首先欣賞幾張汽輪機組的美圖。此圖來源于中國軍網綜合，該圖為哈爾濱汽輪機廠生產的大型半速飽和蒸汽汽輪發電機組轉子。

下圖為北京北重汽輪電機有限責任公司的某冷凝式汽輪機組，本系列汽輪機主要用于各種規模的火電站。

下圖為采用轉子-軸承動力學分析軟件DyRoBeS對某機組軸系建立的有限元模型。

本期將著重闡述兩個問題，從工程的角度，匯總下汽輪發電機組單轉子、軸系及實測的臨界轉速有什么區別，以及啟停過程中，為什么一根轉子會有幾個峰值?

軸系通常是由多個單轉子連接而成，單轉子和軸系各有其本身的臨界轉速。當兩個或多個轉子用聯軸器連成一個軸系后，這相當于在單轉子上增加了若干個線性約束條件，使軸系的剛度有所增加。因此，每一臨界轉速一般都以某一單轉子為主導，相應軸系的臨界轉速也比主導的單轉子的臨界轉速略高。下圖給出一臺l00MW汽輪發電機組軸系及單轉子的臨界轉速及相應的振型。

▲ 100MW汽輪發電機組軸系和單轉子的

臨界轉速及振型

從圖可看出，軸系的各階臨界轉速順次以發電機、低壓、高壓及發電機轉子等為主導，故可相應稱為發電機轉子一階型（Gl）、低壓轉子型（LP）、高壓轉子型（HP）、發電機轉子二階型（G2）等。數據的對比也符合軸系臨界轉速略高于主導的單轉子臨界轉速的關系。

實際運行時，由于現場的條件與計算時選用的參數條件不同（如，軸承支承條件，聯軸器連接狀況等），將使現場測量的臨界轉速與計算值不完全相同。每次啟停機的臨界轉速也略有不同，但不會有顯著變化。（不要將某轉速下的由于摩擦引起的振動誤認為是轉子臨界轉速改變而引起的振動）。

按照彈性體振動理論，一個連續分布的質量的軸系存在無數個臨界轉速和振型。實際上，多數汽輪發電機組轉子在工作轉速之下，只出現第一階臨界轉速，有的發電機轉子有兩個臨界轉速，第三階以上的臨界轉速通常都在工作轉速之上。機組在啟動或停機過程中，某個軸承可能出現幾個峰值，這有以下幾種可能。

(1）受某一階臨界轉速的振型影響。例如，一階臨界轉速為1600r/min左右的低壓轉子，在1000r/min時，有明顯振動峰值，這是由于發電機轉子在通過一階臨界轉速時，在低壓轉子上產生的動態響應，受發電機振型影響，出現振動峰值。

(2）受軸承座各向異性的影響。例如，軸承座垂直、水平方向剛度一般是不同的，當水平方向剛度低于垂直方向時，由于振動的耦合效應，即使在一個方向測量，也會出現兩個振動峰值，一個是對應垂直方向的臨界轉速，另一個對應水平方向的臨界轉速。

(3）受分數諧波振動影響。分數諧波是指頻率為工作轉速整數分之一的振動分量。當轉子的臨界轉速接近于工作轉速的整數分之一時，就有可能出現分數諧波共振，出現振動峰值，例如，工作轉速為3000r/min的機組，當臨界轉速為1000r/min時，在工作轉速時可能出現頻率為16.6Hz（1000/60=16.6）的分數諧波共振，如臨界轉速為1500r/min時，在工作轉速時可能出現頻率為25Hz（1500/60=25）的分數諧波共振，出現振動峰值。

(4）受高次諧波振動的影響。高次諧波是指基頻整數倍的頻率成分。當系統的固有頻率與某一個高次諧波分量的頻率接近，就有可能出現高次諧波的振動影響，出現振動峰值。例如，機組在工作轉速3000r/min時，若存在15OHz的固有頻率，這時3X倍頻的分量就會特別大，此時工作轉速的通頻振動量值特別大。

（5）受油膜失穩影響。由于軸承穩定性降低等因素影響，轉子系統易發生油膜渦動或油膜振蕩，產生低頻振動分量，出現振動峰值。當轉子的一階臨界轉速高于工作轉速的1/2時，振動的頻率是轉速的1/2(0.5X)，稱為油膜渦動；一階臨界轉速低于工作轉速的1/2時，振動頻率等于一階臨界轉速，稱為油膜振蕩。例如，汽輪機發電組的工作轉速為3000r/min，當汽輪機轉子的臨界轉速高于1500r/min時，此時只能發生油膜渦動不會發生油膜振蕩；當發電機轉子的臨界轉速低于1500r/min時，此時只能發生油膜振蕩而不會發生油膜渦動。

（6）受發電機副臨界轉速影響。由于發電機轉子主軸的兩個方向上剛度不相等，引起倍頻振動、出現振動峰值。例如，發電機的一、二階臨界轉速分別為800r/min和2600r/min，則在400r/min和1300r/min會發生2X的共振。在達到臨界轉速一半時，發電機出現較大振動，振動頻率是2X，這樣的轉速稱為副臨界轉速。正因為如此，發電機的2X振動一般要比汽輪機大。