軸心軌跡分析方法及常見故障軸心軌跡特徵？

在轉軸同一截面內安裝兩個徑向位移感測器， 彼此互成 90°， 將此兩路信號分別輸入示波器的 X 和 Y 方向， 或者用雙通道資料獲取器進行資料獲取，

然後再以螢幕上的 X 和 Y方向進行圖形顯示， 成為表示軸心的軌跡， （如下圖）。 軸心軌跡表示轉子軸心一點相對於軸承座的運動。

轉子振動信號中除包含不平衡引起的同步振動分量外， 一般還存在亞同步（其頻率低於轉速）分量和高次諧波（其頻率是轉速的整數倍）分量，

使軸心軌跡形狀複雜， 甚至非常混亂， 造成分析困難。 例如， 一台壓縮機高壓缸轉子系統發生油膜渦動導致機組停車， 由於油膜渦動週期並不恰好是轉子回轉週期的 2 倍， 其軸心軌跡不完全重合， 顯得很淩亂， 如圖 （a）所示。 目前發展了一種模擬軸心軌跡技術， 它是根據頻諧分析原理， 將 X、Y 方向振動信號分解成各個頻率分量， 然後將某些頻率分量提取出來加以合成， 再用電腦重新作出軸心軌跡， 可將原本淩亂的軌跡顯示得十分消楚， 如圖（b）所示。 由圖上可以看到， 軸心軌跡呈內“8”字形， 這是油膜渦動的典型特徵。

分析軸心軌跡的方法如下：

（1）注意軸心軌跡的形狀及其變化。 軸心軌跡常用來監視滑動軸承中的油膜振盪。 當轉子穩定轉動時， 軸心軌跡近似於橢圓， 如最上圖（a）。 軌跡變為雙橢圓時（b）， 表示滑動軸承中出現了半速渦動（又稱雙圈晃動）， 這是轉軸失穩的初期徵兆。 再如， 觀察汽輪發電機組起動過程中轉速振動分量的軸心軌跡（下圖）， 發現其大小、形狀和最大振動方向不斷變化並逐漸趨於穩定轉速下的振幅和最大振動方向。

這是因為起動過程中， 機器由冷態逐步過渡到熱平衡狀態， 機器熱容量較大， 所需過渡時間較長。 相反， 突然停車過程中（如下圖 ）， 由於降速快， 機器熱平衡狀態來不及變化， 所以轉速振動分量軸心軌跡只是隨轉速的降低而逐步縮小， 其形狀和最大振動方向並無明顯變化。

（2）注意軸心軌跡的穩定性。 正常情況下， 軸心軌跡比較穩定， 基本上相互重合。 如果軸心軌跡紊亂， 形狀和大小不斷變化， 不能重合， 則表明運行狀態出現異常。 例如，出現油膜渦動或油膜振盪時，軸心軌跡將不斷發散，如最上圖 （c）所示。此時可用模擬軸心軌跡進行觀察。

（3）觀察軸心軌跡的旋轉方向。旋轉方向與轉子轉動方向一致，稱為正向進動；二者相反時，稱為反向進動。大多數情況下，軸心軌跡都是正向進動，有時出現反向進動，可能由於轉子徑向幹摩擦所致。

利用波形分析和軸心軌跡，可以發現一些典型的故障，如下表 。

例如，出現油膜渦動或油膜振盪時，軸心軌跡將不斷發散，如最上圖 （c）所示。此時可用模擬軸心軌跡進行觀察。

（3）觀察軸心軌跡的旋轉方向。旋轉方向與轉子轉動方向一致，稱為正向進動；二者相反時，稱為反向進動。大多數情況下，軸心軌跡都是正向進動，有時出現反向進動，可能由於轉子徑向幹摩擦所致。

利用波形分析和軸心軌跡，可以發現一些典型的故障，如下表 。