机组轴位移振动基础知识【精选】
振动和振动测试的基础知识
单自由度系统的强迫振
响 应
动
幅
值
幅频特性
响 应
激励频率
衡，轴内应力等）
• 测量设备可靠性高
• 界限值不通用
• 测量设备（特别是传感器）可靠
性低
环境影响 • 测量结果受周围环境的影响小 • 测量结果受周围环境的影响大
应用场合 • 监测机械的所有各种振动
• 能得到更详细的关于转子的振动 信息，可作高精度现场平衡数据
第32页/共47页
旋转机械振动的
• 基基频是频转分速量频的率。幅值和相位的测 量
• 发生了油膜振荡。
第46页/共47页
感谢您的观看。
第47页/共47页
测量非转动部件的绝对振 动的加速度。 适应高频振动和瞬态振动 的测量。 传感器质量小，可测很高 振级。 现场测量要注意电磁场、 声场和接地回路的干扰。
第25页/共47页
压电加速度传感器的典型结
构
晶体片
三角柱
预压簧片
预紧环
质量块
晶体片
出线口
出线口
三角剪切型 型
底座
第26页/共47页
中心压缩
涡流位移传感器
• 本图表明在升、 降速过程中振动 频谱的变化。
• 第三坐标也可是 时间、工艺参数 等。
第42页/共47页
三维频谱图 （谱阵图）
本图的第三个坐标是时间(日期)，反映频谱的趋
势。
第43页/共47页
坎贝尔(Campber)图
振动基础知识
振动基础知识精心整理基本概念和基础知识一、常见的工程物理量力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等（一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。
物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构施加力，激发结构的某些特性，便（四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。
质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。
质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始减速运动。
振动速度的单位是用mm/s来表示。
（五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2或g来表示。
由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。
（六）转速：旋转机械的转动速度（七）简谐振动及振动三要素振动是一种运动形式――往复运动d＝Dsin（2πt/T＋Φ）DTfω和fωf将式（d振动三要素：振幅D、频率f和相位Φ（八）、表示振动的参数：位移、速度、加速度振动位移：d=Dsin tDπ)振动速度：v=Dωcosωt=Vsin(ωt+2V=Dω振动加速度：a=-Dω2sinωt=Asin(ωt+π)A＝-Dω2（九）振动三要素在工程振动中的意义1、振幅○振幅～物体动态运动或振动的幅度。
★振幅是振动强度和能量水平的标志，是评价机器运转状态优劣的主要指标。
即“有没有问题看振幅”。
○峰峰值、单峰值、有效值振幅的量值可以表示为峰峰值（pp）、单峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。
峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰与负峰之间的差值；单峰值是正峰或负峰的最大值；有效值即均方根值。
○振动位移、振动速度、振动加速度振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分进行换算。
在振动测量中，除特别注明外，习惯上：○振动位移的量值为峰峰值，单位是微米[μm]或毫米[mm]；○振动速度的量值为有效值（均方根值），单位是毫米/秒[mm/s]；○振动加速度的量值是单峰值，单位是米/秒平方[m/s2]或重力加速度[g]，1[g]=9.81[m/s2]。
第一节 轴振动和轴位移
第一节轴振动和轴位移1总则1.1主题内容与适用范围1.1.1本规程规定转机的轴振动与轴位移监测仪表的维护检修要求。
1.1.2 本规程适用于本特利公司(Bently-Nevada)7200、3300系列探头直径为5mm、8mm、11 mm、14 mm非接触趋近电涡流式轴振动和轴位移监测仪表和3500监测系统。
其它系列非接触趋近电涡流式仪表可参照执行。
1.2 编写修订依据美国石油学院炼油系1986年6月 API标准670第二版《振动、轴向位置和轴承温度监测系统》。
《3500/40位移监测器模块》《3500/20框架接口模快》本特利公司产品操作和维修手册中国石化总公司《工程建设施工标准规范汇编》 (第六分册)。
2 3300系列2.1 概述2.1.1系统组成本特利3300及7200系列仪表是由趋近式探头、延伸电缆、前置器（振荡—解调器）、信号电缆、监测器所组成的系统，见图6-1-1。
2.1.2 工作原理仪表测量采用趋近电涡流原理。
探头由通有高频信号的线圈构成，被测轴金属表面与探头相对位置变化时，形成的电涡流大小改变，使探头内高频信号能量损失大小变化，这个变化信号通过前置器转换成与位置变化相对应的电压信号送到监测器显示或报警。
2.2 技术标准轴振动通道的灵敏度为7.874V／mm,在2mm的工作范围内,误差不大于±5%。
轴位移通道的灵敏度为7.874V／mm,在2mm的工作范围内，非线性偏差不大于25.4μm。
在下列的允许工作温度范围内，温度变化影响的最大附加误差不大于仪表使用范围的5%。
工作温度范围：探头和延伸电缆 -34～177℃；前置器 -34～66℃；监测器和电源 -29～66℃。
图6-1-1 3300位移和振动检测系统组成图2.3 检查校验2.3.1 检查项目2.3.1.1探头及组成电缆组件完整无损，接头无氧化锈蚀，端部的保护层不应有碰伤或剥落的痕迹，紧固件齐全好用，接线盒无损坏。
2.3.1.2 延伸电缆完整、无短路、无开路、接头无氧化锈蚀，保护层无破损。
轴位移基础知识点
1、什么是轴向位移？轴向位移变化有什么危害？气压机与汽轮机在运转中，转子沿着主轴方向的窜动称为轴向位移。
机组的轴向位移应保持在允许范围内，一般为0.8～1.0mm，超过这个数值就会引起动静部分发生摩擦碰撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲，隔板和叶轮碎裂，汽轮机大批叶片折断等。
转子轴向位移（也被成为窜轴）这一指标主要是用以监督推力承轴的工作状况。
汽轮机运行中，汽流在其通道中流动时所产生的轴向推力是由推力承轴来承担的，并由它来保持转子和汽缸的相对轴向位置。
不同负荷下轴向推力的大小是不同的，推力承轴在受压时产生的弹性变形也相应变化，所以运行中应该将位移数值和准值作比较，借以查明机组运行是否正常。
作用在汽轮机转子的轴向推力，是由推力承轴来承受的，推力承轴承受转子的轴向推力并维持汽轮机通流部分正常的动静轴向间隙。
轴向推力的变化将影响推力承轴工况的变化，进而会影响到汽轮机动静轴向间隙。
从汽轮机安全运行的角度看来，动静轴向间隙是不允许由过大的变化的，所以通常均在推力承轴部位装设汽轮机转子轴向位移监测装置，以保证汽轮机组的安全工作。
推力承轴，包括承轴座架、瓦架、油膜，并非绝对刚性，也就是说在轴向推力用下会产生一定程度的弹性位移。
如果汽轮机轴向推力过大，超过了推力承轴允许的负载限度，则会导致推力承轴的损坏，较常见到的就是推力瓦磨损和烧毁，此时推力承轴将不能保持机组动静之间的正常轴向间隙，从而将导致动静碰磨，严重时还会造成更大的设备损坏事故。
轴向位移保护装置是用来检测汽轮机转子和静子之间相对位移，它根据推力轴承承载能力和流通部分间隙规定了报警值和停机值，当轴向位移骤增值超过规定值时，轴向位移保护装置能自动报警和自动停机，防止轴向位移增大时汽轮机受到损伤。
轴向位移为正值时，大轴向发电机方向移，若此时汽缸膨胀远小于轴的膨胀,差胀不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，差胀与轴向位移不发生变化。
机组启停过程中及蒸汽参数变化时，差胀将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。
机组轴位移振动基础知识【精选】
准电缆
一、3300电涡流传感器系统组成
E: 批准机构 选项： 0 0 不要求 0 5 多许可协议 0 0 =不需要在危险区域使用
注：探头电缆使用CableLoc™专利设计安全地连接到探头 端部，能承受330 牛（75 磅）的拉力。
机组轴位移、轴振动 传感器基础知识
仪表组：卢诚
2019/9/12
概述
石化行业对蒸汽透平、风机、压缩机、齿轮箱、大型泵 等大型旋转机械轴的进行在线监测包括径向振动、轴向位 移、键相、转速、胀差、偏心等。为什么要对大型旋转机 械轴进行监测？例如催化裂化装置中的能量回收三机组 ( 主风机一烟气轮机一电机)、气压机等。如果这些设备运行 不正常就会引起重大事故，甚至影响整个工厂的正常生产 ，为了确保这些设备安全平稳运行，就必须实时监测其运 行状态。
一、3300电涡流传感器系统组成
D: 接头和电缆类型选项： 0 0 不装接头，标准电缆 0 1 带有接头保护器的微型同轴CableLoc™ 接头,标
准电缆 0 2 微型同轴 CableLoc™ 接头,标准电缆 1 0 不装接头, FluidLoc®电缆 1 1 带有接头保护器的微型同轴CableLoc™ 接头,
供电电压灵敏度： 当输入供电电压每变化1伏时，输出电压 的变化小于 2mV。
输出阻抗： 50Ω
一、3300电涡流传感器系统组成
前置器被安装在金属盒子里。有以下功能： ●通过振荡器电路生成无线电频率信号（RF）。 ●通过调制解调器电路从RF信号中提取有用的数据。
前置变送器需要从电压VT端和公共COM端输入-17.5Vdc到 -26.Vdc直流电压信号。本特利内华达系统提供-24Vdc直流 电压信号。
机械振动故障诊断基本知识第一章振动基本概念
4、简谐振动系统的自振频率
4、简谐振动系统的自振频率
5、振动的合成与分解
5、振动的合成与分解
5、振动的合成与分解
振动基本概念
（1）周期 一个质点或物体相对于某一个基准作往复运动，经过一个时间间隔后，运动 又精准地重复，这种振动称为周期运动。这时间间隔为T （2）频率 单位时间1s内振动的周期数称为频率f，它为周期的倒数，单位为1/s或Hz
f=1/T
（3）圆频率或角频率 单位时间振动的角度表示的振动频率称为圆频率或角频率，符号为ω。相 当于1s内转过的弧度值（rad），ω=2πf，圆频率的单位为rad/s。 在某一瞬间，物体相对于基准位置之间的角度称为相角∮，当时间t=0，的 相位角度称为初始相角。
2、振动位移，速，速度和加速度之间所表达的振动关系
振动位移，速度和加速度之间所表达的振动关系 同理，位移滞后速度90度；速度滞后加速度90度；
3、振动波形的峰值，峰峰值，有效值和平均值
3、振动波形的峰值，峰峰值，有效值和平均值
3、振动波形的峰值，峰峰值，有效值和平均值
第一章机械振动故障诊断基本知识
目录
一、振动基本概念 1、周期振动与简谐振动 2、振动位移，速度和加速度 3、振动波形的峰值，峰峰值， 有效值和平均值 4、简谐振动系统的自振频率 5、振动的合成与分解
振动基本概念
1、周期振动与简谐振动 一个质点或物体相对于某一个基准作往复运动，经过一个时间间隔后，运动 又精准地重复，这种振动称为周期运动。
振动基础知识
基本概念和基础知识一、常见的工程物理量力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等（一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。
物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构施加力，激发结构的某些特性，便于测试了解其结构特性，如模态试验用的力锤。
（二）应力应变：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。
在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。
在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。
（三）振动位移：位移就是质量块运动的总的距离，也就是说当质量块振动时，位移就是质量块上、下运动有多远。
位移的单位可以用µm 表示。
进一步可以从振动位移的时间波形推出振动的速度和加速度值。
可以是静态位移，可以是动态位移。
通常我们测试的都是动态位移量。
有角位移、线位移等。
（四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。
质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。
质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始减速运动。
振动速度的单位是用mm/s来表示。
（五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2 或g来表示。
由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。
（六）转速：旋转机械的转动速度（七）简谐振动及振动三要素振动是一种运动形式――往复运动d＝Dsin（2πt/T＋Φ）D――振动的最大值，称为振幅T――振动周期，完成一次全振动所需要的时间f――单位时间内振动的次数,即周期的倒数为振动频率，f ＝1/T （Hz）(1)频率f 又可用角频率来表示，即ω＝2π/T （rad/s）ω和f的关系为ω＝2πf （rad/s）(2)f ＝ω/2π（Hz）(3)将式（1）、（2）、（3）代入式可得d ＝D sin（ωt＋Φ）＝Dsin（2πft＋Φ）可以用正玄或余玄函数描述的振动过程称之为简谐振动振动三要素：振幅D、频率f和相位Φ（八）、表示振动的参数：位移、速度、加速度振动位移： d = DsinωtDπ)振动速度：v = Dωcosωt =Vsin(ωt +2V= Dω振动加速度：a = -Dω2sinωt =Asin(ωt +π)A＝-Dω2（九）振动三要素在工程振动中的意义1、振幅○振幅～物体动态运动或振动的幅度。
振动基础知识
1振动的危害1.1动静部分发生摩擦解释：由于汽轮机单机容量的增加以及对效率的追求，动静部分特别是径向间隙很小（一般为2-5mm），过大的振动极易造成动静部分摩擦从而造成灾难性的后果，如果摩擦发生在转轴的汽封处，将会造成转子的热弯曲引起振动的进一步增加，形成恶性循环引起转子的永久性弯曲。
1.2加速某些部件的磨损和产生偏摩解释：因振动产生不均匀的磨损，主要有轴颈、轴承、活动试联轴器、发电机滑环、励磁整流子以及静止部分的滑销系统。
振动之所以使这些部件产生不均匀的磨损，主要是动静部件或二个部件之间存在差别振动，同时，轴颈的回转中心不在轴瓦的中心，回转轨迹有一定的偏心度（以后会看到，这个偏心是轴承不产生油膜震荡的条件），周期性的作用力常常偏向某一方向，这是造成偏摩的根本原因。
1.3动静部分的疲劳损坏解释：刚体的振动具有一定的能量，振动的强度越大、振动的能量越大，由此使某些部件产生过大的动应力导致疲劳损坏并造成事故的进一步扩大。
在现场，由振动使零件发生疲劳损坏的主要有轴瓦乌金碎裂，这是由于转轴和轴承之间的差别振动太大（对于一般落地试轴承，轴颈的振动强度是轴承的5-10倍）1.4某些紧固件的断裂和松弛解释：过大的振动使轴承座紧固螺栓断裂和某些零件的松脱，丧失原有的功能，甚至浇筑的基础松动，最典型的事例是日本海南电厂的600MW机组，在启动过程中发生强烈振动最后导致51米长的轴系中断17处，国内也有类似事件，主要是国产200MW机组因调速系统故障引起机组的强烈振动导致轴系断裂，轴承座飞出。
1.5机组经济性降低解释：一般的振动最先使转子的轴封处发生摩擦，导致汽封间隙的扩大（几乎在每台汽轮机上发生，燃气轮机也不例外）使机组的漏汽量增加，经济性降低。
1.6直接或间接造成事故解释：过大的振动使汽轮机危急保安器或机组其他保护仪表的正常工作受到直接的影响，国产200MW机组就发生过因振动导致危急保安器误动的事例。
另一方面，振动产生的噪音对运行人员的身心健康造成危害。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
X = 2 3/8-24 UNF 螺纹, 铠装
X = 3 M10 x 1 螺纹, 非铠装
X = 4 M10 x 1 螺纹, 铠装
X = 5 3/8-24 UNF 螺纹, 反装探头
X = 6 M10 x 1 螺纹, 反装探头
一、3300电涡流传感器系统组成
3300 XL 8 mm 探头， 还有330141（2）无螺纹壳体，1 非铠装 2 铠装 33019X 大温度范围（ETR） 电涡流探头 这里的X和上面代码一样，X = 7（8）无螺纹壳体， 7 非铠装 8 铠装
3300 XL 8mm 探头示意图
一、3300电涡流传感器系统组成
探头直流阻抗（额定）（RPROBE）表：
探头长度
0.5 1.0 1.5 2.0 5.0 9.0
从中心导体到 外部导体的阻抗 (RPROBE)(ohms)
7.45±0.50 7.59±0.50
7.73±0.50
7.88±0.50
8.73±0.70
供电电压灵敏度： 当输入供电电压每变化1伏时，输出电压 的变化小于 2mV。
输出阻抗： 50Ω
一、3300电涡流传感器系统组成
前置器被安装在金属盒子里。有以下功能： ●通过振荡器电路生成无线电频率信号（RF）。 ●通过调制解调器电路从RF信号中提取有用的数据。
前置变送器需要从电压VT端和公共COM端输入-17.5Vdc到 -26.Vdc直流电压信号。本特利内华达系统提供-24Vdc直流 电压信号。
机组轴位移、轴振动 传感器基础知识
仪表组：卢诚
2019/9/12
概述
石化行业对蒸汽透平、风机、压缩机、齿轮箱、大型泵 等大型旋转机械轴的进行在线监测包括径向振动、轴向位 移、键相、转速、胀差、偏心等。为什么要对大型旋转机 械轴进行监测？例如催化裂化装置中的能量回收三机组 ( 主风机一烟气轮机一电机)、气压机等。如果这些设备运行 不正常就会引起重大事故，甚至影响整个工厂的正常生产 ，为了确保这些设备安全平稳运行，就必须实时监测其运 行状态。
今天我主要就谈谈3300电涡流传感器系统的基础知识 ，分以下几个方面讲：
一、3300电涡流传感器系统组成 二、3300电涡流传感器工作原理 三、3300电涡流传感器的校验 四、3300电涡流传感器的安装 五、3300电涡流传感器的常见故障及处理方法
一、3300电涡流传感器系统组成
一、3300电涡流传感器系统组成
输入： 接收非接触式3300 系列5mm、 8mm 或3300 XL 8mm 电涡流探头和延伸电缆的信号。
电源： 无安全栅时要求17.5Vdc 至-26Vdc，电流最大为 12mA，有安全栅时要求－23V dc 至－26Vdc。当在高于－ 23.5V dc 电压下工作时 将导致线性范围减小。
33017X – 部件号 代表所用的探头为3300 XL 5 mm 探头 X = 1 1/4-28UNF 螺纹, 非铠装 X = 2 1/4-28UNF UNF 螺纹, 铠装 X = 3 M8 x 1 螺纹, 非铠装 X = 4 M8 x 1 螺纹, 铠装
一、3300电涡流传感器系统组成
3300 XL 8mm 传感器系统的每一个组件都是向后兼容的， 并且和其它的非XL 3300 系列的5mm和8mm 传感器系统组 件可互换。例如，当没有足够的空间安装8mm 探头时，通 常使用3300 5mm 探头来代替。
一、3300电涡流传感器系统组成
3300 探头和延伸电缆
一、3300电涡流传感器系统组成
轴位移（振动）监测保护系统示意图
一、3300电涡流传感器系统组成
3300位移（振动）传感器系ห้องสมุดไป่ตู้连接图
一、3300电涡流传感器系统组成
3300位移（振动）传感器系统的示意图
一、3300电涡流传感器系统组成
传感器系统 3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统由以下几部分组成： • 3300 XL 8mm 探头 • 3300 XL 延伸电缆 • 3300 XL 前置器 系统输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电
目前我厂使用到的在线监测包括径向振动、轴向位移、 键相器、转速等。而对于径向振动、轴向位移、键相器等 的监测主要是采用本特利公司3300/3500系统。
概述
本特利系统专门用于对大型旋转设备运行状态进行在 线监测保护。20世纪70年代，我厂开始使用本特利的的大 型旋转设备状态监测产品，7200系统目前已经更新淘汰， 3300系统现在也不多，我厂的主流是3500系统。而本特利 公司3300/3500系统所使用的传感器系统都是3300电涡流 传感器。
压信号。 它既能进行静态（位移）测量又能进行动态（振动）测量
，主要用于油膜轴承机械的振动和位移测量，以及键相位 和转速测量。 它能将一种物理量转化为另一种物理量，在前置器（也叫 前置变送器，我们还叫测隙仪）系统中，机械能被转化成 电能，这个系统中使用的转换设备被称为前置器。这种电 子设备被安装在金属盒子里。
一、3300电涡流传感器系统组成
前置器 3300 XL 前置器有紧凑的导轨安装和传统的面板安装两
种安装方式。当采用面板安装时，其安装孔位置与以前四 孔安装的3300 前置器相同。两种形式的安装基板均具有电 绝缘性，不需要独立的绝缘板。3300 XL 前置器抗无线电 干扰能力强，即使安装在玻璃纤维防护罩中，也不会受到 附近无线电信号的干扰。改进的RFI/EMI 抗辐射能力使它 不需要特殊的屏蔽导管或金属防护箱。
9.87±0.90
一、3300电涡流传感器系统组成
探头规格 33010X -（A）XX-（B）XX-（C）XX-（D）XX-（E）
XX 的选项描述
33010X – 部件号 代表所用的探头为3300 XL 8 mm 探头
X = 1 3/8-24 UNF 螺纹, 非铠装
3/8-24 UNF ？
A: 无螺纹长度 选项： 注：无螺纹长度必须比探头壳体小至少20mm（0.8英
寸）。订货时以10mm（0.1英寸）递增