振动测试系统的测试方式

时间：2020-01-05

振动测试系统的测试方式

振动测试系统采用的测试方法取决于测试系统的性能指标，诸如非线性度、精度、分辨率、误差、零漂、温漂及可靠性等。

在上述测试系统性能指标确定后，根据成本预算、人机界面、测量模块与其他模块的界面要求选择测试方法。这里以旋转设备为例来说明测试方式的确定。

旋转设备的测试有其特殊性，这一特殊性表现在测试的主要对象是一个转动部件，即转子或转轴。

常见的旋转设备主要有：汽轮发电机组、工业燃气轮机、压缩机、风扇、电机、泵及离心机等。它们都是由转动部件和非转动部件构成。转动部件包括：转子及连接转子的联轴器等；非转动部件包括：轴承、轴承座、机壳及基础等。

转子是旋转设备的核心部件。整个旋转设备能否正常工作，主要取决于转子能否正常运转。当然转子的运动不是孤立的，它是通过轴承（流体膜轴承或滚动轴承）支承在轴承座及机壳或基础上，构成了所谓的转子支承系统。支承的动力学特性在一定程度上影响转子的运动。但是可以说，旋转设备的大多数振动问题或故障都是与转子直接有关，只有少数问题直接与支承、箱体或基础有关。曾有文章这样估计，大约70%的振动故障都能从转子运动上发现；而从轴承机壳及基础上只能发现30%的故障。这一估计数字虽是近似的，但说明大多数振动故障是与转子直接有关。

与转子直接有关的振动故障包括：

•各种原因引起的质量不平衡振动；

•转子热或机械原因引起的弯曲；

•转子连接不对中引起的振动；

•油膜涡动及油膜振荡；

•润滑中断；

•推力轴承损坏；

•轴裂縫或叶片断裂；

•径向轴承磨损；

•部件脱离；

•动静部件间的不正常接触等。

与轴承、机充及基础直接有关的振动故障包括：

•支承损坏；

•基础共振；

•基础材料损坏；

•机壳不均匀膨胀；

•机壳固定不妥；

•各种管道作用力引起的振动等。

既然大多数振动故障都是直接与转子运动有关，因此，要求人们主要是从转子运动中去监测和发现故障，这比只局限于轴承座或机壳的振动信息更为直接和有效。当然，监测转子轴的振动比测量非转动部件的振动，在测试技术的难度上要稍大一些。随着传感器及其他电子测试仪器的发展，对旋转机械的试验研究及运转监测，特别是对转子运动的测试技术都有了发展，使人们有可能借助于试验和测量手段深入一步研究旋转设备的振动问题。

旋转设备的测试内容按其目的不同，大体上可列出以下几方面：

•运转中旋转设备的振动监测与保护。

•流体压力、流量、温度的监测与保护。

•转子-支承系统的动力学特性的试验研究。

•转子动平衡。

对于以上的内容分述如下：

在工厂中旋转机械按其在整个生产过程中所占有的地位不同，可分为关键性设备、半关键性设备和非关键性设备。发电厂的汽轮发电机组、化工厂的压缩机组、原子能电站的反应堆冷却泵等都属于关键性设备。对于关键性设备，要求设置有完整的实时监测与保护系统，及时指出设备是否出现非正常的测量量或**过该设备所规定级別的量值，并及时发出警报和自动执行保护动作，以防止故障扩大。人们要求监测系统能大限度地发现机器的故障信息，比如说95%，这不过是大限度较为形象的说法。因为**是难以实现的，特别是那些事前并无明显征兆的事故，如涡轮机叶片的突然断裂。对于半关键性设备，如锅炉给水泵，以及非关键性设备，如一般的通风机和水泵等，从经济角度出发都应设有相应级别的监测与保护装置。

转子-支承系统动力学特性实验研究包括多方面的内容，它为转子-支承系统设计提供实验数据，包括：临界转速的测定、振形的实验测定、转子内阻的研究、支承及油膜刚度和阻尼的实验分析、各种类型转子动平衡技术的探讨、各种类型转支承系统稳定性问题实验分析等内容。

现场动平衡是振动测试的重要内容，同时它也是一个很有实际意义的问题。任何一种平衡理论都有精良的测量技术为物质基础。长期以来，现场动平衡都是以轴承座的振动为依据。但是，质量不平衡是一个与转子直接有关的问题，因此转子的不平衡响应一般说来应比轴承座或机壳上更为敏感。所以结合转子的振动测量进行动平衡，从而提髙平衡精度，减小停机和加重次数应是振动测试工作研究的重要内容。

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