坏时，这一振动量值明显增加。 2.频率 　　振动频率（周/分）通常表示为机器转速的倍数。其原因主要是由于机器的振动频率趋向于机器转速的整数倍。这样就给我们提供了表达振动频率的一种方便形式。通常这种方式，我们不必把所有振动频率表示为周/分或赫兹。而是表示为机器转速的一倍、两倍或机器转速的43%等。 对频率分析重要性的认识主要来自于机壳测量时，振幅和频率是仅有的可以用来测量和分析的主要参量。有些机器故障通常在某些特定的频率下发生，这样就有助于我们区分这些故障的类型。另外，我们必须认识到，频率和故障的关系并不是相互对应的，这就是说，某一特定频率的振动通常和多种机器故障相联系，在振动频率和机器故障之间并不存在一一对应的关系。我们不应简单地企图将某一特定频率和某一特殊机器故障直接联系起来。在对旋转机械进行分析时，频率是重要的参量，它有助于我们对机器故障进行分类，但是它仅是一种参量。如果我们要得到正确的结果，还必须对所有参量进行分析。 表示频率的通常方式有： 1X=1×rpm：振动频率和机器的转速相同。 2X=2×rpm：振动频率是机器转速两倍。 1/2X=1/2×rpm：振动频率是机器转速的一倍。 0.43X=0.43×rpm：振动频率和机器转速的43%。等等。 下面再简单介绍几种振动的性质及其有关的频率问题： 转子的振动问题按机械振动的性质大体上可分为三类： 第一类是属于强迫振动问题。第二类是属于自激振动问题。第三类是属于非定常强迫振动。 3.相位 长期以来在研究旋转机械时，人们并不把振动相角看成是一个重要参量，但实际上，相角是很重要的。 测量相角的最准确可靠的方法是利用一个键相器（转轴参考系）。使用一个非接触式电涡流探头或一个光电探测器，就能得到这一键相器。 目前，不论是在机器平衡过程中，还是在旋转机器的分析诊断过程中，相角作为一个重要参量正在被人们迅速接受。电力生产部门的大型汽轮机组件中也常常包括测量相角的仪器。对于驱动机器的蒸汽涡轮机和燃气涡轮机，压缩机、气泵和风扇等，我们可利用便携式仪器对相角进行测量。上述方法是45年前西勒（Thearle）开始的平衡研究的继续，并被一些重要的发电设备制造厂在现代平衡实践中采用。 4.振动形式 振动形式也许是分析振动数据的最重要的方法。通过对振动形式的观测，能直观了解某机器的运行状态。上面讨论的振幅、频率、相角等三种参数都是可测量的参数并能在仪表上指示或显示出来，而振动形式是显示在示波器上的原始振动波形。 振动形式可以分为两种：时基形式是把振动信号输入到示波器，并以时基模式显示在荧光屏上。一般振动信号为正弦波形，它是转轴的位置与示波器上水平时间轴的关系曲线。而轴心轨迹是由两个互成90°的非接触式传感器感受的振动信号，分别输入到示波器的两个通道内，并以X-Y模式显示在荧光屏上。在这种模式中，所显示的是对应于两传感器的轴截面的中心线的运动。如果传感器安装在轴承上则轴心轨迹是轴的中心线相对于轴承的运动关系. 这两种振动形式对维修工程师是很有用的，通过观测时基振动形式，就能够确定基本的振幅、频率和相角。通过观测轴心轨迹，能够了解轴的实际运动情况。所以振动形式无论对故障性维修和预测性维修都是最根本的参数。 位置参量 　　在分析机器总的运行情况时，我们还应测量和估计另外一些参量，这些参量属于位置测量的范围。对某些特殊机器及其故障进行