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目录•振动基础知识•汽机振动原理•汽机振动故障诊断与预防•汽机振动控制技术•实际案例分析与操作实践•总结与展望振动基础知识定义：振动是指物体在平衡位置附近作往复运动的现象。
分类自由振动：无外力作用，仅由系统内部初始条件引起的振动。
受迫振动：由外部周期性激振力引起的振动。
自激振动：由系统内部非线性因素产生的、自身激励的振动。
振动的定义与分类阻尼振动由于摩擦、空气阻力等外部因素导致振幅逐渐减小的振动。
分为过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种类型。
简谐振动物体在一条直线上作往复运动，且运动规律符合正弦或余弦函数的振动。
具有特定振幅、频率和初相位。
简谐振动与阻尼振动01测量方法02位移测量：使用位移传感器直接测量物体相对于平衡位置的位移。
03速度测量：通过测量物体表面的多普勒效应或磁电感应原理，间接得到物体振动速度。
振动的测量与评估•加速度测量：利用压电效应或电容变化原理，测量物体振动的加速度。
振动的测量与评估01评估参数02振幅：振动过程中物体偏离平衡位置的最大距离，反映振动的强度。
频率：单位时间内振动的次数，与振动物体的固有属性有关。
02通过对以上内容的学习和理解，可以更好地掌握汽机振动的基本知识，为后续深入学习和实践打下基础。
相位：描述振动波形相对于参考点的位置，用于分析多个振动源的相互关系。
汽机振动原理汽机振动产生的原因不平衡力作用01由于汽机转子在运转过程中的不平衡力作用，导致汽机产生振动。
这种不平衡力可能来源于转子自身的质量不平衡，也可能是由于运转过程中其他部件的不均匀磨损或松动引起的。
气流激振02在汽轮机中，高速气流通过叶片时会产生激振力，引起汽机振动。
气流激振的大小和频率与气流速度、叶片形状以及汽机负荷等因素密切相关。
轴承损坏03轴承是支撑汽机转子的重要部件，一旦轴承损坏或磨损严重，就会导致汽机振动。
轴承损坏的原因可能是润滑不良、过载、疲劳等。
01损坏设备汽机振动过大可能导致设备损坏，如轴承磨损、密封件破损、叶片断裂等，严重影响汽机的正常运行。
引言概述：汽机振动问题是工程领域中一个重要的技术难题。
振动问题会导致设备寿命降低、能效下降、工作环境恶化等一系列负面影响。
因此，对汽机振动进行深入了解和培训显得尤为重要。
本文将围绕汽机振动问题展开，从多个角度对其进行详细阐述和讲解。
正文内容：一、振动基础知识1.振动的定义和分类2.振动的原因与机理3.汽机振动的特点和表现形式4.汽机振动与设备健康状态的关系5.汽机振动的评估标准和参数二、汽机振动的影响因素1.设备结构和设计对振动的影响2.运行工况对振动的影响3.设备材料对振动的影响4.润滑与冷却对振动的影响5.操作和维护对振动的影响三、振动监测与测试技术1.振动监测的目的和方法2.振动传感器的选择和安装3.振动测试数据的分析和解读4.振动信号处理与分析技术5.振动监测系统的建立与维护四、振动控制与调试技术1.汽机振动控制方法的分类和选择2.结构振动控制技术3.润滑和冷却系统对振动的控制4.主动振动控制技术5.振动调试的方法和注意事项五、振动故障诊断与预测1.振动故障的常见类型和特征2.振动故障的诊断方法和步骤3.振动故障预测与预防措施4.振动故障诊断与预测的案例分享5.振动故障诊断与预测技术的发展趋势总结：通过本文对汽机振动进行详细的介绍和讲解，我们可以了解到振动问题的重要性以及其对设备运行和安全的影响。
同时，本文还对汽机振动的基础知识、影响因素、监测和调试技术、故障诊断与预测等方面进行了深入阐述。
通过对振动问题的深入了解和培训，我们可以有效地控制振动问题，提高设备的运行效率和可靠性，从而实现更好的工程效果。
目录第二章振动故障诊断第一节机组振动故障诊断的思路和方法第二节机组振动分类第三节振幅与激振力和支承动刚度的关系第四节稳定普通强迫振动《汽轮发电机组振动及事故》施维新著第二章振动故障诊断振动故障诊断这一名称国外早在40多年前就已提出，但由于当时测试技术和振动故障特征知识的不足，所以这项技术在70年代前未有明显发展。
我国提出振动故障诊断也有20多年的历史，由于国内机组振动的特殊性，因而在振动故障诊断方法，故障机理研究方面，具有独特的见解，经过40多年现场故障诊断的实践，在机组振动故障特征方面我们积累了丰富的知识，已扭转了振动故障原因难于查明的局面。
故障诊断从目的来分，可分为在线诊断和离线诊断，前者是对运行状态下的机组振动故障原因作出粗线条的诊断，以便运行人员作出纠正性操作，防止事故扩大，因此诊断时间上要求很紧迫，目前采用计算机实现，故又称自动诊断系统。
系统的核心是专家经验，但是如何将分散的专家经验系统化和条理化，变成计算机的语言，是目前国内外许多专家正在研究的一个问题，因此不能将这种诊断系统误解为能替代振动专家，即使将来，也是振动专家设计和制造诊断系统，为缺乏振动知识和经验的运行人员服务，而不是替代振动专家的作用。
离线诊断是为了消除振动故障而进行的诊断，这种诊断在时间要求上不那么紧迫，可以将振动信号、数据拿出现场，进行仔细地分析，讨论或模拟试验，因此称它为离线诊断。
在故障诊断深入程度上要比在线诊断具体得多，因此难度大，本章要讨论的是离线故障诊断技术。
第一节机组振动故障诊断的思路和方法2.1.1直观寻找振动故障2.1.1.1振动故障直观可见性由于是采用肉眼或一般的测量直观去寻找，因此能找到的振动故障必然是直观可见的故障，例如轴承座松动、台板接触不好、转子上存在自由活动部件等，对于直观不能发现的故障，例如转子不平衡，系统共振，汽轮发电机转子存在热弯曲等故障，即使多次寻找，也无法查明。
2.1.1.2发现故障的偶然性即使对于直观可见的故障，也不是通过1—2次解体检查就能发现的，这是由于寻找本身带有较大的盲目性，因此能发现故障往往带有较大的偶然性，例如某厂一台国产100MW机组，新机启动发生发生2、3瓦振动大，经两次揭缸检查，都未能找到故障原因，而且经多次启停观察振动，都不能解说其故障原因，正在一筹莫展之际，一个运行人员无意间用听棒在2、3瓦之间听到异音，再次揭缸才发现高压转子4公斤重的中心孔堵头脱落掉在波形节联轴器内。
第一讲机组振动测试与分析技术第一节振动测量振动是一种特殊的力学运动形式，它是指质点或机械动力系统在某一稳定平衡位置随时间变化所做的一种往复式运动。
四种振动形式：简谐振动：运动量随时间按谐和函数的形式变化周期振动：运动量变化经过一个固定的时间间隔不断重复非周期振动：振动量变化随时间不呈现重复性随机振动：任一给定时刻的运动量不能预先确定汽轮发电机组振动的激振力来自于周期旋转的轴，因而多数是周期振动。
它们一般可以被分解为若干个简谐振动之和。
个别情况下，也会呈现为单一的简谐振动的形式。
一、简谐振动与复合振动旋转机械最基本的振动形式是简谐振动，位移的数学表达式为：x＝Asin（ωt＋φ）A：位移幅值，ω表示园频率，φ表示初始相位。
两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动，反过来，任何周期振动又都可以分解成若干个简谐振动。
付里叶变换是进行这种分解的有效工具。
旋转机械的振动信号都是周期性连续信号，汽轮机组振动专业习惯称这种信号为通频信号。
用FFT分解后得到的一系列简谐信号中，与转动频率相同的简谐振动具有特殊的意义，它被称之为一倍频振动，也有称之为工频、基频、选频、同频或1X等。
频率为转速二分之一和两倍的简谐振动在旋转机械的振动分析也是较常用到的，它们分别被简称为半频（1/2X）和倍频（两倍频，2X）振动。
低于工作转速频率的振动，统统被称为低频振动；高于工作转速频率的振动，被称为高频振动。
它们可能是转动频率的整分数倍或整数倍，也可能不是。
二、振动位移、速度和加速度振幅的量度简谐振动可以用位移、速度和加速度三种形式表示。
简谐振动位移的大小，用振幅Ap表示，即最大位移到平衡位置之间的距离，也称作单峰值；振动的波峰与波谷之间的垂直距离称作为峰峰值，表示为Ap-p；单位都是微米（μm）或毫米（mm）。
电厂习惯用“丝”或“道”表示，1毫米是100丝，1丝等于10微米。
在描述振幅的大小时，如果不做特别的注明，所指振幅都是峰峰值，这是目前振动测量仪器对位移振幅习惯的输出值。
同样，速度和加速度的振幅也可以用峰值或峰峰值来表示。
对于速度振幅，因为振动能量与速度的平方成正比例，所以更多地是使用均方根值或称有效值, 又称作振动烈度，单位：mm/s。
根据测量得到的振动速度－时间曲线，速度均方根值Vrms由下式计算：V rms＝√（1/T）∫v2（t）dt对于复合振动，速度均方根可以按下式计算：V rms（mm/s）＝√(（V rms,12＋V rms,22＋……＋V rms,n2）/n)3000r/min机组工作转速下简谐振动的速度均方根和位移峰峰值的换算公式：V rms（mm/s）≈ A p-p（微米）/9三、旋转机械相位的物理意义和测量相位是进行转子动平衡和故障诊断不可缺少的量值。
旋转机械振动可以看作为一个矢量在空间随转轴的旋转。
任一时刻，这个矢量相对于转轴上一个实在的物理标志的空间夹角，即是振动“相位”。
如果联系振动测试波形来理解相位，则它是谐振信号相对于转轴上某个固定的物理标记产生的每转一次脉冲之间的角度差。
第二节现场振动测试一、测试对象与内容的确定常规振动测试包含有如下方面：1、各主要轴承的瓦振；在条件容许的情况下，测试所有轴承的瓦振。
2、各主要轴承处的轴振；相对轴振或绝对轴振。
（1）盘车状态；（2）低转速（400r/min－500r/min）时的轴振。
（间隙电压）二、测点的选择与布置三、测试工况、内容与步骤测试前应该确定测试工况：升速、降速、3000r/min、超速、低负荷、变负荷过程以及满负荷等；对运行的特殊要求：升速率、暖机时间、真空、排气缸温度、氢压、油温等以及测试步骤、试验安排的次序。
测试通常包含常规测试项目和特殊测试项目。
常规测试项目有以下内容。
1、升降速振动测试升降速振动测试可以确定：●轴系各阶临界转速●某一特殊转速区段振动随转速的变化情况●支撑系统和结构振动特性，共振等●动静碰摩●幅变化情况，特别是在临界转速之前。
2、3000r/min定速时的测量3000r/min时的振动是机组振动的基本而重要的数据，常常以此作为平衡的基础数据。
有一部分机组振动随温度变化显著，冷态启机刚到3000r/min和数十分钟后的振动会不同。
因此，需要注意3000r/min测量值与定速时间的关系。
3000r/min定速时的测量一般测量记录较全的数据，包括各轴承垂直、水平轴向三个方向的振动，现有的全部轴振测点的数据。
3、满负荷和升负荷过程的振动测量满负荷时机组振动和3000r/min时的振动一样是重要的数据。
机组绝大多数时间是要在满负荷状态下运行的，相对来说，它比机组处于其它状态下的振动更为重要，因此，保证这个状态下机组的振动是首要任务。
如果几个重要工况点：过临界转速、3000r/min、低负荷、满负荷的振动互有矛盾而无法全部顾及，则首先要保证的还是满负荷时的振动，这是现场处理振动的一条基本原则。
多数机组满负荷时的振动基本是稳定的，可能会有些不显著的变化。
通常用最高值或平均值来衡定。
如果随满负荷时间的延续振动持续不断增加以至超标，这时则要进行振动处理。
3000r/min及其之后的升负荷过程、满负荷的振动测试，可以用趋势图来显示，同时可以将发电机有功功率采集绘制在同一张图中，振动曲线清楚地表明振动随时间和负荷的变化情况。
在对汽轮发电机组进行振动故障分析和诊断时，有时需要安排一些特殊的试验项目，观察机组某些特定运行参数发生变化时振动是如何变化的，从中找出联系，以便确定振动原因。
特殊试验项目有：4、超速试验5、变真空试验6、变油温试验7、变调门开启次序试验8、变励磁电流试验；9、变氢压试验；10、变有功无功试验。
11、变轴承结构参数试验；12、变支撑刚度试验；13、支撑刚度激振试验；14、改变轴承标高试验。
第三节振动数据分析方法一、频谱分析两个以上频率不相同的简谐振动合成在一起，便形成一个复合振动。
这种复合振动是非简谐的周期振动。
反过来，任何周期振动又都可以分解成若干个简谐振动。
付里叶变换是进行这种分解的有效工具。
有限离散付里叶变换可以计算信号的频谱、功率谱以及解决其它方面的问题。
但是，当离散的点数比较多时，计算的工作量太大，无法广泛应用。
1965年，Gooley和Tukey提出了快速付里叶变换算法，即FFT（Fast Fourier Transform），大大减少了计算量，使具体计算有限付里叶变换成为可能。
此后，FFT成为信号数字处理的十分有效的工具。
二、信号的幅值域分析最基本的信号特征的分析是计算信号的幅值域参数，包含最大值最小值均值均方根值三、信号的相关分析相关分析：研究信号之间关联程度的分析叫自相关函数、互相关函数能够寻找隐藏在噪声信号中的有关联的信号。
相关分析多用于对于随机信号的处理，旋转机械振动信号大多数是确定性周期信号，相关分析较少采用。
四、频响函数分析及应用对机组进行结构共振分析时，需要知道机组构件与转轴转动之间随转速变化的关系，这种传递关系可以用频响函数来研究。
常常采用锤击法测量结构的频响函数。
知道H（f）后，可以判断机组结构系统是否存在共振。
这项判断的难点在于需要有足够大的力的输入以激起足够大的响应。
频响函数还用在轴承油膜动特性试验测定中。
五、倒频谱分析倒频谱分析的目的是寻找频谱中的周期成分。
利用倒频谱可以精确地量度功率谱中的谐振频率和边带频率，倒频谱用一个量值即可以代表了谐振和边带的全部功率，这在分析滚动轴承的故障时是很有用的。
六、Wigner时频分布七、小波分析（Wavelet Transformation）付里叶变换适用于平稳信号，不适合于非平稳时变信号的处理。
加窗付里叶变换一定的局限性。
小波变换发展了加窗付里叶变换的时域局部化思想，窗口宽随频率的增高而缩小，保持高频信号仍具有较高的分辨率。
小波变换适当离散化之后可构成标准的正交系。
小波变换是一种多分辨率的信号处理技术。
它利用一系列不同尺度的基函数对信号进行分解，这些基函数可以根据信号不同的频率段，通过母小波的伸缩与平移而得到。
八、非线性特征分析分形维数，盒维数第四节稳态数据和瞬态数据的特征图形机组转速不变，运行参数不断变化时，振动测量得到的数据称为稳态数据。
启动升速或停机降速过程的振动的数据，称之为瞬态数据。
一、瞬态数据的特征图形1、波特图波特图是表示振动幅值、相位随转速变化的图形。
图形的横坐标是转速，纵坐标有两个，一个是振幅峰峰值，一个是相位。
每个图上有两条曲线，分别表示了该测点振幅、相位随转速是如何变化的，或称作幅频、相频特性。
图6－2是某台机组升速过程从零到3000r/min＃5轴承垂直振动波特图。
图 6－2波特图是用来确定：●临界转速●共振放大因子AF：两种计量法：半功率带宽法和幅值比率法●分析转子不平衡质量所处的轴向位置不平衡振型阶数●结构共振分析●动静碰摩分析2、极座标图3、轴心动态轨迹对应一定的转速，转轴在支承轴承中的工作点位置，即静态工作点是一定的。
由于振动，转轴中心会围绕着这个工作点做周期运动形成动态运动轨迹，如图6－5所示。
图中的大圆弧是轴颈的静态轨迹，转速为零时，轴颈中心在A1，随转速的增加，轴颈向左上方浮起，转速越高，上浮量越大。
对应一定的转速，轴颈中心的平均位置是固定的，同时轴颈中心还要围绕着这个平均位置作涡动，涡动轨迹就是动态轨迹。
如果这个涡动是转子不平衡质量造成的同步涡动，轨迹即如图中所示的椭圆形。
轴心动态轨迹图形可以提供下列信息：●振幅（垂直、水平方向）；●绝对相位（垂直、水平方向）；●相对相位；●相对（于工频的）振动频率比；●进动方向；●振型。
不同的振动故障会呈现不同的动态轨迹。
因而，轴心轨迹可以用来进行故障诊断。
轴心轨迹的测量必须要在一个平面互相垂直安装的两个涡流传感器。
4、轴心静态轨迹当转子不转动时它应该座落在轴承内孔的底部，转子转动后，由于油楔的动压作用，转子要上抬。
随转速的升高，油膜产生的向上的作用力增加，轴心的位置会画出一条向上的连续曲线来，这就是轴心静态轨迹。
轴心静态轨迹图给出了轴颈在轴承中的位置，它是诊断的有用工具，用它可以确定转子的下列情况：（1）送高压顶轴油后轴颈浮起量。
可以用来确定顶轴油泵、油路是否正常。
（2）转速升高过程以及3000r/min定速后轴颈在轴承中的位置。
将轴心轨迹和正常情况下的进行比较，可以知道当前的转子是否受到不正常的约束力作用，或判断轴瓦是否异常。
（3）支承状况变化时对轴颈静态位置的影响。
支承状况较多是由于温度变化引起的标高变化，进而引起轴颈相对轴承的静态位置的变化。
（4）缸体左右位置变化引起轴承相对轴颈位置的变化。
判断缸体跑偏，缸体受到侧向推力，轴承座在台板上滑动不良等缺陷。
（5）油膜状况的变化。
发生油膜失稳时，轴颈在轴承中应该处于小偏心的位置。
