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第一章 振动学基础知识 1

一、机械振动 1

1.什么是振动？ 1

2.什么是机械振动，其形态用什么描述？ 1

3.机械振动有哪些分类？ 1

4.什么是简谐振动及其表示方法？ 1

5.什么是周期振动及其表示方法？ 2

6.什么是非周期振动？ 2

7.什么是随机振动？ 2

8.什么是稳态振动？ 2

9.什么是瞬态振动？ 2

10.什么是自由振动？ 2

11.什么是受迫振动？ 3

12.什么是自激振动？ 3

13.自由振动、自激振动、受迫振动有什么区别？ 3

14.什么是弯曲振动？有什么特征？ 3

15.什么是纵向振动？有什么特征？ 3

16.什么是扭转振动？有什么特征？ 3

17.什么是挠曲振动？有什么特征？ 3

18.什么是振荡？ 3

19.什么是涡动？有什么特点？ 4

20.什么是油膜振荡？ 4

21.什么是颤振？ 4

22.什么是线性振动？ 4

23.什么是非线性振动？ 4

24.什么是绝对振动？ 4

25.什么是相对振动？ 4

26.什么是通频振动值？ 4

27.什么是基频振动值？ 5

28.什么是二倍频振动值？ 5

29.什么是半频振动值？ 5

30.什么是谐波振动？ 5

31.什么是次谐波振动？ 5

32.什么是拍振？ 5

33.什么是汽轮发电机组振动？ 5

34.什么是轴系扭振？ 5

35.什么是机械系统？ 6

36.什么是线性系统？ 6

37.什么是非线性系统？ 6

38.什么是惯性系统？ 6

39.什么是等效系统？ 6

40.什么是多自由度系统？ 6

41.什么是振动模态？ 6

42.什么是模态振型？ 6

43.什么是模态分析？ 6

44.什么是模态矩阵？有什么作用？ 7

45.什么是共振？ 7

46.什么是共振频率？ 7

47.什么是固有频率？由什么决定？ 7

48.什么是阻尼固有频率？ 7

49.什么是阻尼？分为几种？ 7

50.什么是线性阻尼？ 7

51.什么是非线性阻尼？ 7

52.怎样描述单自由度线性系统的运动方程？ 7

53.什么是刚度？ 8

54.什么是动刚度？ 8

55.振动量值与不平衡力和动刚度有什么关系？ 8

56.什么是基本周期？ 8

57.什么是频率？ 8

58.什么是角频率？ 8

59.什么是相位角？ 8

60.什么是相位角差？ 9

61.什么是振动量值？ 9

62.什么是峰值？ 9

63.什么是峰峰值？ 9

64.什么是有效值？ 9

65.峰峰值、单峰值、有效值有什么区别？ 9

66.什么是位移？ 9

67.什么是速度？ 9

68.什么是加速度？ 10

69.振动位移、速度、加速度有什么区别？ 10

70.振动位移与速度怎样换算？ 10

71.什么是振动烈度？ 11

二、转子与轴承 11

1.什么是转子？ 11

2.汽轮机转子结构形式有哪些？ 11

3.什么是轴颈？ 11

4.什么是轴颈中心线？ 11

5.什么是轴颈中心？ 12

6.什么是刚性转子？ 12

7.什么是挠性转子？ 12

8.什么是完全平衡的转子？ 12

9.什么是转子“热跑”试验？ 12

10.转子“热跑”能彻底消除转子热应力吗？ 12

11.什么是转子临界转速？ 12

12.转子的振动挠曲线是怎样随转速变化的？ 12

13.什么是汽轮发电机组轴系？ 13

14.什么是轴系稳定性？ 13

15.评价汽轮机转子稳定性的指标是什么？ 13

16.怎样分析汽轮机轴系振动特性？ 13

17.怎样分析转子的固有响应方程？ 14

18.可倾瓦、椭圆瓦轴承有什么特点？ 15

19.滑动轴承和滚动轴承有什么区别？ 16

20.汽轮机径向轴承中轴心轨迹是怎样的？ 16

21.动压滑动轴承静特性包括哪些？ 16

22.动压滑动轴承的动特性包括哪些？ 17

23.径向滑动轴承动压油膜是怎样形成的？ 17

24.评价轴承性能的主要指标是什么？ 17

25.轴承类型对轴承稳定性有什么影响？ 17

26.什么是挠性支承和刚性支承？ 18

三、不平衡与平衡 18

1.什么是质心？ 18

2.什么是重心？ 18

3.什么是重点？ 18

4.什么是高点？ 18

5.什么是滞后角？ 18

6.什么是节点？ 19

7.什么是激励？ 19

8.什么是响应？ 19

9.什么是主惯性轴？ 19

10.什么是不平衡？ 19

11.什么是不平衡质量？ 19

12.什么是不平衡量？ 19

13.转子的不平衡质量、不平衡量、不平衡力及振动间的关系？ 20

14.什么是不平衡相角？ 20

15.什么是不平衡矢量？ 20

16.什么是第n阶振型不平衡量？ 20

17.什么是等效第n阶振型不平衡量？ 20

18.什么是静不平衡？ 21

19.什么是偶不平衡？ 21

20.什么是动不平衡？ 21

21.什么是热致不平衡？ 21

22.什么是初始不平衡？ 21

23.什么是合成不平衡？ 21

24.什么是合成矩（偶）不平衡？ 21

25.什么是力？ 22

26.什么是惯性力？ 22

27.什么是恢复力？ 22

28.什么是转子轴向推力？ 22

29.什么是不平衡力？ 22

30.什么是不平衡力偶？ 22

31.什么是剩余不平衡？ 22

32.什么是不平衡度？ 22

33.什么是平衡品质等级？ 23

34.什么是平衡？ 23

35.什么是现场平衡？ 23

36.什么是精细平衡？ 23

37.什么是挠性转子高速平衡？动力平衡方程是指什么？ 23

38.什么是挠性转子低速平衡？ 24

39.什么是静平衡？ 24

40.什么是动平衡？ 24

41.什么是多面平衡？ 24

42.什么是振型平衡？ 24

43.什么是平衡转速？ 24

44.什么是工作转速？ 24

45.什么是临界速度？ 24

46.什么是平衡允差？ 24

47.校正（平衡）方法是什么？ 25

48.什么是测量平面？ 25

49.什么是校正平面？ 25

50.什么是试加质量（试重）？ 25

51.什么是校正质量（配重）？ 25

第二章 振动测量技术 26

一、传感器及测试系统 26

1.什么是传感器？有什么特点？ 26

2.什么是惯性传感器？有什么特点？ 26

3.什么是线性传感器？ 26

4.什么是位移传感器？可分为哪几种？ 26

5.什么是速度传感器？其原理和组成是什么？ 26

6.速度传感器有哪些作用？ 26

7.速度传感器安装时应注意什么？ 27

8.什么是加速度传感器？其原理和组成是什么？ 27

9.加速度传感器有哪些作用？ 27

10.什么是复合式传感器？ 27

11.复合式传感器有哪些作用？ 27

12.什么是光电传感器？由什么组成？ 28

13.光电式传感器安装应注意哪些？ 28

14.什么是电涡流传感器？由什么组成？ 28

15.电涡流传感器有哪些作用？ 28

16.电涡流传感器安装应注意什么？ 29

17.什么是前置器？ 30

18.什么是键相器？有什么用途？ 30

19.什么是数字滤波器？有什么用途？ 30

20.什么是跟踪滤波器？有什么用途？ 30

21.选用传感器应注意哪些事项？ 30

22.什么是传感器的灵敏度？ 31

23.什么是传感器幅值失真？ 31

24.什么是传感器频率失真？ 31

25.什么是传感器相位失真？ 31

26.振动仪表有哪些测量误差？ 31

27.通频振动量值的测量误差是什么？ 31

28.什么是TSI系统，有哪些作用？ 32

29.什么是TDM系统，有哪些作用？ 32

二、信号处理 32

1.什么是采样频率？ 32

2.什么是采样速率？ 32

3.什么是采样周期？ 32

4.什么是傅里叶级数？ 32

5.什么是傅里叶变换？ 33

6.什么是波德图，有哪些用途？ 34

7.什么是极坐标图，有哪些用途？ 35

8.什么是轴心位置图，有哪些用途？ 35

9.什么是轴心轨迹图，有哪些用途？ 36

10.什么是频谱图，有哪些用途？ 37

11.什么是瀑布图（级联图），有哪些用途？ 37

12.什么是趋势图，有哪些用途？ 38

第三章 振动评定标准 39

一、标准制定原则 39

1.振动标准有哪些？ 39

2.振动标准有什么作用？ 39

3.振动标准制定的依据是什么？ 39

4.我国汽轮发电机组轴承座振动标准制定的历程？ 40

5.我国汽轮发电机组轴振动标准制定的历程？ 41

6.轴承座振动标准（GB/T 6075.2）适用范围是什么？ 42

7.轴振动标准（GB/T 11348.2）适用范围是什么？ 43

8.轴承座振动评价准则是什么？ 43

9.轴振动评价准则是什么？ 44

10.振动评定标准划分几个区域，含义是什么？ 45

11.什么是振动基线值，怎样确定？ 45

二、标准的使用 45

1.怎样设置汽轮机振动保护逻辑方式？ 45

2.怎样设置汽轮机振动保护定值？ 46

3.怎样整定轴承座振动报警值？ 47

4.怎样整定轴振动区域边界值？ 47

5.振动标准中，轴承座振动推荐值是多少？ 48

6.振动标准中，轴振动推荐值是多少？ 48

7.执行标准时，振动值越小越好吗？ 48

8.用振动量值与振动烈度评价轴承座振动状态有什么区别？ 49

9.原电力部制定的轴承座振动标准有什么缺点？ 49

10.轴振能替代轴承座振动吗？ 50

11.轴承座三个方向振动的允许值一样吗？ 50

第四章 振动故障特征及诊断 51

一、故障诊断 51

1.什么是动静碰磨振动，产生的机理？ 51

2.动静碰磨振动怎样诊断？ 51

3.消除动静碰磨振动有哪些对策？ 52

4.什么是轴承自激振动，产生的机理是什么？ 53

5.轴承自激振动有哪些特点？ 53

6.轴承自激振动怎样诊断？ 54

7.消除油膜涡动或油膜振荡的轴承自激振动有哪些对策？ 54

8.什么是汽流激振，产生的机理？ 55

9.汽流激振怎样诊断？ 56

10.消除汽流激振有哪些对策？ 56

11.汽流激振与油膜振荡及油膜涡动有什么区别？ 57

12.汽轮机转子存在热弯曲怎样诊断？ 57

13.汽轮机转子存在热弯曲有哪些原因？ 58

14.发电机转子存在热弯曲怎样诊断？ 58

15.发电机转子存在热弯曲有哪些原因？ 59

16.转子中心孔进油怎样诊断？ 60

17.联轴器螺栓松动怎样诊断？ 60

18.转子质量不平衡怎样诊断？ 61

19.轴承座刚度不足怎样诊断？ 62

20.什么是联轴器不对中？ 62

21.什么是轴承不对中？ 62

22.什么是转子不对中？ 63

23.转子不对中对振动有什么影响？ 63

24.联轴器端面张口值及圆周差对轴承载荷有什么影响？ 63

25.运行中转子中心不正怎样诊断？ 64

26.汽缸膨胀不畅有哪些原因？ 64

27.汽缸膨胀不畅对振动影响怎样诊断？ 65

28.热弯曲、动静摩擦及膨胀不畅引发的振动有什么区别？ 65

29.结构振动怎样诊断？ 66

30.转子裂纹怎样诊断？ 66

31.高次谐波振动怎样诊断？ 67

32.分次谐波振动怎样诊断？ 67

33.随机振动怎样诊断？ 68

34.振动通频值与工频值相差大是什么原因？ 68

35.振动随转速升高而增大，带负荷后振动稍有降低是什么原因？ 68

36.正常运行时，机组振动突然增大是什么原因？ 69

37.振动与负荷无关，轴承振动大且不稳定是什么原因？ 69

38.振动与负荷有关，某一负荷下突然剧烈振动是什么原因？ 70

39.振动与汽轮机的热状态有关，机组振动大是什么原因？ 70

40.振动与凝汽器的真空有关，机组振动大是什么原因？ 70

41.备用机组在启动时，临界转速下降是什么原因？ 71

42.轴承座轴向振动大是什么原因？ 71

43.怎样识别动叶片脱落？ 71

44.叶片脱落怎样应急处理？ 72

45.叶片脱落与汽流激振、轴承自激和摩擦振动有什么区别？ 72

二、故障特征汇总 73

1.振动故障有哪些特征？ 73

2.典型振动故障怎样分类？ 74

3.振动故障与主要频率有什么关系？ 74

4.振动故障与升速、降速有什么关系？ 75

第五章 故障诊断及消除实例 77

一、动静碰磨故障 77

1.600MW空冷机组带负荷阶段轴封摩擦怎样诊断？ 77

2.350MW湿冷机组带负荷阶段油挡摩擦怎样诊断？ 78

3.330MW湿冷机组带负荷阶段轴封摩擦怎样诊断？ 80

4.300MW湿冷机组启动阶段油挡摩擦怎样诊断？ 82

5.135MW湿冷机组启动阶段汽封摩擦怎样诊断？ 82

二、动叶片脱落故障 84

1.800MW湿冷机组高压转子第2级叶片脱落怎样诊断？ 84

2.600MW空冷机组低压转子次末级叶片脱落怎样诊断？ 88

3.600MW空冷机组低压转子次末级叶片脱落怎样诊断？ 90

4.330MW湿冷机组中压末级叶片脱落怎样诊断？ 93

5.200MW湿冷机组低压转子反向第2级叶片脱落怎样诊断？ 95

三、转子弯曲故障 98

1.600MW湿冷机组发电机转子热弯曲怎样诊断？ 98

2.600MW空冷机组高中压转子热弯曲怎样诊断？ 100

3.600MW湿冷机组高中压转子热弯曲怎样诊断？ 103

4.300MW湿冷机组高中压转子热弯曲怎样诊断？ 105

四、转子中心不对中故障 107

1.600MW湿冷机组低发对轮不对中怎样诊断？ 107

2.200MW湿冷机组低发对轮不对中怎样诊断？ 110

3.135MW湿冷机组低发对轮销孔偏斜怎样诊断？ 116

五、转子汽流激振及轴承自激振动 119

1.1000MW湿冷机组高压转子汽流激振怎样诊断？ 119

2.600MW空冷机组高压转子汽流激振怎样诊断？ 122

3.300MW空冷机组高压转子汽流激振怎样诊断？ 124

4.325MW湿冷机组发电机轴承自激振动怎样诊断？ 127

六、轴承及轴承座故障 129

1.800MW湿冷机组励磁机轴承球面接触差、间隙超标怎样诊断？ 129

2.350MW湿冷机组低压轴承磨损怎样诊断？ 131

3.12MW湿冷机组轴承座台板与基础接触差怎样诊断？ 133

七、其他振动故障 135

1.600MW超超临界发电机集电环转子对轮裂纹怎样诊断？ 135

2.给水泵高压头、低流量时的振动怎样诊断？ 138

第六章 运行机组的振动预防与控制 141

一、“二十五项重点要求”部分解读 141

1.什么是“二十五项重点要求”？ 141

2.为什么规定启动前大轴晃度不超过原始值的±0.02mm？ 141

3.为什么规定启动前高压内缸上下缸温差不超过35℃，外缸不超过50℃？ 142

4.为什么机组启动前连续盘车时间应执行制造商的有关规定？ 144

5.为什么规定启动或低负荷运行时，不能投入再热蒸汽减温器喷水？ 144

6.为什么规定在中速暖机之前，轴承振动超过0.03mm，应立即打闸停机？ 145

7.为什么规定运行中新汽温度在10min内突然下降50℃，打闸停机？ 145

8.为什么规定疏水系统应保证疏水畅通？ 145

9.为什么规定高、低压轴封应分别供汽？ 146

二、运行中的振动控制 146

1.机组振动有哪些危害？ 146

2.轴相对振动量值大小程度怎样评价？ 147

3.运行中机组振动大应如何处理？ 147

4.新汽温度两侧温差过大对振动有什么影响？ 147

5.新汽温度过高对振动有什么影响？ 147

6.新汽温度骤然降低对振动有什么影响？ 148

7.轴承润滑油温对振动有什么影响？ 148

8.真空变化对振动有什么影响？ 148

9.高压调速汽门开度对振动有什么影响？ 149

10.低压轴封供汽温度波动大对振动有什么影响？ 149

11.低压缸喷水对振动有什么影响？ 149

12.汽缸各部件温差大对振动有什么影响？ 149

13.胀差对振动有什么影响？ 149

14.汽缸膨胀不均匀对振动有什么影响？ 150

15.汽缸疏水对振动有什么影响？ 150

16.汽缸进水对振动有什么影响？ 150

17.发电机励磁电流对振动有什么影响？ 151

18.发电机冷却介质温度对振动有什么影响？ 152

19.什么是偏摆（轴晃度）？ 152

20.什么是偏心？ 152

21.什么是偏心率（偏心度）？ 152

22.就地测量轴晃度与CRT画面显示偏心率有什么区别？ 153

23.怎样比较轴晃度值大小？ 153

24.通过轴晃度值大小，怎样计算转子弯曲量？ 153

25.机组升速和加负荷过程中，为什么要重点监视机组振动？ 154

26.机组启动时，暖机转速要避开临界转速多少合适？ 154

27.影响转子临界转速有哪些因素？ 154

28.机组临界转速现场怎样测量确定，应注意什么？ 155

29.单转子、轴系及实测的临界转速有什么区别？ 155

30.启停过程中，为什么一根转子会有几个峰值？ 156

31.X、Y方向轴振偏差大的原因是什么？ 157

32.机组轴振动超过报警值，怎样应对？ 157

33.启动时机组过临界振动大，怎样应对？ 158

34.汽轮机转子发生径向摩擦后，转子为什么会弯曲？ 158

35.机组启动中发生摩擦振动怎样消除？ 159

36.怎样预防叶片损坏事故发生？ 159

37.怎样预防大轴弯曲事故发生？ 160

38.怎样预防汽缸进水事故发生？ 161

第七章 现场动平衡技术 162

一、动平衡基本知识 162

1.什么是转子的平衡？有什么作用？ 162

2.制造厂怎样进行转子动平衡？ 162

3.动平衡机软支承和硬支承有什么差别？ 163

4.制造厂平衡合格的转子，为什么现场还需要平衡？ 163

5.什么是现场轴系动平衡，有什么目的？ 163

6.现场动平衡受哪些条件限制？ 163

7.现场动平衡能解决所有的振动问题吗？ 164

8.转子平衡后能消除什么频率下的振动？ 164

9.实际上转子能达到完全平衡吗？ 164

10.现场高速动平衡基本步骤是什么？ 164

11.现场高速动平衡过程中应注意什么？ 165

12.怎样判断不平衡质量的位置和形式？ 165

13.转子上存在的不平衡质量是怎样分布的？ 166

14.刚性和挠性转子平衡有什么不同？ 166

15.平衡挠性转子有什么要求？ 166

16.挠性转子的平衡特性是什么？ 167

17.什么是对称、反对称振动分量，怎样计算？ 167

18.振动同相就对称加重，反相就反对称加重吗？ 167

19.高速动平衡最佳校正平面怎样选择？ 168

20.支承特性不同，挠性转子的主振型有什么区别？ 168

21.挠性转子的不平衡响应大小取决于什么？ 169

22.用什么来表征转子平衡状况的好坏？ 169

23.怎样确定刚性转子平衡品质？ 169

24.怎样确定挠性转子平衡品质？ 169

25.转子平衡品质有几种评定方法？ 169

26.怎样计算许用不平衡量？ 169

27.怎样计算许用不平衡度？ 170

28.平衡计算用的图解法是什么方法？ 170

29.怎样用图解法进行平衡计算？ 170

30.分析加重后的平衡效果有什么作用？ 171

31.加重准确时，振动有什么变化？ 171

32.加重准确性差时，振动有什么变化？ 172

33.加重偏小时，振动有什么变化？ 172

34.加重偏大时，振动有什么变化？ 172

35.加重方向错误时，振动有什么变化？ 172

36.加重方向不准确时，振动有什么变化？ 173

37.挠性转子平衡的方法有哪些？ 173

38.什么是影响系数法？ 173

39.什么是最小二乘的影响系数法？ 174

40.影响系数法平衡柔性转子应注意什么？ 175

41.什么是振型平衡法？ 176

42.振型平衡法和影响系数法平衡有什么区别？ 177

43.怎样用影响系数法平衡单平面单测点振动？ 177

44.怎样用影响系数法平衡单平面多测点的振动？ 178

45.怎样用影响系数法平衡多平面多测点振动？ 179

46.怎样利用影响系数法和谐分量法相结合进行动平衡？ 180

47.振动相位测量原理是什么？ 181

48.键相器位置发生变化，相位怎样变化？ 181

49.键槽位置发生变化，相位怎样变化？ 181

50.振动探头位置发生变化，相位怎样变化？ 182

51.试加质量的方向用影响系数法怎样确定？ 182

52.试加质量的方向用机械滞后角法怎样确定？ 182

53.怎样选择机械滞后角？ 183

54.键槽位置发生变化，影响系数相位怎样变化？ 184

55.键相器位置发生变化，影响系数相位怎样变化？ 184

56.振动探头位置发生变化，影响系数相位怎样变化？ 184

57.影响系数相位与机械滞后角有什么关系？ 185

58.试加质量如何确定？ 185

59.校正质量怎样确定，如何调整加重角度？ 185

60.安装平衡块时应注意些什么？ 186

61.振动的表示方法是什么，单位有哪些？ 187

二、动平衡实例 187

1.怎样进行1000MW机组转子现场动平衡？ 187

2.怎样进行800MW机组转子现场动平衡？ 189

3.怎样进行600MW机组转子现场动平衡？ 193

4.怎样进行300MW机组转子现场动平衡？ 195

5.怎样进行200MW机组转子现场动平衡？ 196

6.怎样进行135MW机组转子现场动平衡？ 198

附件A 防止电力生产事故的二十五项重点要求（防止汽轮机、燃气轮机事故） 200

附件B GB/T 6075.2—2012机械振动 在非旋转部件上测量评价机器的振动第2部分：50MW以上，额定转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机 209

附件C GB/T 11348.2—2012机械振动 在旋转轴上测量评价机器的振动第2部分：功率大于50MW，额定工作转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机 219

参考文献 228