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1、is图1转速为1761转/分时，轴振信号图2转速为2943转/分时，轴振信号^HasnaaBB^x=23y=16何隙电压:1汽轮发电机组轴系振动测试、诊断及处理刘占生（哈尔滨工业大学，能源科学与工程学院）1.转子表面粗糙度对转子轴振测量及动平衡精度的影响1.1问题的提出转轴振动是反映汽轮发电机组工作状况的关键参数。国际上考核汽轮发电机组振动是以轴振为标准。在我国，300MW以上汽轮发电机组及核电机组考核指标中明确规定振动以轴振为准则。然而,在测量轴振位移时，得到的信号屮含有因转轴的表面粗糙度（表面凹坑或凸起，转轴的椭圆度等）形成的干扰成分。这些干扰成分
2、经常使保护系统发牛误报警而引起停机，造成巨大的经济损失。根据这些信号对转子进行动平衡，精度会受到影响，进行故障诊断常发生误诊。图1示是为某旋转机械在不同转速下的轴振信号。途屮红点标注部分为测量轴表面凹坑，从屮可看出，随着转子转速的升高，轴振幅值和相位在发生变化，而转子表面缺陷却不发生变化，这就是振动信号和干扰信号的区别。一瓦垂直轴援^7.05.24O9:27:S4机组转速17<51^分峰峰值：32半幅相:OO一幅相60二幅相二6233—瓦垂直轴娠9^.05.2409:28:00机组转速2943转分峰峰値:33半偏相:00一#S^fl：l*45二幅相x=
3、23y=18何障电压：10.5伏图3转速为3187转/分时，轴振信号一瓦垂立轴振97.05.2409:28:07机细转速318*^转/分半幅相一幅相二幅相:623少x=23y=12何隙电•殳伏图4转速为3307转/分时，轴振信号一瓦垂亘轴娠09:28:09机纽转連330?转分峰峰值：34半幅相:6O—幅相：18.96二幅相沁242x=23y=17佝障屯压MOW伏1.2解决方法121低速补偿方法上述问题早已引起了人们的重视，美国BentlyNavada公司转子动力学研究所曾提出了低速补偿的方法，但由于许多旋转机械(如，汽轮机发电机组)在不同负荷下，转子与
4、静子间的胀差会发生变化,使传感器在不同转速、不同负荷下测量时所对的转轴位置不同，因此这种方法在测量时不仅未能消除干扰，反而引入了一个附加干扰。因此，这种方法适用于转子与静子不发生轴向相对位移的场合。122基于小波滤波方法ID-10■根据振动信号的特点，将振动幅值变化大于某一设定值作为约束条件，采用小波方法滤掉转轴表面干扰成分，是当前采用的一种方法。图5为转子在2089转/分时，光滑转子表面的轴振信号，视这组信号为真正的轴振信号。然后，在传感器所对的径向平面内砸一个小坑，再将转子加速到2089转/分，测得的振动信号如图6所示。以下各图屮，横坐标均为信号采
5、样点数，纵坐标为振幅值，单位为微米(“m)。EOtd]15021]250印1(11502E卸图5无表面干扰的信号图6有表面干扰的信号应用db5小波，所选层数为4层，图7为处理后的信号。对比图5和图7可以看出，虽然处理后的信号在幅值上略大于无干扰时的信号，并且在光滑性上也差一些，但大致恢复了原始信号的波形。图7处理后的信号1.3轴表面误差对转子动平衡精度的影响由于电涡流位移传感器测量的是传感器与转轴表面之间的间隙，因此所测到的“轴振动”信号是实际的轴振信号与轴表面误差信号Z和。由于误差信号将始终同步附加在测量信号屮，根据这些测量信号进行动平衡，平衡精度会
6、受到影响。131轴表面误差对动平衡精度的影响若用N个校正量来校正M个测点的振动，则校正量必须满足下血的方程式：仏}+0,21,2,…,M,)=1,2,…川式中｛&•｝……原始振动响应列阵[C.J……影响系数矩阵枫｝•・・・••校正量列阵各量均为矢量。设轴表血误差的主矢量为｛色｝,则测量的原始“振动”信号为实际振动信号｛£•｝与误差主矢量｛&•｝之和｛4+E,｝。设此时的校正量为则(2)(3)如果将”/｝作为真实校正量进行平衡，会产生剩余振动仏｝｛△｝=⑷+[q脱｝由式(1),(2),(4)可得{△}=-{&}rti此可见，轴表而误差越大，平衡效果越不理
7、想。1.3.2解决方法为了解决这一问题，采用矢量相减方法。如图8所示，选0点为极坐标原点，当转轴在低速吋,“振动”向量为00：随着转速升高，振动测量值的大小和方向在不断变化。设在0’点所对应的转速下，转子没有振动，则振动向量00’完全是由轴表面误差带來的。本文提出的方法就是利用真实的原点（）'來修正原来混有轴表面误差的轴振的幅值和相位。如在某一转速下的M点，按原坐标点0来计算，其幅值大小为OMf相角为（p；而真实轴振动的幅值应为OfM,相角应为＜p,用矢量可表示为：OM=OM-00设O'M=O'M°妙，OM=OM*,00'=OO'eja，则真实
8、轴振幅值
9、0网=_2Q4om
10、cos（g_0）真实轴振相位OMsin000’sinaOMCO
