汽轮机轴系典型故障模拟试验研究——数据整理及其频谱分析

摘　要
随着工业生产和科学技术的发展，机械设备的可*性、可用性、可维修性和安全性的问题日益突出。汽轮机组作为大型旋转机械，在电力工业中发挥着举足轻重的作用，但是由于汽轮机组结构和系统的复杂性、运行环境的特殊性，汽轮机组的故障较高，且危害也较大，特别是汽轮机组的轴系是出故障较频繁的部件之一。本文通过试验模拟汽轮机轴系典型的不平衡、轴系不对中、支座松动、转子碰磨、轮盘松动等七种故障，将收集到的振动信号用频谱分析的方式进行处理，运用Matlab软件绘制各种故障信号对应的瀑布图、频谱图、功率谱图，并对图形进行分析，总结出了各种故障的频谱特征。

关键词：汽轮机  模拟试验  故障诊断  频谱分析
 
ABSTRACT
With the development of the industry and technology, the dependability、the practicability、the safety of the mechanism has become important increasingly. As the big circumrotate machine, steamer unit have enormous influence, but because of complexity in the configuration and system of steamer unit, particularity of the running conditions、 steamer unit often malfunction and bring bad influence ,specially the shafting .The experimental equipment is developed to simulate the rotator vibration. The running state of machine is simulated by using different running condition: non-equilibrium mass of the shafting、windage in the shafting、flexible in bearing pedestal 、flexible in turntable and so on .this paper analyzes and discusses vibration signals by using frequency spectrum analysis and uses Matlab to bring waterfall plot、frequency spectrum plot、power plot, and finds the different faults spectrum characteristic.

Key words:  steamer    Fault diagnoses        Frequency spectrum analysis
imulation of the experiment

目  录
摘　要 I
ABSTRACT II
一、绪 论 1
1、选题背景 1
2、文献综述 1
3、工作内容 5
二、频谱分析技术 6
1、频谱分析 6
2、傅立叶变换 6
3、图形分析 9
三、汽轮机典型故障模拟试验 13
1、试验介绍 13
2、试验过程 16
四、试验结果分析 28
1、分析工具 28
2、试验结果分析 29
3、试验分析小结 48
五、总结与展望 50
致　谢 51
参考文献 52
 
一、绪 论
1、选题背景
    随着工业化进程的加快，生活水平的提高，人们对能源的依赖程度也越来越严重，电能也愈发起着举足轻重的作用。正是在这种情况下，电力系统设备也有了长远的发展，向着一体化、网络化、复杂化*拢，越来越方便人们的控制和管理，经济效益也有很大增长。虽然整体发展是不错的，但是一旦发生设备故障，将会给人们的工作、生活带来恶劣的影响，这种影响当然比以前的简单单一的设备发生故障所产生的影响要大的多，会产生巨大的经济损失，甚至会危及人们的生命安全。汽轮机作为发电设备中的核心，一旦发生故障，所产生的影响范围更加广阔，影响程度更加深，我国国内就曾发生多起机毁人亡的事故。
汽轮机轴系故障在世界范围内普遍存在，人们对它们的检测和预防都有一定的经验或是技术支持，希望通过各种措施来避免损失或将损失将到最低。正是在这种背景下，本文希望通过汽轮机轴系典型故障试验模拟，找到不对中、不平衡、支座松动、转子碰磨、轮盘松动、轴裂纹、断叶片等故障的征兆，便于人们作出正确的故障判断，避免汽轮机故障的产生。
2、文献综述
（1）故障诊断技术的发展
人们对于设备故障的检测诊断技术的研究是和设备的发展同步的，在各种设备飞速发展的同时，人们的研究也日益成熟，并已获得巨大的经济效益。
设备诊断技术的历史，可追溯到19世纪产业革命早期，早期的诊断技术主要依赖于该领域个体专家单纯依*感官获取设备的状态信息，凭个体专家的经验做出直接判断，这是最原始、最直接的诊断技术，并且由于当时设备本身的技术水平和复杂程度的很低，基本上都是单元个体，故障的影响范围不大，常常采取事后维修的方式。[1]
第二个阶段是进入20世纪后，随着大生产的发展，机器本身的技术复杂程度也有了一定提高，设备故障对生产的影响日益增加，因此出现了定期预防维修的方式。这种定期预防维修的方式还不是真正的故障诊断，但已开始是有意识的对故障进行预防；