发电机振动与冲击测试中关键技术参数的检测要求说明

发电机是电力系统的核心动力设备，其运行状态直接关系到电网稳定性与供电可靠性。振动与冲击是机组运行中常见的异常信号，不仅会加速部件疲劳损耗，还可能引发轴承烧损、转子弯曲等重大故障。因此，在振动与冲击测试中，准确检测关键技术参数并严格遵循检测要求，是及时发现隐患、保障机组安全的重要环节。本文将围绕发电机振动与冲击测试的核心参数，详细说明其检测要求与技术要点。

振动幅值与频率的检测要求

振动幅值是描述振动强度的核心参数，分为位移、速度与加速度三种形式，对应不同物理意义与场景：位移适用于低频（≤10Hz）振动（如基础沉降），速度反映综合振动能量（常用于整体评估），加速度对高频（≥100Hz）振动敏感（如轴承磨损、绕组松动）。检测时需结合机组类型选择参数：汽轮发电机转速高（3000rpm或1500rpm），振动频率集中在工频（50Hz或25Hz）及谐波，重点监测速度幅值；水轮发电机转速低（几十到几百rpm），低频振动明显，位移幅值更具参考价值。

传感器安装位置直接影响测量准确性。轴承座振动需在垂直、水平、轴向三个正交方向安装传感器，且紧贴刚性表面——避免油漆层或锈蚀处衰减信号。例如，滚动轴承信号需从端盖刚性部位采集，滑动轴承需从轴瓦承载区附近安装。

频率检测需用FFT分析，分辨率需满足识别需求：3000rpm机组工频50Hz，若要识别0.5Hz偏差，分辨率需设为0.1Hz（采样时间≥10秒）。同时加汉宁窗减少频谱泄漏，确保频率成分准确。

振动相位的检测要点

振动相位是振动信号与参考信号（键相信号）的时间差，用于判断振动源位置（如转子不平衡相位）与故障类型（不平衡、不对中、松动）。例如，转子不平衡时相位稳定，不对中时相位随负载波动。

相位检测需稳定参考信号。键相器（光电或磁电式）需装在转轴同心位置，键槽宽度为转轴直径1%~3%（如φ100mm转轴取1~3mm）——过宽导致脉冲过宽，过窄易受污渍影响信号。

相位测量精度需≤±5°，否则无法准确定位故障。需确保传感器与键相器同步：采样频率一致（≥20kHz），避免不同步导致偏差。

需监测工况变化的相位偏移：空载到满载时相位角偏移应≤15°，若超过30°，可能是基础松动或轴承间隙过大，需排查。

冲击加速度与持续时间的量化标准

冲击是瞬间大能量振动（如并网电磁冲击、转子碰摩），危害大于稳态振动，核心参数是冲击加速度（峰值）与持续时间（从开始到峰值再衰减至10%峰值的时间）。

冲击加速度测量范围需匹配机组类型：小型柴油发电机10~100m/s²，大型汽轮发电机500~1000m/s²。传感器选宽频带（≥5kHz）压电式，量程需超预期1.5倍（如预期1000m/s²，选1500m/s²以上），避免信号饱和。

持续时间检测需设触发条件：以稳态振动3倍为阈值（如稳态10m/s²，阈值30m/s²），触发后记录≥10个周期（≥20ms），确保捕捉完整波形。

冲击波形需分析：半正弦对应电磁冲击（并网），梯形对应机械冲击（碰摩）。半正弦关注峰值，梯形关注持续时间与平均加速度。

振动烈度的分级与检测规范

振动烈度是振动速度有效值（RMS），反映整体振动强度，遵循ISO 10816-1标准。计算公式为v_rms=√(1/T∫₀^T v(t)²dt)，T为采样时间。

ISO 10816-1将烈度分四级：A级（优良）、B级（可接受）、C级（需关注）、D级（需处理）。不同容量限值不同：100MW以下汽轮发电机B级≤4.5mm/s，100~300MW≤7.1mm/s，300MW以上≤11.2mm/s；水轮发电机50MW以下B级≤3.15mm/s。

检测需“三方向、多测点”：每个轴承座测垂直（V）、水平（H）、轴向（A），覆盖前后端轴承（如双轴承机组测#1、#2轴承共6个测点）。

数据统计需连续监测10分钟，取每分钟平均值——若超B级需增加监测频率（每小时一次），超C级需停机检查。

轴承振动特性的专项检测要求

轴承是关键旋转部件，滚动与滑动轴承振动特性差异大，需分别检测。

滚动轴承振动来自滚动体与内外圈接触，特征频率包括内圈（f_i=(n/2)(1+d/Dcosα)）、外圈（f_o=(n/2)(1-d/Dcosα)）、滚动体频率（f_b=(D/(2d))(1-(d/Dcosα)²)）。频谱分析中，若特征频率幅值超正常3倍，说明对应部件磨损（如内圈剥落）。

滑动轴承振动来自油膜涡动（频率0.4~0.5倍转速）与振荡（接近固有频率）。监测频率与转速关系：转速升高时振动频率突变为固有频率且幅值剧增，说明油膜振荡——需立即降速避免烧毁。

传感器需装在承载区：滚动轴承在下方（垂直方向），滑动轴承在轴瓦下半部分（如正下方或承载侧），获取直接信号。

温度影响需关注：滚动轴承温度每升10℃，振动增10%~20%；滑动轴承油温升高导致油粘度下降，振动增大。需同时记录温度，超70℃（滚动）或60℃（滑动）需综合评估。

基础振动传递率的检测与评估

基础振动传递率是基础表面与机组底座振动幅值的比值（T=A_b/A_m），衡量隔振效果。

检测需布对应测点：机组底座垂直方向（如#1轴承座下）与基础地面对应位置各设一个测点，传感器类型、安装方式一致，确保信号可比。

传递率限值≤0.2：若>0.2，说明基础刚度不足或隔振垫老化，无法衰减振动（如底座振动10mm/s，基础3mm/s，传递率0.3，需换隔振垫或加固）。

需在满载工况检测：空载振动小，传递率无法反映真实效果；满载时振动达额定水平，能准确评估。同时监测不同频率传递率——若某频率>1，说明基础共振，需调整刚度（如加钢筋）或加阻尼器消除。