基于矢量的风机振动监测与诊断

孔文梅/东南大学测振中心
阙红林/湖南金竹山发电厂

3  振动矢量的概念

　　振动监测时，厂方大都只重视振动的大小。当振动超过设定阈值后，就开始报警或自动停机。这种方法实际上是把振动问题简单化，也就是把振动量作为一个标量来看待。有了相位后，对振动问题的认识除了大小外还有角度。此时振动就可以用如图2所示的“靶图”来表示。振动问题由此而成为一个矢量概念。在透平机械振动监测中，已有一些国家采用联合振动幅值和角度的矢量模型对机组进行监测。这种方法是以某一区域作为安全区，一旦振动矢量点落到安全区外，机组便会报警或采取保护动作。

4  基于振动矢量的风机振动分析案例

　　某台轴流压缩机大修后开机，运行中发现振动较大。该机振动经常在50～70μm之间变化。考虑到振动变化幅度在20μm左右，而振动的基数为50μm，明显偏大，起初简单地认为该机振动只是一个不平衡问题。但当到现场测试时，发现情况完全不同。机组开机运行6h内的振动变化可以简单地表示为60∠90° →50∠180°→70∠260°。虽然振动振幅的变化在50～70μm之间，变化幅度不大，但考虑了相位后，发现振动变化幅度很大，达到了130μm左右。如此大的变化幅度肯定不仅仅是不平衡故障引起的。打开机组检查发现，转子两端气封摩擦很严重，转子表面局部磨得发蓝。进一步检查发现，转子在气缸里倾斜，调整转子与气缸的同心度后，再次开机，振动平稳，通过一次动平衡试验，使运行达到稳定。

5 基于振动矢量的动平衡一次加重法

　　目前，很多企业风机动平衡工作仍然采用传统的三点法。这种方法只需根据振动幅值，通过在转子圆周上3个方位试加重的方法来确定动平衡配重。这种方法虽然看起来简单，但是机组需要反复启停多次，不仅费时、费力，而且动平衡精度也不是很高。
　　有了相位后，可以由振动相位推算出不平衡所在角度。以图3所示传感器布置为例进行分析。相位反映的是振动信号高点滞后于键相信号之间的角度，因此，由振动传感器逆转一个相位角，即可找到振动高点P。由振动理论可知，不平衡力总是超前振动高点一个滞后角 ，因此由高点P顺转一个滞后角，即可找到不平衡所在位置Q。不平衡所在位置的对面T就是应该加平衡配重的位置。假设振动相位45°，取滞后角90°，由图3可知，实际加重位置即为由转轴上键相标记逆转225°处。采用这种方法，现场动平衡一次成功的准确率可达70％以上，大大减少了开机次数和工作强度。根据经验，动平衡试验时，试加重的角度比试加重的大小要重要得多，而试加重的角度直接取决于振动相位角。试加重角度正确，加重前后振动则会有明显变化，其后的动平衡过程也会开展得很顺利。