引起機(jī)組振動(dòng)的原因是多種多樣的，但是就一臺(tái)具體的機(jī)組而言，它的振動(dòng)通常由一個(gè)主要故障引起。任何一種故障都有區(qū)別于其他故障的特征，這種區(qū)別有時(shí)是很細(xì)微的，往往需要從這種細(xì)微的差別中確定具體故障。

01 信息的收集

判斷故障的主要依據(jù)是機(jī)組的振動(dòng)特征，還需要廣泛收集相關(guān)資料，從中得到有價(jià)值的信息。

1.振動(dòng)特征

（1）頻率

每一種故障的振動(dòng)都有對(duì)應(yīng)的頻率。如：強(qiáng)迫振動(dòng)（包括普通強(qiáng)迫振動(dòng)和非定常強(qiáng)迫振動(dòng)）是基頻（1X）；自激振動(dòng)的頻率是半頻?X）或接近于一階臨界轉(zhuǎn)速的頻率；由軸承的非線性引起的振動(dòng)是高次諧波（2X、3X、4X…）或分諧波（?X、?X，?X…）；發(fā)電機(jī)截面不對(duì)稱或電磁振動(dòng)為倍頻（2X）。頻譜分析有利于縮小故障的范圍。但是汽輪發(fā)電機(jī)組90%以上故障的頻率是基頻，單靠頻譜是無法區(qū)別的。

（2）基頻振動(dòng)的振幅和相位

基頻包括振幅和相位兩個(gè)要素。任何一個(gè)要素變化都意味著振動(dòng)的變化。

（3）振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

有些故障的診斷需要觀察振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。特別在現(xiàn)場平衡中，了解這種關(guān)系是必須的。

（4）趨勢分析

趨勢分析在故障診斷中具有極其重要的作用。許多故障通過趨勢圖可以做出判斷。以時(shí)間為縱坐標(biāo)，以振動(dòng)和其他相關(guān)參數(shù)為橫坐標(biāo)，就可構(gòu)成一張趨勢圖，由趨勢圖可以分析振動(dòng)的變化過程以及與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系。

2.相關(guān)信息

（1）機(jī)組結(jié)構(gòu)

許多振動(dòng)與機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。在處理一臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)之前，首先要對(duì)它的結(jié)構(gòu)有個(gè)初步的了解。

（2）運(yùn)行情況

許多故障是由運(yùn)行過程造成的，故在分析問題時(shí)經(jīng)常需要了解當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況，查閱運(yùn)行記錄。如果能夠從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)出當(dāng)時(shí)的各種參數(shù)，對(duì)故障診斷就更有幫助了。

（3）檢修情況

如果機(jī)組的振動(dòng)是在檢修后發(fā)生的，一定要了解檢修期間做了哪些工作。有的機(jī)組在發(fā)生振動(dòng)之后，電廠進(jìn)行了檢修，檢修后盡管振動(dòng)依然存在，但是檢修中所做的工作對(duì)于診斷仍有幫助。

（4）同型機(jī)組信息

某一種類型的機(jī)組往往會(huì)發(fā)生相同的振動(dòng)，收集同型機(jī)組的信息對(duì)分析能有借鑒作用。

02 故障機(jī)理

所謂故障機(jī)理，就是指某種故障為什么會(huì)引起振動(dòng)。只有對(duì)機(jī)理有正確的分析，才能夠知道一種故障為什么會(huì)具有這樣或那樣的振動(dòng)特征。在介紹每一種故障時(shí)，首先分析它的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上再分析故障應(yīng)該具有的特征。如果對(duì)振動(dòng)機(jī)理的分析不正確，振動(dòng)的特征也會(huì)判斷不正確，就不能得到正確的診斷。

以摩擦振動(dòng)為例，主要有兩種流傳廣泛的觀點(diǎn)：

（1）摩擦振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子與靜止部件的撞擊造成的。按照這種理論，摩擦振動(dòng)應(yīng)該具有很強(qiáng)的高次諧波成分。

（2）由于振動(dòng)高點(diǎn)與不平衡存在滯后，摩擦振動(dòng)的相位是旋轉(zhuǎn)的。

但是大量的實(shí)際測試表明，摩擦振動(dòng)的頻譜與一般的不平衡振動(dòng)并無區(qū)別，而且相位旋轉(zhuǎn)的情況也很罕見。如果將高次諧波成分或相位旋轉(zhuǎn)作為診斷摩擦振動(dòng)的必要條件，必然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷。

03 故障特征

所謂故障特征，是指最能反映一種故障與其他故障區(qū)別的若干特點(diǎn)。它可以分為三個(gè)方面：①頻譜；②趨勢特征；③相關(guān)特征。依據(jù)頻譜可以直接診斷有些故障，或?qū)⒐收峡s小到一定范圍。如由頻譜就可以區(qū)別強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。但是由于機(jī)組90%故障的頻率都是基頻，僅僅依靠頻譜還無法分別許多故障，這時(shí)趨勢特征和相關(guān)特征就特別重要。廣義地講，趨勢特征是振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，或者振動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系；而相關(guān)特征是指振動(dòng)與各種運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系。

在提取故障特征時(shí)需要遵循以下原則：

（1）把握主要特征

一種故障可能有許多特征，但是有的是主要的，有的是次要的。如轉(zhuǎn)子裂紋的特征有：①導(dǎo)致轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)和晃度的經(jīng)常變化；②轉(zhuǎn)子裂紋可能引起轉(zhuǎn)子剛度的非線性，產(chǎn)生高次諧波振動(dòng)。相對(duì)而言，第一個(gè)特征是主要的，第二個(gè)特征是次要的，因?yàn)樗皇潜厝痪邆涞奶卣鳌４我卣鞑⒎菦]有價(jià)值，在診斷中也可以起到參考作用，但在診斷中首先還是要把握主要特征。

（2）便于識(shí)別

上述轉(zhuǎn)子裂紋的第一個(gè)特征容易識(shí)別，一般電廠人員都可以掌握。但是第二個(gè)特征必須用專門的分析儀表才能得到，一般電廠人員難以掌握。

（3）善于比較

有比較才能夠有鑒別。有些故障之間的差別是很細(xì)微的，必須了解這種細(xì)微的差別才能夠正確判斷。

02 診斷原則

1.排除多發(fā)故障

不平衡、動(dòng)靜摩擦、熱彎曲、膨脹不暢是機(jī)組最容易發(fā)生的4種故障，大致占總故障數(shù)的80%左右，要熟悉掌握這幾種故障的特征。

2.方法盡可能簡單

本質(zhì)的東西往往是最簡單的。診斷不一定非要采用復(fù)雜的設(shè)備和通過復(fù)雜的試驗(yàn)，只要抓住本質(zhì)的東西，采用一些簡單的手段同樣可以解決問題。

05 故障診斷的簡易方法

對(duì)一臺(tái)機(jī)組振動(dòng)特性的完整分析，需要具有頻譜分析和相位測量的分析儀表。掌握這樣的儀表也需要相當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和實(shí)踐，對(duì)于一般電廠來說達(dá)到這樣的要求比較困難。機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測裝置測量的都是通頻值。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以存儲(chǔ)振動(dòng)數(shù)據(jù)和其他運(yùn)行參數(shù)，并整理成所需的趨勢圖，包括長期趨勢（數(shù)天甚至更長）、短期趨勢（數(shù)小時(shí)甚至更短）。由于趨勢圖可以從機(jī)組的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接調(diào)出而不需要另外的測試，并且可以將所需要的參數(shù)都顯示在同一張趨勢圖上，因而使其優(yōu)越性更加突出。

通頻振動(dòng)是各種諧波分量的合成，任何一種分量的變化都會(huì)在通頻振幅上反映出來。例如：若1X的振動(dòng)增大20μm，通頻振幅也會(huì)增大20μm左右；若?X振動(dòng)發(fā)生突變，通頻振動(dòng)也會(huì)突變。振動(dòng)的變化一般是由某一種分量的變化引起的，但是這種變化在通頻振幅會(huì)得到同樣的反映。也就是說，通頻振動(dòng)的趨勢與其中一種分量的趨勢是一致的。只要對(duì)這種趨勢特征和相關(guān)特征進(jìn)行分析，就可以對(duì)許多故障作出大體的判斷。判斷原則如下：

（1）若機(jī)組啟動(dòng)過程在臨界轉(zhuǎn)速附近的振動(dòng)大，且具有重現(xiàn)性，則屬于平衡問題。

（2）若機(jī)組定速后的振動(dòng)大，且基本是穩(wěn)定的，則平衡不良的可能性極大。

（3）非定常強(qiáng)迫振動(dòng)是不穩(wěn)定的，但這種不穩(wěn)定一般與溫度有關(guān)。溫度的變化要有一個(gè)過程，振幅的變化也有一個(gè)過程（若干分鐘、幾十分鐘、甚至數(shù)小時(shí)）。所以若振動(dòng)屬于緩慢變化，一般屬于非定常強(qiáng)迫振動(dòng)。具體是何種故障，可以按照非定常強(qiáng)迫振動(dòng)中不同故障的趨勢特征進(jìn)行分析。

（4）自激振動(dòng)的趨勢特征有：（a）自激振動(dòng)的振幅呈突變，一般幾秒、十幾秒鐘就可以達(dá)到很高的水平。從趨勢圖觀察，振動(dòng)突變時(shí)幾乎呈90°。（b）振動(dòng)讀數(shù)在不斷跳動(dòng)，趨勢是一條帶毛刺的線（圖1）。

圖1 三種不同的趨勢特征

06 處理故障的原則

現(xiàn)場處理振動(dòng)的方法有三種：①運(yùn)行；②平衡；③轉(zhuǎn)入檢修。

80%以上的現(xiàn)場振動(dòng)問題可以通過運(yùn)行或平衡解決，遇到振動(dòng)問題時(shí)首先要從這兩方面著手。

1.運(yùn)行

機(jī)組的振動(dòng)有相當(dāng)一部分與運(yùn)行有關(guān)，例如暖機(jī)不充分、汽缸進(jìn)水、熱蒸汽或冷空氣進(jìn)入汽缸、油溫低等，都可以引起振動(dòng)。絕大部分動(dòng)靜摩擦和膨脹不暢的問題可以通過一個(gè)階段的運(yùn)行自行消失。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲可以通過降低無功負(fù)荷得到改善。

2.平衡

機(jī)組的大部分振動(dòng)是由不平衡引起的。當(dāng)機(jī)組存在振動(dòng)問題且通過運(yùn)行調(diào)整無法解決時(shí)，應(yīng)該首先考察它的平衡狀況。如果除了不平衡之外，還同時(shí)存在其他故障，一般的原則是先消除不平衡。

3.避免盲目檢修

有些故障必須轉(zhuǎn)入檢修處理。經(jīng)常采取的檢修措施包括：①檢查軸瓦；②復(fù)查聯(lián)軸器中心；③揭缸檢查；④抽轉(zhuǎn)子檢查；⑤處理軸承座和基礎(chǔ)。這里任何一項(xiàng)的工作量都非常大，因此在采取以上措施時(shí)必須慎之又慎。

在對(duì)振動(dòng)原因尚不清楚的情況下不要急于進(jìn)行檢修，因?yàn)檫@樣做不但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且成功的可能性很小。本篇中的振動(dòng)值，凡未特別標(biāo)明者，均采用以下單位：通頻振幅的單位為微米（μm）；基頻振動(dòng)的單位為微米∠度（μm∠°）。對(duì)于軸承座振動(dòng)：┻表示垂直方向；→表示水平方向；☉表示軸向。