第二章 振动测试技术及仪器

1、本章主要介绍和分析如下内容：本章主要介绍和分析如下内容：第一节第一节 振动测试内容振动测试内容第二节第二节 传感器的种类和选择传感器的种类和选择第三节第三节 振动传感器的安装振动传感器的安装第四节第四节 机组振动测试机组振动测试第五节第五节 机组振动标准及规范机组振动标准及规范 要掌握机组振动状态，诊断振动故障，进要掌握机组振动状态，诊断振动故障，进行转子平衡，分析振动事故，首先要对机行转子平衡，分析振动事故，首先要对机组振动进行测试并搜集振动数据，因此熟组振动进行测试并搜集振动数据，因此熟悉和掌握机组振动测试方法是完成这四项悉和掌握机组振动测试方法是完成这四项工作的基础。工作的基础。 要熟悉

2、振动测量原理、机组振动测试要求要熟悉振动测量原理、机组振动测试要求和方法，熟悉仪表使用方法和功能。和方法，熟悉仪表使用方法和功能。 机组振动测试包含机组振动测试包含振动测量振动测量和和振动试验振动试验。 振动测量是一项专门技术，本章主要就有振动测量是一项专门技术，本章主要就有关的传感器、仪表原理、正确使用方法进关的传感器、仪表原理、正确使用方法进行简单介绍。行简单介绍。 振动测量目的描述机器工作状态，有振动振动测量目的描述机器工作状态，有振动位移、速度和加速度。高频或较大冲击的位移、速度和加速度。高频或较大冲击的用加速度测量；低频用振动位移测量；用加速度测量；低频用振动位移测量；运行中的振动监

3、测运行中的振动监测 长期检测，数据采集、比对。转轴裂纹、长期检测，数据采集、比对。转轴裂纹、汽轮机叶片损坏、静子部件松动等。汽轮机叶片损坏、静子部件松动等。新机投运中的振动测试新机投运中的振动测试 低转速振动、各阶临界转速的实测数据和低转速振动、各阶临界转速的实测数据和通过临界转速后的相关数据、额定转速振动数通过临界转速后的相关数据、额定转速振动数据、超速试验振动数据、带负荷和满负荷振动据、超速试验振动数据、带负荷和满负荷振动数据。数据。振动试验中的振动测试振动试验中的振动测试 存在问题时进行的试验，有针对性的尝试。存在问题时进行的试验，有针对性的尝试。反复性强，不确定因素多。反复性强，不确定

4、因素多。动平衡中的振动测试动平衡中的振动测试 为了计算平衡重量提供可靠依据，需为了计算平衡重量提供可靠依据，需要测量基频振幅和相位及通频振幅，一阶要测量基频振幅和相位及通频振幅，一阶临界转速的振幅和行为的测量尤为重要。临界转速的振幅和行为的测量尤为重要。研究型振动测试研究型振动测试 有针对性的进行测振。例如有的机组有针对性的进行测振。例如有的机组发生基础共振，需要对机组的结构、基础、发生基础共振，需要对机组的结构、基础、大梁等进行模态分析试验，需要众多单位大梁等进行模态分析试验，需要众多单位协同工作。协同工作。 测量振动早期采用机械振动表，如测量振动早期采用机械振动表，如50年代年代千分表振动

5、仪千分表振动仪，这种表存在磨损、读数不，这种表存在磨损、读数不便、精确度差、振动信号不能远距离传输。便、精确度差、振动信号不能远距离传输。 曾采用普通曾采用普通光和激光测量振动光和激光测量振动，但是造价，但是造价高、振动信号不能远距离传送，未广泛使高、振动信号不能远距离传送，未广泛使用。用。 现在多数使用现在多数使用电气式振动仪表电气式振动仪表进行振动测进行振动测量。量。 主要由主要由振动传感器振动传感器和和仪表本体仪表本体两部分组成。两部分组成。振动传感器按工作原理分为：振动传感器按工作原理分为： 电涡流型电涡流型 速度型速度型 加速度型加速度型 电容型电容型 电感型电感型 当头部感应线圈通

6、上当头部感应线圈通上高频高频（12MHZ）电流）电流时，线圈周围时，线圈周围产生高频磁场，与周围金属导产生高频磁场，与周围金属导体产生电涡流。这种传感器的体产生电涡流。这种传感器的线性范围随感应线圈直径增大线性范围随感应线圈直径增大而加大，而传感器灵敏度减小。而加大，而传感器灵敏度减小。 必须在电涡流传感器附件设必须在电涡流传感器附件设置放大器、检波器和滤波器，置放大器、检波器和滤波器，将振动信号放大并检出后送到将振动信号放大并检出后送到振动仪。这装置称为振动仪。这装置称为电涡流传电涡流传感器的前置器。感器的前置器。 目前较常见的振动传感器，工作原理就是目前较常见的振动传感器，工作原理就是一个

7、往复式的永磁小发电机。一个往复式的永磁小发电机。 按其支承系统工作原理分按其支承系统工作原理分绝对式绝对式和和相对式相对式。 相对式速度传感器动线圈采用较硬的簧片相对式速度传感器动线圈采用较硬的簧片和外壳固定，与动线圈连接的拾振杆直接和外壳固定，与动线圈连接的拾振杆直接压在振动物体上，传感器外壳固定在支架压在振动物体上，传感器外壳固定在支架上，测量的振动是表示支架相对于物体的上，测量的振动是表示支架相对于物体的振动。振动。 传感器输出信号必须经积分回路传感器输出信号必须经积分回路速度速度/位移转换器（位移转换器（VDC）。）。BLvE 只能做动态测量只能做动态测量。 为了减少阻抗，导为了减少阻

8、抗，导线尽量做短。线尽量做短。AfAa2224 考虑两方面因素：考虑两方面因素：传感器性能；传感器性能； 被测对象的条件和要求。被测对象的条件和要求。 一般测试中电涡流安装麻烦、费时，用速一般测试中电涡流安装麻烦、费时，用速度传感器代替。度传感器代替。 合理选择不但可以获得满意的测量结果、合理选择不但可以获得满意的测量结果、节省劳力时间，而且对于尽快查明振动故节省劳力时间，而且对于尽快查明振动故障原因、提高转子平衡精度和减少机组启障原因、提高转子平衡精度和减少机组启停次数，都有很重要的作用。停次数，都有很重要的作用。 可直接测量转轴振动，可直接测量转轴振动，非接触式非接触式。 能做静态和动态测

9、量，能能做静态和动态测量，能测测2HZ以下的低以下的低频频振动，而且适用于大多数机器环境条件。振动，而且适用于大多数机器环境条件。 价格便宜价格便宜为速度传感器的为速度传感器的1/5。 结构简单，尺寸小，结构简单，尺寸小，没有活动部没有活动部件。件。 测量振动物体材料不同时，须重新标定。测量振动物体材料不同时，须重新标定。 需外加电源需外加电源，安装麻烦，必须配前置器。，安装麻烦，必须配前置器。 安装简单安装简单，适用绝大多数机器环境条件。，适用绝大多数机器环境条件。 不需外加电源不需外加电源，振动信号可不处理传输。，振动信号可不处理传输。 体积重量较大，活动部件易损坏，低频响体积重量较大，活

10、动部件易损坏，低频响应不好，测量应不好，测量15HZ以下振动时，误差大。以下振动时，误差大。 标定较麻烦，只能做标定较麻烦，只能做动态测量，价格较贵动态测量，价格较贵。 体积小、重量轻体积小、重量轻。 结构紧凑、牢靠，不易损坏。结构紧凑、牢靠，不易损坏。 环境噪声、传感器安装方法和导线敷设方环境噪声、传感器安装方法和导线敷设方式，对测量结果影响较大。式，对测量结果影响较大。 标定困难，标定困难，只能做动态测量只能做动态测量，价格较贵价格较贵，需设前置放大器。需设前置放大器。1.涡流传感器涡流传感器安装最复杂安装最复杂 最高允许温度最高允许温度180度度，国产的一般在，国产的一般在120度。度。

11、 避免交叉感应和过小的侧向间隙。交叉感避免交叉感应和过小的侧向间隙。交叉感应使传感器输出灵敏度降低。间隙过小，应使传感器输出灵敏度降低。间隙过小，传感器头部两侧存在导体灵敏度显著降低。传感器头部两侧存在导体灵敏度显著降低。 避免支架共振和松动避免支架共振和松动。自振频率必须高于。自振频率必须高于机器的最高转速对应的频率。支架一定要机器的最高转速对应的频率。支架一定要牢固安装。牢固安装。 正确初始间隙正确初始间隙。 安装简单。有安装简单。有手扶、橡皮泥粘接、永磁吸手扶、橡皮泥粘接、永磁吸盘固定、螺丝固定盘固定、螺丝固定等。等。 工作温度工作温度120度以下度以下。 避免传感器固定不稳和共振。避免

12、传感器固定不稳和共振。 测点位置前后一致。测点位置前后一致。 传感器互换性。传感器互换性。 安装方向与要求测量方向应一致。安装方向与要求测量方向应一致。一、新机启动调试中的振动测试一、新机启动调试中的振动测试 1.防止转轴碰磨引起弯轴是振动监测的第防止转轴碰磨引起弯轴是振动监测的第一要点。汽轮机弯轴事故一要点。汽轮机弯轴事故86%是转轴碰磨是转轴碰磨产生，其中产生，其中80%是机组热态启动中发生。是机组热态启动中发生。 2.测取机组主要轴瓦的波德曲线。测取机组主要轴瓦的波德曲线。 3.不同负荷下轴瓦和转轴振动测量。不同负荷下轴瓦和转轴振动测量。二、振动故障诊断的振动测试二、振动故障诊断的振动测

13、试 1.测取通频、基频或振动频谱。测取通频、基频或振动频谱。 2.测取振动较大轴瓦和转轴振动波德曲线。测取振动较大轴瓦和转轴振动波德曲线。 3.不同工况和不同时间的振动测试。不同工况和不同时间的振动测试。 4.检测振动较大轴瓦的支承动刚度。先检检测振动较大轴瓦的支承动刚度。先检测轴承座动刚度。测轴承座动刚度。 5.测试经验：全面检测找出重点；振动参测试经验：全面检测找出重点；振动参数；频繁振动要先测频谱，重点检测联轴数；频繁振动要先测频谱，重点检测联轴器两侧轴瓦振动与运行时间关系；器两侧轴瓦振动与运行时间关系；一、运行机组振动标准与评定产品质量的振一、运行机组振动标准与评定产品质量的振动标准动标准1.产品出厂时的振动标准至少比运行机组标产品出厂时的振动标准至少比运行机组标准中准中“合格合格”高