往复式压缩机
卧式对置、立式、角式等布置差别大；关注气缸与中体轴向振动、十字头冲击、气阀状态、活塞杆沉降、气流脉动和管道。
往复式机械的振动从何而来
往复式机械的激振力主要有三类。第一类是运动部件的惯性力：活塞、活塞杆、十字头和连杆的一部分做往复运动，产生以转频为基频的一阶惯性力和以两倍转频为基频的二阶惯性力，旋转部分的质量则通过曲柄平衡块平衡。第二类是气体力：缸内压力推动活塞，同时作用在气缸盖上，对整台机器而言是内力，但会使机身、中体和气缸沿活塞杆方向反复拉伸，形成气缸端部较大的轴向振动。第三类是扭矩波动：曲轴输出或吸收的扭矩随曲柄转角变化，其反作用力矩通过机身和地脚传给基础。
这些激振力决定了往复式机械的频谱以转频的整数倍为主，四冲程内燃机还会出现半阶次成分，成分多、分布宽。同时，各种冲击事件都与曲柄转角对应，例如气阀开闭、活塞经过止点时载荷换向。理解这一点，才能把正常的固有振动与异常冲击区分开。
内燃机
关注发火阶次和半阶次成分、各缸工作一致性、机体减振支承、扭振减振器状态以及向建筑或底座的传递。
基础与地脚
块式基础、灌浆层、垫铁和地脚螺栓承受交变的不平衡力和反扭矩，是往复机组最常出问题的部位之一。
进出口管道
间歇吸排气形成气流脉动，在弯头、三通和变径处转化为激振力，管道振动和小口径接管开裂十分常见。
不平衡力与力矩：固有振动怎么评价
曲柄的数量和布置决定了哪些惯性力能在机器内部相互抵消。对置式压缩机两列相对的往复质量运动方向相反，往复质量配平时一阶和二阶惯性力大体抵消，但由于两列之间存在轴向间距，会留下力矩，表现为机组在水平面内的摆动；单列或角式布置则可能留下较大的自由惯性力。内燃机的气缸数和曲柄排列同样决定了自由力和自由力矩的阶次与方向。这些数据通常由制造厂给出，它们是机组固有的，不会因为维修而消失。
因此，往复机组的振动评价不宜简单套用离心式机器的经验。更可靠的做法有三点：按相关标准中针对往复式机械的规定或制造厂要求评价；与本机投运时的基线和同型机组比较，关注变化量而不只是绝对值；把振动分解到方向和阶次上，看是否符合该机型不平衡力和力矩的特点。如果振动最大的方向与理论上自由力或力矩的方向一致，且历史上稳定，通常属于固有振动；如果出现新的成分、方向改变或幅值持续增长，就要查找异常原因。
- 收集制造厂提供的惯性力、力矩数据及其方向
- 按方向和阶次分解振动，与机型特点对照
- 与投运基线和同型机组比较，关注变化趋势
- 对平衡块、往复部件更换前后分别测量
扭转振动简述
曲轴、飞轮、联轴器和被驱动的电机或发电机转子构成一个扭转振动系统。气体扭矩和惯性扭矩包含一系列阶次，当某个阶次与扭振固有频率重合时，曲轴、联轴器和键连接会承受很大的交变扭应力，而轴承座上的横向振动可能并不明显。因此扭振问题往往以零部件损坏的形式暴露出来：联轴器弹性体反复开裂、连接螺栓松动或断裂、电机轴端键槽出现裂纹、齿轮出现异常磨损。
扭振不能用普通的横向振动测点直接测出，常用的方法是测量轴系瞬时转速波动，或在轴上粘贴扭转应变片配合无线遥测。变频驱动的压缩机转速范围宽，可能穿过或停留在扭振共振区，测试时应覆盖整个运行转速范围。测得的扭振频率和幅值要与扭振计算结果对照，整改通常通过改变联轴器刚度、加装或调整扭振减振器、限定运行转速区间来实现。
气流脉动与管道振动
压缩机气缸间歇吸气和排气，使进出口管道中的气体压力周期性波动，频率为转频及其倍数，双作用气缸两端交替排气，两倍转频成分往往较为突出。脉动遇到弯头、三通、变径、阀门和盲端时转化为周期性的激振力，推动管道振动。如果管段长度和容积组合形成的气柱固有频率与脉动频率接近，就会发生气柱共振，脉动被显著放大；如果管道某一跨的机械固有频率与激振频率接近，则出现管道机械共振。两种共振可能单独出现，也可能同时存在。
排查时要同时测量压力脉动和管道振动：在气缸法兰、缓冲罐进出口和管道关键位置安装动态压力传感器，沿管道在弯头、支架和跨中测振，再对管道做敲击测试识别机械固有频率。脉动大而管道固有频率与之错开，整改重点在缓冲罐、孔板和管系声学特性；脉动不大而管道在某个频率振动突出，则以加强支撑、调整跨距为主。往复机组的管道支撑应采用夹紧式管卡并独立生根，吊架和简单托架难以约束往复激振；放空、排凝和仪表接管等小口径接管要单独核查。
- 气缸法兰和缓冲罐进出口的压力脉动
- 弯头、三通、变径处的管道振动
- 各跨管道的机械固有频率
- 支架形式、生根位置和管卡紧固状态
- 小口径接管相对主管的振动
地脚、灌浆与基础
往复机组的不平衡力和反扭矩全部经地脚传给基础，地脚螺栓、垫铁和灌浆层在交变载荷下容易出现松动、开裂和脱空。一旦机身与基础之间的连接失效，机身振动会明显增大，地脚螺栓进一步松动，形成恶性循环，严重时导致机身变形、轴承和十字头导轨磨损加剧。
判断连接是否失效，最有效的方法是跨界面同步测量：在机身底部、地脚螺栓附近、灌浆层和基础顶面上下对应地布置竖向和水平测点，比较同一频率成分的幅值与相位。连接良好时，界面两侧的振动接近；出现明显的幅值台阶或相位差，就说明界面存在相对运动。再结合敲击听声检查灌浆层空鼓、检查螺栓预紧和垫铁接触情况，可以较准确地定位问题。基础本身振动偏大时，还要考虑基础刚度、质量和地基条件，必要时测量基础的固有频率。
常见现象、原因与确认方法
| 现象与特征 | 可能原因 | 现场如何确认 |
|---|---|---|
| 一阶、二阶转频成分偏高，沿气缸轴线方向最大 | 往复惯性力的固有表现，或平衡状态改变、基础刚度不足 | 与制造厂数据、投运基线和同型机组对比，检查机身与基础的相对运动 |
| 机身与基础之间振幅或相位出现台阶 | 地脚螺栓松动、灌浆层脱空或垫铁松动 | 跨界面同步测量，敲击检查灌浆层，复核螺栓预紧 |
| 在特定曲柄转角出现冲击 | 十字头销或连杆轴承间隙过大、活塞杆连接松动、活塞与缸盖间隙异常 | 按曲柄转角展开时间波形，对照活塞位置和载荷换向时刻 |
| 活塞杆沉降或跳动逐渐增大 | 支承环磨损、十字头或活塞杆连接问题 | 用电涡流传感器跟踪活塞杆位置趋势 |
| 个别气阀盖温度偏高，冲击时刻改变 | 气阀泄漏、阀片或弹簧损坏 | 阀盖测温，结合缸内压力曲线分析 |
| 某段管道振动大，频率为转频的倍数 | 气流脉动激励或管道机械共振 | 同步测压力脉动与管道振动，敲击测管道固有频率 |
| 小口径接管根部开裂 | 主管振动带动接管共振，接管缺少支撑 | 测接管相对主管的振动，检查支撑和焊接接头 |
| 联轴器弹性件反复损坏，横向振动并不大 | 扭振共振 | 测量轴系转速波动或扭转应变，与扭振计算对照 |
| 内燃机运转不稳，半阶次成分变化 | 个别气缸燃烧不良 | 检查各缸排气温度和转速波动 |
测点布置与工况安排
| 测点 | 测量目的 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 机身主轴承附近 | 反映机身整体振动和不平衡力作用 | 水平、垂直、轴向三个方向，与基础测点对应 |
| 十字头导轨或中体 | 捕捉十字头和连杆的冲击 | 加速度测量，与曲柄位置同步采集 |
| 气缸端部 | 反映气体力引起的气缸轴向振动和气缸支撑状态 | 重点测沿活塞杆方向 |
| 活塞杆 | 测量活塞杆沉降和跳动 | 电涡流传感器，记录长期趋势 |
| 地脚、灌浆层与基础顶面 | 判断连接界面是否松动 | 上下对应布置，同步采集 |
| 缓冲罐、管道弯头与支架 | 评价脉动引起的管道振动 | 与压力脉动测点同步 |
| 键相或曲柄位置 | 提供曲柄转角参考 | 用于转角域分析和阶次分析 |
压缩机应覆盖不同负荷调节级、不同进排气压力和整个变频转速范围；内燃机应覆盖怠速、额定转速空载和带载。
整改方向与委托前资料
管道
增加或加固夹紧式管卡，支撑独立生根，调整跨距避开共振，补强小口径接管支撑。
气流脉动
设置或优化缓冲罐与孔板，调整管长和容积，修改前应有脉动分析依据。
基础与地脚
复紧地脚螺栓，修复灌浆层和垫铁，必要时加固基础。
运动部件
调整间隙，更换磨损的支承环和十字头销衬套，修复或更换气阀。
扭振
调整联轴器刚度，加装或更换扭振减振器，限定运行转速区间。
- 机型、气缸数和布置形式、行程、转速及变频范围
- 制造厂提供的惯性力与力矩数据、扭振计算和脉动分析资料
- 管道布置图、支架图，缓冲罐和孔板设置
- 基础图，地脚螺栓、垫铁和灌浆资料
- 运行参数：进排气压力与温度、负荷调节方式
- 检修记录：气阀、支承环、十字头更换情况，管道与接管开裂记录
现场测试怎么安排
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成；测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的，可以与失效分析一并安排。
常见问题
往复式压缩机振动比离心机大很多，正常吗？
往复惯性力和气体力是机型固有的，振动比同功率的离心式机器大是常态。评价应按相关标准中针对往复式机械的规定或制造厂要求进行，并与投运基线比较，重点看变化和异常冲击。
管道振动是机器带的还是气流引起的？
需要同时测压力脉动、管道振动和机身振动。若脉动明显且与管道振动频率对应，以气流激励为主；若脉动不大，而管道在某频率振动突出且固有频率与之接近，以机械共振为主。两者也常同时存在。
为什么要按曲柄转角来分析振动？
往复机械的冲击与活塞位置相关。把波形按曲柄转角展开，可以看出冲击发生在吸气、压缩、排气还是载荷换向附近，从而区分气阀、十字头间隙和活塞问题，这在频谱上很难看出来。
扭振问题能用普通振动测试发现吗？
一般不能。扭振在轴承座横向振动中反映很弱，需要测量轴系转速波动或轴上的扭转应变。联轴器弹性件反复损坏、改为变频运行后出现异常，都是需要专项测量扭振的提示。
地脚螺栓复紧后振动下降，问题就解决了吗？
不一定。如果灌浆层已经脱空或开裂，螺栓很快会再次松动。应检查灌浆层与垫铁状态，复紧后在相同工况下复测机身与基础的振动差异，并在运行一段时间后再次核查。