转子系统油膜涡动及油膜振荡故障特征分析瑜，张朋波，王朱雪(华北电力大学机械工程系，保定071000)摘要:介绍了转子系统油膜涡动及油膜振荡的产生机理和故障特征。对转子实验台升速过程的振动信号进行了分析，揭示了转子系统油膜涡动和油膜振荡的发生过程。对典型油膜涡动和油膜振荡信号进行了时频分析，揭示出油膜涡动和油膜振荡的故障特征。关键词:油膜涡动;油膜振荡;时频分析分类号:TK288文献标识码:A:1001-5884(2012)04-0306-03FaultFeatureAnalysisofOilWhirlandOilWhipforRotorSystemZHUYu，ZHANGPeng-bo，WANGXue(MechanicalEngineeringDepartment，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071000，China)Abstract:Generationmechanismandfaultfeatureofoilwhirlandoilwhipforrotorsystemareintroducedinthispaper．Vibrationsignalgotfromliftingspeedprocessofrotortextbedisanalyzed，andgenerationprocessofoilwhirlandoilwhipisrevealed．Typicaloilwhirlsignaland油膜涡动发生时，油膜涡动频率约为转子转速的0．43倍～0．48倍。当转子转速升高时，油膜涡动频率也不断增大。当转子转速升至转子系统一阶临界转速的二倍时，油膜涡动频率将达到一阶临界转速，引起转子系统共振，产生油膜振荡。当转子转速高于临界转速的二倍时，油膜振荡频率始终为一阶临界转速，不再发生变化。前言0高转速、大功率的大型机组支承系统多采用滑动轴承，而油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承常见的故障，油膜涡动和油膜振荡的发生会导致转子系统不能稳定运行［1，2］。掌握油膜涡动和油膜振荡的产生机理和故障特性对预防和排除油膜涡动和油膜振荡具有重要意义。当油膜涡动和油膜振荡发生时，转子系统的振动会出现异常，对异常振动信号的时频分析已成为油膜涡动和油膜振荡故障特性分析的主要手段。本文对油膜涡动和油膜振荡的产生机理和故障特征进行了介绍，并对实测的油膜涡动和油膜振荡数据进行了分析。1．2油膜涡动和油膜振荡故障特征油膜涡动和油膜振荡的识别主要通过振动信号的时频分析来实现。油膜涡动和油膜振荡发生时，振动信号的时域波形、频谱图、轴心轨迹以及二维全息谱都会产生一定的变化，这些变化即为油膜涡动和油膜振荡的故障特征，也是识别油膜涡动和油膜振荡的主要依据。油膜涡动和油膜振荡故障的特征［5－7］如下:(1)油膜涡动和油膜振荡发生时，工频成分会叠加低频成分，时域波形将发生畸变。(2)油膜涡动的频谱图中出现频率略低于工频一半的涡动频率成分，并且涡动频率成分的幅值和工频成分的幅值之比在0．3～0．5之间。油膜振荡的频谱图中出现近似转子一阶临界转速fc的频率成分。fc对应的幅值和工频对应的幅值之比大于2。(3)油膜涡动的轴心轨迹图具有大环套小环的特征。油膜振荡发生时，振动加剧，轴心轨迹的变化范围剧烈增大，且呈现紊乱状态。(4)油膜涡动和油膜振荡发生时，二维全息谱的涡动油膜涡动和油膜振荡产生机理和故障特征1油膜涡动和油膜振荡产生机理［3，4］滑动轴承工作时，以轴瓦和轴颈之间的油膜支承转子转动。转子在转动过程中，由于油膜力的作用，转子的中心线将偏离轴瓦的中线。当轴颈在轴承中作偏心旋转时，形成一个进口断面大于出口断面的油楔，轴颈从油楔间隙大的地方带入的油量大于从间隙小的地方带出的油量。由于液体的不可压缩性，多余的油液将会迫使转子中心绕某个平衡点作椭圆轨迹的公转运动，引起涡动。当涡动的激励力仅为油膜力时，涡动是稳定的，此时的涡动称为油膜涡动。实际中，当1．1收稿日期:2011-09-15作者简介:朱瑜(1987-)，男，在读硕士研究生，主要从事旋转机械状态监测与故障诊断研究。第4期朱瑜等:转子系统油膜涡动及油膜振荡故障特征分析307实例分析2在转子实验台上进行油膜涡动和油膜振荡实验，转轴的中部的某一平面上布置两个互相垂直的电涡流传感器分别测量转子的X方向和Y方向振动，采样频率为1280Hz。油膜涡动发生过程分析对转子由1500r/min升速至4100r/min的过程进行持续测量。利用水平方向电涡流传感器所测数据绘制转子升速过程瀑布图，转子升速瀑布图如图1所示。2．1图3转速由2800r/min升速至6500r/min瀑布图Hz，达到了一阶...