轴心轨迹-图形解读

轴心轨迹-2.图形解读轴心轨迹的本身能够提供很多重要的信息。概括来说有下列的6项：1.X和Y方向的各种变量的振动幅值，包括通频幅值、过滤分量幅值等2.X和Y方向的各种过滤分量的绝对相位角3.X和Y方向的同频各种过滤分量的相对相位角4.X和Y方向包含的频率分量组成和阶次5.进动方向6.形状先说振动幅值。从Orbit图中看到的幅值，与组成Orbit的波形有关，而波形长度、分辨率等是由采样定义决定的；采样又分为同步采样和异步采样，它们各有各的不同，各有各的用途。根据这些不同的样本得到的幅值，甚至与波形或者Orbit图形的题头显示的幅值不同，很多人为此困惑，甚至怀疑系统的可靠性。其实，只要明白了这些不同的值来源-采样的方式不同，因为信号的复杂性，特别是存在低频和冲击信号时，它们之间的差异就好理解了，并进而能利用它们发现机器的某些特定故障。关于不同硬件、软件系统对同一对象为什么读数不同的问题，以后再行详细讨论。总之，善于综合利用不同的数据源和不同的图形，是一个合格振动分析师的基本技能。上图是对于一个简单的Orbit计算/测量其X方向的振动幅值的步骤，很容易理解，这里就不多解释了。再说说绝对相位角和相对相位角。凡是谈到相位角，都是指的跟踪窄带滤波后的单频率波形的相位角，也就是所谓的过滤波形的相位角。通频或者多频率合成波形是没有相位角意义的。另外，在Orbit中去看相位关系，无论是绝对相位还是相对相位角，并不直接和精确，下图是示意方法、步骤。精确的测量还是用时基图更好些。通过Orbit图分别看X/Y方向包含的频率分量也不是很方便的，用频谱图更好。但对于某些应用，比如要确定振动频率是否是精确的半倍频，以便确认是摩擦还是流体诱导失稳，但现有的频谱图的分辨率不高，又没有机会，或者因其它原因，以高频率分辨率去重采数据（同步采样：减小每转采集的点数；异步采样：增加线数和/或减小分析频率范围，或细化分析），可以看Orbit图键相标记点是否“锁定”不失为一个好的方法。如下图所示，细节描述在轴心轨迹的应用部分讨论。下图是一个实际的Orbit图，X方向一转中有一个正向极值，所以只有1X分量；而Y方向有两个正向极值，所以存在1X和2X频率分量。利用Orbit图看进动方向是较为便利的。进动方向是振动方向相对于转子的旋转方向的关系，两者相同是为正进动，两者相反是为反进动。一般进动方向是指单频率Orbit图的进动方向。下图显示的1X分量是正进动。但是看通频复杂Orbit图形的进动方向也有意义。下图是左边是有内环的Orbit图，整个轨迹都是正进动；而右边的外环，部分轨迹是正进动，部分轨迹则是反进动。说明了什么问题，也到应用章节再讲。最后谈谈orbit图形状。无论是未过滤还是过滤后的Orbit图的形状，都能提供一维时基图表现不了的机器状态及其变化，为故障诊断提供重要的依据。包括同一轴向截面不同转速的Orbit形状，以及同一转速不同截面的Orbit形状，还可以表达载荷改变、机器工艺参数改变等前后Orbit的变化。转子运动的信号中，包括直流成分，表达的是转子运动的平均位置，也包括交流成分，即振动。Orbit图作为交流振动信号的合成，自然没有直流成分，它们在转子平均轴中心位置图中再介绍。Orbit形状直接反映的是转子受到的径向载荷。高的径向载荷，总是试图将转子推到偏心更大的滑动轴承的边缘上去。偏心率越大，支承转子的油膜刚度越大，最大的刚度方向是径向方向，最小的方向是与径向垂直的切向方向。如下图所示，弧线是瓦的接触面，红色箭头是径向载荷方向，蓝色的Orbit图示出了在径向载荷的作用下变得较扁的Orbit图形状。同一位置转速改变（如启、停机过程）Orbit图的变化表示的是转子瞬态特性。如下图所示，一个停机过一阶临界前后1X分量Orbit的变化，注意相位、幅值、形状的改变。同一时间不同位置的Orbit图的变化，表达了转子沿轴线的三维绕曲特性。注意的是，这个技术对于刚性联轴节连接的轴系最有效，而对于柔性联轴节，每个缸的转子间的相互影响较弱。还要明白的是，因为不同的时间，Orbit可能是不同的，所以只能说是在一定时刻的绕曲形状。另外，因为只在有限的几个平面安装有X/Y涡流传感器能作出orbit图，两个相邻的Orbit中间的细节形变就不知道了，因而它只是一种插值估计。总之，结合更精确的模态分析，能检验转子的绕曲变形形状，发现机器的异常。下图示例的是将机组轴向不同测量位置的1X分量的Orbit图上的键相标示点连接起来，表示同一时刻轴系的不同轴心位置，以此估计轴系的三维模态或者绕曲、形状图。连接键相标示点的理由是因为它表达了同一时刻，如果在各个Orbit图是同一时刻开始采样的样本，又能同步示出Orbit图中的某一或者任一其它点，连接这些同时刻点，一样能提炼出有效的模态/绕曲形状。用通频Orbit图道理、方法相同。同一位置不同的其它运行条件的改变对Orbit的影响类似，可以提供故障诊断的有力证据。如气体出口压力不变，改变入口压力，如通过Orbit图的形状变化可能观察到流体诱导失稳的故障。