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摘 要：根据数据采集器采集的数据，对相应的频谱图进行分析，用来诊断设备存在的故障。
关键词：频谱图；频域分析；诊断
中图分类号：TH 165.3 文献标识码：B
振动监测数据是掌握发电设备运行状态的重要参数，振动分析是状态评估和故障诊断的主要手段。我们利用振通904双通道数据采集器等振动测试设备对200MW、50MW、1.5MW汽轮机以及热网水泵、风机等各种辅机进行了多次诊断分析，处理了多起故障。下面通过处理范例说明。
一、N1.5-24型1.5MW凝汽汽轮机
华能新华发电厂N1.5-24型1.5MW凝汽汽轮机结构简图见图1。
图2为1#瓦的垂直方向频谱，可以看出含有25Hz的高峰值，比基频高出很多。由此可以判断，产生1#、2#瓦振动的主要原因是25Hz分量，而在整个轴系中，只有发电机的基频是25Hz，表明发电机转子不平衡。通过在转子上增加配重，以减少振动幅值，应能去除各瓦中25Hz频率成分，以达到降低各瓦振动的目的。
空载情况下测量7#、8#瓦的振幅和相位分别为：7#瓦水平方向2.85mm/s∠86°；8#瓦水平方向2.24mm/s∠85°。
从原始振动的幅值和相位可以判断发电机转子存在同相位的不平衡量，属于一阶振型，决定在7#、8#瓦的0°处各加130g试重。
加配重后测得7#、8#瓦的振幅和相位分别为：7#瓦水平方向0.78mm/s∠291°，8#瓦水平方向0.73mm/s∠335°。
由表1、表2可以看出1#、2#、3#、4#瓦的振动情况明显改善，再次测量各瓦频谱图，25Hz振动分量基本消失，机组振动状态良好。
二、利用频谱分析及相位测量诊断某厂汽轮机组各瓦振动原因
1．故障情况
该机组于2004年9月27日大修后第一次启动时，在1000r/min中速暖机过程中两侧的6#、7#瓦垂直振值偏大，分别为42μm和32μm，转速继续上升到1 160r/min时，机组振动保护动作，自动跳机。对发电机转子进行动平衡后，额定转速时低压转子的4#、5#瓦和励磁机的8#瓦振动都超标。分别根据各瓦的频谱特征对相应转子进行了消振处理，使各瓦的振动均在合格范围内。（见图3）
2．故障识别与分析
利用振通904双通道机器分析仪，对该机组1 000r/min下的发电机转子两侧的6#、7#瓦进行监测。表3为各瓦振动值，图4为6#瓦垂直方向频谱图，7#瓦与之类似。
(1)频谱分析
(2)振动幅值和相位测量结果
6#瓦⊥350°/2.36mm/s (42μm)，7#瓦⊥290°/1.67mm/s (32μm)。
将光电传感器移动90°测量值：6#瓦⊥84°/2.36mm/s（42μm），7#瓦⊥196°/1.67mm/s(32μm)。
(3)故障诊断处理
根据6#、7#垂直振动的频谱图和振幅、相位的测量结果，可以初步判断发电机转子存在质量不平衡、转子变形等问题。考虑到转子1000r/min下的振型属于一阶振型（发电机转子的临界转速为1120~1 260r/min )，转子只存在静不平衡，为了避免对3000r/min的影响，决定在发电机两侧平衡槽的对称位置上加平衡重量，经过计算确定加重500g/280°。
启机后发电机过临界转速时6#瓦垂直振动为120μm， 7#瓦垂直振动为50μm，随着转速的上升，到3 000r/min时发电机6#瓦垂直振动15μm ，7#瓦垂直振动34μm。
整个轴系各瓦振动值见表4。
可以看出发电机转子在3000r/min时振动不大，但低压转子的5#瓦在3000r/min时垂直振动102μm，远远超出了50μm的标准，不能维持机组正常运行。
(4)低压转子故障识别及分析
使用振通904双通道机器分析仪，监测3 000r/min下汽轮机低压转子两侧的4#、5#瓦。4#、5#瓦垂直方向频谱图见图5、图6。
①频谱分析
②振动幅值和相位测量结果
4#瓦⊥185°/8.0mm/s (50μm)，5#瓦⊥356°/16.54mm/(102μm )。
将光电传感器移动90°测量：4#瓦⊥110°/8.0mm/s（50μm），5#瓦⊥262°/16.54mm/s（102μm）。
③故障诊断及处理
根据4#、5#瓦频谱及振幅、相位，可以判断3#机低压转子存在质量不平衡，决定对低压转子进行平衡，经过两次低压转子的平衡加重使得低压转子两侧的4#、5#瓦的振动均在30μm以下。除8#瓦水平振值略大外，其它各瓦振动基本正常。图7是8#瓦水平振动频谱图。
判断8#瓦水平振动大是联轴器找正有偏差，经处理后8#水平振动降至40μm以下。
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