1、轉子振動

一般來說，轉子的振動可表示為：

振動=力/動剛度 

該等式說明轉子的振動幅值同轉子的不平衡激振力成正比，同轉子系統的動剛度成反比。一旦確定了轉子系統的結構型式，其動剛度就為定值。在設計階段可以方便地通過改變轉子系統的動剛度來改變轉子的振動大小，即改變轉子系統的動態響應;但是鑒于轉子支撐系統的復雜性，在機組運行現場中改變轉子系統的動剛度的辦法卻很難得以實施，因此，如何降低轉子不平衡力就是*簡單、*實用的方法。

由于轉子的不平衡量同轉子一同旋轉，轉子不平衡量所引起的振動總是表現為基頻分量(又稱為同步振動)，其基頻幅值通常用模擬跟蹤濾波或數字濾波方式得到;而不平衡量所引起的振動相位角(又叫做高點位置)被定義為當鍵相信號被觸發時，從振動探頭開始逆轉子旋轉方向到振動正峰值的角度，該相位角的范圍為0～360度。

在自由振動時任何轉子系統均存在幾階固有頻率(又叫做轉子臨界轉速)。當轉子在同有頻率下旋轉時，不平衡力所產生的撓曲變形是有一定振型的，稱為主振型或模態振型。在不同固有頻率下，轉子的振型是不一樣的，且不同的主振型具有正交性.也就是說在不同主振型下，轉子上所分布的不平衡力僅對當前振型有作用，而對其他振型沒有作用。由此可見，當轉子通過一個固有頻率時，相應的不平衡量就被分解為一個單一的模態振型，為此就產生了振型平衡的方法。在實際情況中轉子的工作轉速往往在某階固有頻率之上，但卻在另外某階固有頻率之下，此時轉子的撓曲變形將會混合兩階或兩階以上的振型。

值得注意的是，上述結論均是在線性振動理論的基礎上提出來的。現實中轉子系統總會存在一些非線性因素，如轉子在軸承中處于高偏心率工作區域、摩擦或者運動部件存在松動所引起的支承剛度增加或減少等非線性情況，這時轉子的振動除會產生基頻振動外，還將產生其他如2倍頻、3倍頻等諧波分量。為此，如果轉子處于高l倍頻振動情況下，轉子在軸承中的運動軌跡將通過高偏心率工作區域，此時同樣會產生2倍頻諧波振動。另外對于重量較重的轉子除了不平衡力產生1倍頻振動分量外，還將因重力而產生明顯的2倍頻振動分量。

2、軸承箱振動

在軸承中轉子的1倍頻振動是一個動載荷，該動載荷通過軸承傳遞到軸承箱上，使軸承箱產生振動。軸承箱的振動可能同轉子振動同相，也可能同轉子振動反相，此時軸承箱的振動強度將受到轉子和軸承的相對質量、軸承的支承剛度、軸承箱本身的剛度和基礎的剛度等因素影響。

(1)當軸承箱的質量同轉子質量之比較高時，軸承箱的振動幅值就較低，大型汽輪機和燃氣輪機就屬于這種情況。所以汽輪機往往只測量轉子相對振動就能很好地反映出機組的振動狀況。

(2)當軸承箱質量同轉子的質量之比較小時，如果軸承箱的振動與轉子的振動同相，此時轉子的相對振動值可能較小，而軸承箱的優良振動值卻較大;反之當兩個振動反相時。又會發生轉子振動較大，而軸承箱振動較小的情況。此時必須同時測量轉子相對振動和軸承箱優良振動，才能完全反映機組振動狀況和保證機組的**性。

(3)當軸承箱剛度較小時，也必須同時測量轉子相對振動和軸承箱優良振動。但需要注意的是由于軸承箱相對較柔，測量軸承箱優良振動的傳感器應盡量避免裝在軸承箱振動的節點上。

(4)在潤滑軸承中，當一個不平衡轉子工作在高偏心率區域時，軸承將產生較大的油膜剛度。高的油膜剛度在抑制轉子振動幅值的同時卻極易把轉子振動傳遞到軸承箱上，此時反映出轉子的相對振動較小，而軸承箱的振動卻較大。

3、轉子應力

如果轉子是完全剛性的，則轉子在重力作用下不會產生靜態變形。轉子旋轉后，由轉子不平衡力產生的1倍頻振動則不會使轉子的表面纖維發生應力交變。而對于水平的柔性轉子而言，轉子在重力和其他徑向力的作用下，將產生一定的靜態變形(見圖2(a)中的ACB實線);當轉子旋轉時，轉子的內表面將受到壓縮(見圖2(b)中的2點)，而轉子的外表面將受到拉伸(見圖2(b)中的A點)。對于各向剛度同性的轉子，在同步振動的情況下，轉子上的軸向纖維將始終保持其原來的拉伸或壓縮狀態，故在轉子上不會產生交變應力(見圖2(b));而發生異步振動(即轉子振動存在其他振動頻率分量)時，則轉子的軸向纖維將產生交變應力(見圖2(c))。但是在多數實際轉子上。由于軸的各向彎曲剛度(電機轉子)及支承剛度(如軸承)存在差異。此時由不平衡量引起的振動響應將不再是一個圓，而是一個橢圓(見圖2(d))，這時即使轉子僅僅存在同步振動，軸的彎曲平面相對于軸來說不再是固定不變的，而是以軸的某一條線為中心發生左右擺動，從而在轉子上形成交變應力。另外，轉子的同步振動還將導致轉子進一步彎曲變形，從而加大了轉子表面的交變應力，此時如果轉子表面存在較大應力集中，高的1倍頻振動將加速轉子的疲勞損傷。

4、摩擦

一旦由不平衡力所產生的1倍頻振動幅值超過機械的動、靜間隙就會產生動、靜摩擦故障。動、靜摩擦的結果將導致轉子和靜止部件的機械磨損，從而影響機器的經濟型和**性。當動、靜摩擦發生時，轉子的振動會受到一定程度的限制，這相當于增加了轉子的動剛度，此時反映在振動頻譜圖上不但有1倍頻振動，同時還會有1/n以倍頻和n倍頻諧波分量。

在機組過臨界轉速時，由于轉子的1倍頻振動響應較高，所以轉子的動、靜摩擦更易發生。當動、靜摩擦發生時，隨著轉子的加速使得轉子系統剛度增加，轉子振動的共振峰值也向更高的頻率方向移動，這就使得Bode升速曲線圖中的共振峰值發生變形。圖3給出了共振區域轉子產生動、靜摩擦時的Bode升速曲線特征圖。