转子系统是旋转机械的关键部件,确保这些设备安全可靠地运行具有十分重要的社会及经济意义。油膜失稳是转子故障中常见而且危害较大的故障,研究转子系统油膜失稳状态监测与故障诊断对确保旋转机械安全可靠运行具有重要意义。针对油膜强烈的非线性特性,仿真计算时所采用的一系列假设必引起分析结果与实际系统行为有较大出入。本文建立了旋转机械状态检测系统,利用Bently Nevada转子实验台,从实验角度对油膜失稳现象、失稳转速以及影响失稳的因素进行了研究。主要工作和成果如下:(1)旋转机械状态监测系统的开发:运用多功能数据采集卡PCMCIA-6036E与图形化编程语言LabView开发了旋转机械状态监测系统。此监测系统主要包括软件开发和硬件信号调理电路设计。软件核心部件为信号分析模块,主要针对转子发生油膜失稳故障时振动信号的特点编写,其信号分析手段包括:时域分析、谱分析、轴心轨迹、全息谱、级联图及转子升降速过程的幅值变化趋势分析等。同时,系统还具有简单的数据存取、回放分析、远程数据传输等功能。该监测系统,可作为转子油膜失稳故障研究的实验系统,有一定的实用价值。(2)设计转子动平衡系统:根据动现场平衡基本原理,设计了转子动平衡系统,基于上述监测系统的信号采集与调理部分对转子进行动平衡实验,验证采集系统的有效性性。该动平衡系统,根据现场的转子特点稍作改动,还可用作现场动平衡。(3)故障诊断分析:在转子实验台上模拟了转子系统的油膜失稳故障,观察到丰富的失稳现象,并对其进行了深入分析,得出如下结论:轻载转子在较低转速下就会出现油膜振荡现象,振荡频率低于转子一阶临界;增大轴承进油压力可显著提高转子失稳转速;油压较小时,低频分量会出现多次“锁频”和幅值“跳跃”现象;转子不平衡对油膜失稳起始转速及低速时的低频振动基本没有影响,较高转速时,不平衡既可起增稳作用,又可起减稳作用,适量的不平衡可以减小或消除油膜失稳;只要转子系统出现油膜振荡,那么其振荡频率一定对应于转子系统的某一阶固有频率:转子失稳后,在低频分量以某一比率λ≈0.5“跟踪”基频分量的过程中,涡动频率每遇到转子轴承系统的一个固有频率,就发生一次“锁频”现象。