产生不平衡力的原因
材质结构不均，线膨胀系数不一样，由此产生 的弯曲，方向不一致。但目前振动大，以前运 行良好；热态时弯曲，冷态和盘车状态好，都 可以排除该原因。
热应力大，由于加工锻造、膨胀不均，排除的 方法同上。
未采取措施，重新启动现象重复，再现性很强。
打闸后测弯曲、汽缸管道膨胀、猫爪和振动偏移。
250
200
150
100
50
0
1#瓦振
2#瓦振
图1 中心孔进油振动变化趋势
振幅（微米）
冷态启动 升速到3000rpm
3000rpm76分 并网后20分 打闸停机 停机后5分 停机后1小时
结合现场实验进行原因分析，发现：
0.8
0.4
0.5x 1.5x
0 0
0.9
2x 3x
200
400
Frequency (Hz)
Speed=3518rpm
0.6
600
Amplitude (um)
3.2
1x
Speed=3480rpm
2.4
1.6
0.8
0.5x
0 0
1.5x 2x
200
400
Frequency (Hz)
600
0.3
分别从3个测点采集的频谱图
通过现场实验，发现振动频率1x占98%，确定为不平衡力引起 的普通强迫振动。
1 动刚度不足 2 现场中心不正 3 不平衡力 经动刚度测试，接合面振动小于3微米，排除了由于动刚度不 足引起的振动大。
3000rpm未带负荷时振动较小，且同心度引起的振动不随时间 变化，因此排除现场中心不正引起振动。
确定为不平衡力过大引起振动.
NCEPUBJ
接长轴
HP
IP
LP
3#轴承 4#轴承
发电机
图1 200MW转子机组结构示意图
现场记录的现象：
启 动 过 程 中 ， 6 0 0 rpm 时 ， 振 动 波 形 规 则，但有明显的毛刺；
1500rpm暖机，升速至2800rpm时域波形 较规则，基本无毛刺；
转速到达2950rpm，3瓦x方向和4瓦x方 向时域波形明显削顶
Amplitude (um)
0
0
200
400
600
Frequency (Hz)
实验现象分析：在轴刚Fra bibliotek始发生摩擦接触的情况下，由于转子的不平衡 或转子的弯曲，振动仍以基频为主，其它（2x，3x）分 量一般并不大，基频幅值高于2x，3x分量；
随着摩擦的扩展，基频幅值有所下降。转速在3800rpm 时加重摩擦力，时域波形出现单边“削波”。并有可能 出现1/2x和3/2x谐波，以及明显的6x，7x和8x非线性分 量；
1 转子动静碰摩
现场碰摩故障分析
背景介绍 某电厂200MW机组在轴承和其密封处的表
面发生了大面积整周摩擦，该汽轮机中、低 压转子之间有一段接长轴，和中低压转子采 用刚性连接，两个短轴也采用刚性联轴节连 接。短轴靠背轮出厂晃度达24um。转速上升 晃度增加，2150rpm时晃度达到53um，大修 发现短轴两测油挡间隙太小，短轴与油挡摩 擦，短轴弯曲达100um。
动力学分析碰摩运动伴有倍周期分叉和混沌运动， 且随转速的变化，周期运动和混沌交替出现。
2 中心孔进油
某厂100MW机组大修后冷态升速，监 测到以下征兆：
升速过程中振动不大，过临界转速时1，2瓦振动 均小于1丝，到达3000rpm下，三个方向振动均小 于2丝；
3000rpm稳定之后，振动最初变化不大，振动和 时间t的关系1小时16分1瓦29微米，2瓦16微米
碰摩故障分析
动静碰摩相对改变了轴系的支承刚度，动静部件存 在相互作用，摩擦脱离相互作用消失。碰摩瞬间增大了 转子的支承刚度，脱离时刚度减小，转子刚度在接触与 非接触两者之间变化，变化的频率就是转子的涡动频率。 转子横向自由振动与强迫旋转振动、涡动叠加产生复杂 振动使摩擦振动具有典型的非线性特征。碰摩特征既有 低频成份，也包含2x，3x等高次谐波分量及分数谐波振 动。转子在超过临界转速时，如果发生整周连续接触摩 擦，将会产生一个很强的摩擦切向力，可引起转子的完 全失稳，这时转子的振动响应中具有振幅很大的次谐波 成份。除此之外，还出现基频与谐波频率之间的和差频 率，这些取决于转子自身的固有频率。若转子进动方向 由正向涡动变为向涡动，则表明转子发生了连续接触摩 擦。
动静碰摩的实验研究
在转子模拟实验台进行接触碰摩，实验台如图所示。
键相 轴振
轴承
轮
瓦振
轴振
盘 轴承座 联轴节
轮盘
电动机
联轴节
底
座
电涡流传感器、速度传感器 208P DAIU
前置器
前置处理板
终端与输出设备
碰摩故障的实验现象
轴心轨迹
波形图
Amplitude (um)
1.6
1x
1.2
Speed=3845rpm
其他各轴振波形存在不同程度的削波
现场记录的现象 - II：
停机检查，短轴DC，DH两部分靠油档处，沿 周向1/3处磨有1-2mm的深沟，被磨处金属法 兰硬度下降。短轴两侧油挡全周磨损，3，4 轴承钨金右侧有较大的摩擦痕迹。
2950r/min时振动频谱图。出现明显的分数谐波1/2x、 3/2x、5/2x、7/2x分量以及3x，4x等分量。
现象分析：
在轻摩擦时除出现2x，3x等倍频分量外，还 出现了大量的低频成份。
随 着 碰 摩 的 加 剧 ， 摩 擦 力 的 作 用 占 主 要 成 份，大量的低频减少，
重碰摩时出现了n/2x分量，（n=1,3,5,7…） 以及2x，3x等高次谐波，
波形发生单边波峰“削波”。 频谱中的分数 谐波属非线性范畴，揭示出碰摩故障具有丰 富的非线性现象。
并网后20分1瓦45微米，2瓦87微米。进行刚度测 试，测量两个接合面振动小于3微米，说明接合良 好，但振动继续增大。
带负荷和不带负荷振动呈线性关系
随着时间的推移，振动有增大的趋势。
由于振动过大，打闸停机，降速过程中，出现强 烈振动，临界转速下振动1瓦110微米，2瓦200微 米；
推断转子产生热弯曲，停机后5分钟2瓦振动从20 丝降到5丝，1小时后振动消失，振幅降到2丝。
So, what’re the conclusions?
碰摩故障的判据
碰摩演化过程中，低频分量的出现是产生碰摩的 必要条件，特别是早期都伴有丰富的低频。
随着碰摩的发展，高频分量逐渐增大，出现>6x 的高频分量。
碰摩故障发展严重时，观察到分数谐波以及时域 波形单边“削波”，可以使碰摩更容易判断。