亚同步振动和同步振动解释

定义：什么是同步振动？

同步振动 指频率为机器主转速整数倍的振动。它与轴的旋转“同步”。这是机械中最常见的振动类型。

• 以恰好与运行速度（1x）同步的振动。
• 两倍（2x）、三倍（3x）等跑步速度的振动也是同步振动，通常称为跑步速度的“谐波”。

绝大多数常见的机械故障，例如 不平衡, 错位， 和 机械松动，均表现为同步振动。例如，不平衡引起的振动始终为 1 倍转速，完美跟踪机器转速的任何变化。

定义：什么是次同步振动？

次同步振动 指频率低于主转速 (1x) 的任何振动。前缀“sub-”表示“低于”。出现明显的次同步振动通常是一个严重的警告信号，因为它通常由自激、不稳定的转子动态现象引起，而非简单的机械故障。与同步振动不同，次同步振动的强迫函数是由转子自身的运动产生的。

次同步振动的常见原因

对于配备有流体膜轴承的高速涡轮机械来说，亚同步振动是一个主要问题。

1. 油膜旋转

这是最常见的次同步不稳定性形式。它发生在油膜轴承中，当支撑轴的流体动力油膜开始围绕轴承“摆动”，将轴推向前方时，就会产生明显的振动，频率约为 运行速度的 0.42 至 0.48 倍（0.42x – 0.48x）. 油膜涡动通常与负载和温度有关，并且可能随着机器条件的变化而出现或消失。

2. 油鞭

油膜震荡是一种更为严重且危险的油膜震荡形式。当油膜震荡频率与转子的一阶固有频率（临界转速）重合并“锁定”时，就会发生油膜震荡。当这种情况发生时，次同步振动幅度会变得非常大，并且不会随着转速的增加而消失。事实上，即使机器进一步加速，振动仍会保持在转子的临界转速频率上。油膜震荡是一种极具破坏性的状况，需要立即关闭机器。

3. 转子与定子摩擦

转子与静止部件之间的摩擦有时会引起亚同步振动。这种情况通常发生在运行速度的整数分之一处，例如 0.5倍。0.5x 分量是典型的摩擦迹象，即转子每旋转两圈就会“弹跳”一次。

如何在 FFT 频谱中区分它们

在 FFT 频谱中识别这些成分很简单：

• 同步峰值： 查找 1x RPM 峰值（运行速度）以及任何落在精确整数倍数（2x、3x 等）上的峰值。
• 次同步峰值： 寻找频率轴上在1倍转速峰值*之前出现的任何显著峰值。在45%左右的转速下出现峰值是油膜涡动的典型迹象。

为什么区别如此重要

区分同步振动和次同步振动对于诊断至关重要：

• 同步问题 （如不平衡）是“受迫振动”。它们通常可以通过平衡或对准等机械调整来纠正。
• 次同步问题 （例如油膜震荡）是“自激振动”或不稳定性。它们表明转子轴承系统的基本设计或状态存在问题，无法通过平衡修复。解决方案可能包括更改轴承设计、改变油温或油压，或重新设计转子。

因此，高振幅次同步峰值通常被认为是比高振幅同步峰值更严重的警报情况。

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