引起機組振動的原因是多種多樣的，但是就一臺具體的機組而言，它的振動通常由一個主要故障引起。任何一種故障都有區(qū)別于其他故障的特征，這種區(qū)別有時是很細微的，往往需要從這種細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)是機組的振動特征，還需要廣泛收集相關(guān)資料，從中得到有價值的信息。

1.振動特征

（1）頻率

每一種故障的振動都有對應(yīng)的頻率。如：強迫振動（包括普通強迫振動和非定常強迫振動）是基頻（1X）；自激振動的頻率是半頻?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是高次諧波（2X、3X、4X…）或分諧波（?X、?X，?X…）；發(fā)電機截面不對稱或電磁振動為倍頻（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）基頻振動的振幅和相位

基頻包括振幅和相位兩個要素。任何一個要素變化都意味著振動的變化。

（3）振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

有些故障的診斷需要觀察振動與轉(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。以時間為縱坐標，以振動和其他相關(guān)參數(shù)為橫坐標，就可構(gòu)成一張趨勢圖，由趨勢圖可以分析振動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）機組結(jié)構(gòu)

許多振動與機組的結(jié)構(gòu)特點有關(guān)。在處理一臺機組的振動之前，首先要對它的結(jié)構(gòu)有個初步的了解。

（2）運行情況

許多故障是由運行過程造成的，故在分析問題時經(jīng)常需要了解當時的運行狀況，查閱運行記錄。如果能夠從計算機系統(tǒng)調(diào)出當時的各種參數(shù)，對故障診斷就更有幫助了。

（3）檢修情況

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

（4）同型機組信息

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

02 故障機理

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

以摩擦振動為例，主要有兩種流傳廣泛的觀點：

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

（2）由于振動高點與不平衡存在滯后，摩擦振動的相位是旋轉(zhuǎn)的。

但是大量的實際測試表明，摩擦振動的頻譜與一般的不平衡振動并無區(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)作為診斷摩擦振動的必要條件，必然會出現(xiàn)錯誤判斷。

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。它可以分為三個方面：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)別強迫振動和自激振動。但是由于機組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，趨勢特征是振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，或者振動與時間的關(guān)系；而相關(guān)特征是指振動與各種運行參數(shù)的關(guān)系。

在提取故障特征時需要遵循以下原則：

（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。相對而言，第一個特征是主要的，第二個特征是次要的，因為它不是必然具備的特征。次要特征并非沒有價值，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）便于識別

上述轉(zhuǎn)子裂紋的第一個特征容易識別，一般電廠人員都可以掌握。但是第二個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微的，必須了解這種細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、動靜摩擦、熱彎曲、膨脹不暢是機組最容易發(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，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

對一臺機組振動特性的完整分析，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?shù)呐嘤?xùn)和實踐，對于一般電廠來說達到這樣的要求比較困難。機組的振動監(jiān)測裝置測量的都是通頻值。計算機系統(tǒng)可以存儲振動數(shù)據(jù)和其他運行參數(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)小時甚至更短）。由于趨勢圖可以從機組的計算機系統(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。

通頻振動是各種諧波分量的合成，任何一種分量的變化都會在通頻振幅上反映出來。例如：若1X的振動增大20μm，通頻振幅也會增大20μm左右；若?X振動發(fā)生突變，通頻振動也會突變。振動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得到同樣的反映。也就是說，通頻振動的趨勢與其中一種分量的趨勢是一致的。只要對這種趨勢特征和相關(guān)特征進行分析，就可以對許多故障作出大體的判斷。判斷原則如下：

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

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

（3）非定常強迫振動是不穩(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過程，振幅的變化也有一個過程（若干分鐘、幾十分鐘、甚至數(shù)小時）。所以若振動屬于緩慢變化，一般屬于非定常強迫振動。具體是何種故障，可以按照非定常強迫振動中不同故障的趨勢特征進行分析。

（4）自激振動的趨勢特征有：（a）自激振動的振幅呈突變，一般幾秒、十幾秒鐘就可以達到很高的水平。從趨勢圖觀察，振動突變時幾乎呈90°。（b）振動讀數(shù)在不斷跳動，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)場處理振動的方法有三種：①運行；②平衡；③轉(zhuǎn)入檢修。

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

1.運行

機組的振動有相當一部分與運行有關(guān)，例如暖機不充分、汽缸進水、熱蒸汽或冷空氣進入汽缸、油溫低等，都可以引起振動。絕大部分動靜摩擦和膨脹不暢的問題可以通過一個階段的運行自行消失。發(fā)電機轉(zhuǎn)子的熱彎曲可以通過降低無功負荷得到改善。

2.平衡

機組的大部分振動是由不平衡引起的。當機組存在振動問題且通過運行調(diào)整無法解決時，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)。這里任何一項的工作量都非常大，因此在采取以上措施時必須慎之又慎。

在對振動原因尚不清楚的情況下不要急于進行檢修，因為這樣做不但費工費時，而且成功的可能性很小。本篇中的振動值，凡未特別標明者，均采用以下單位：通頻振幅的單位為微米（μm）；基頻振動的單位為微米∠度（μm∠°）。對于軸承座振動：┻表示垂直方向；→表示水平方向；☉表示軸向。