振动监控表和故障诊断表在振幅测量中存在的差异

　　在汽轮发电机组的状态在线监测中,振动参数是关系到机组运行安全的重要监测参数,振动幅值测量的正确与否将直接影响到机组运行的安全和保护值的确定。但在日常的振动监测和振动分析时,常发现振动监控仪表与故障诊断仪表测得的振动幅值读数不一致,有时差别很大。如美国本特利(BENTLY)公司的3300监控表和该公司的208振动数据采集分析仪在同1个测点测量振动时,208振动分析仪表的读数常大于监控表的指示值;又如用日本理音(RION)公司的VM-63表测量轴承振动峰峰值时,测量结果常比监控表和分析表的指标值要小。而这些表在实验室标准振动台上检定时振动幅值又都是准确的,且各仪表的振幅指示值是一致的。这种现象给电厂测量和处理振动的热工、汽轮机等技术人员带来了很大的疑惑,他们不知道哪个仪表的读数更为准确。同样是测量振动,为什么用不同的振动仪表测得的结果不同呢?为了说明这个问题,需要了解振动幅值测量的基本单位和定义,以及这些单位在仪表中的应用。

　　1　振动幅值测量的基本单位和峰值

　　根据振动理论,周期振动过程可表示为

　　x(t)=x(t+kT)

　　式中k为整数,T为周期。周期振动时域波形的特征由下面所列参数来描述:

　　(1)峰值(xp)是指波形上相对于零线的最大偏离值,对于简谐振动,它就是振幅;当波形的正负半波不对称时,需要区分正峰值和负峰值,这时要求测量峰-峰值。

　　(2)绝对平均值(xav)定义为

　　即1个周期内波形与零线包围面积的绝对值对时间的平均值。

　　(3)均值(ux)

　　均值等于1个周期内正半波与零线包围的面积(取正值)、负半波与零线包围的面积(取负值)的代数和对时间的平均值,也称为波形的直流分量。

　　(4)有效值(xrms)也称为均方根值,表示为

　　有效值反映信号能量或功率的大小。

　　上述4种振动幅值表示方式以及它们之间的相互关系,如图1所示。

　　上述振动幅值测量的单位主要用于旋转机械振动状态的测量和评价。而不同的国家,不同的行业,对不同类型的机组振动状况的评价有所差别,因而,使用的振动幅值测量单位也不一致。但对于汽轮发电机组振动的评价,欧美各国使用的标准基本上是相似的。如在对轴的径向振动测量评价时,欧洲的VDI2095、2056标准,美国的API670以及国际IS07919-1、2等标准,都规定使用双振幅(峰峰值)作为轴振动测量单位,对轴承振动的测量评价规定使用单峰值(零到峰值)或均方根(振动烈度单位)作为幅值测量单位。国内于1997年发布的GB11348标准也同样定义了对轴振动的测量评价用双振幅(峰峰值)作为测量单位。而对于轴承振动的评价,国内仍然执行的是行业标准“电力工业技术管理法规”,该法规中也明确规定了用双振幅(峰峰值)作为轴承振动测量单位。此外,美国本特利公司根据API670等标准对其生产的监控仪表和故障诊断仪表使用的测量单位进行了定义,用涡流传感器测量轴的径向振动时,使用峰峰值作为测量单位;用磁电式速度传感器测量振动加速度或速度时,使用单峰值,且定义单峰值是由峰峰值除2得到,并称为“真峰值(True Peak)”。由此可见,各国仪器制造厂由于引用的标准不同,对其生产的仪器所采用的测量单位也不相同。