随着我国经济的快速发展，电力能源的需求量日益增加。而由于电力工业发展，发电机组单机容量不断增大，轴系长度不断加长，且轴系相对截面积不断降低，转子系统时常会发生扭转振动现象。当汽轮发电机组出现蒸汽压力变化或电网波动时，如果波动变化频率与转子系统扭转振动固有频率接近，整个轴系就会发生较大幅值的扭转振动。若不能及时发现或调整，则会导致整个轴系产生严重破坏。而且，由于扭转振动表现形式不明显，使得因扭转振动造成的轴系疲劳损伤具有很大的隐蔽性。一旦这种疲劳积累到一定程度，就会导致轴系断裂，其后果将是灾难性的，图1为GE某型号叶轮机是因扭转振动导致叶片损伤[1]。因此，对于轴系扭转振动的测量研究与分析能源企业倍加重视。

　　扭转振动特性的测量是轴系扭转振动研究中最重要和最基本的内容。相对弯曲振动来说，轴系扭转振动测量研究与分析方法在适应多种复杂环境、提供测量精度等方面还有很多工作有待深入探讨[2]。1916年德国工程师盖格尔(Geiger)首先利用机械式振动仪对内燃机轴系扭转振动开展了振动测试研究[3]。经过多年的研究与发展，目前扭振测量方法主要分为两大类。一是接触测量法，此方法主要是将传感器安装在轴上，测量信号通过集流环或者无线电发讯方式传给接收端，进行信号分析，典型的传感器为电阻应变片和扭矩测仪等;二是非接触测量法，根据原理，其分为三种：相位差法、频率计数法和激光测扭法。

　　根据不同的测试原理，国内外扭振仪产品主要有：英国TV-1型扭振仪、上海发电设备成套设计研究院开发的DTV-88型扭振测量系统、苏州声和振动科技有限公司开发的Rotec扭转振动测试分析系统、清华大学研制的DK-IIA型扭振测量分析系统等。一般用于教学的是小型转子实验平台，仅可以进行简单的转子弯曲振动测试与分析，而能进行扭转振动测试的转子实验平台占地面积都比较大，较笨重，而且价格昂贵[4-5]，不适合实验教学。

　　本文将介绍自制开发的用于轴系扭转振动测试分析与教学研究的可商业化的小型转子实验平台。此自制开发的转子扭转振动测试与分析系统，不仅可以提高学生对测试技术的认识，而且采用多种分析策略，可以让学生更好地理解扭转测试原理和方法。

　　1 转子扭转振动测试与分析系统组成

　　2 转子扭转振动测试分析实验

　　3 结语

　　本文介绍了实验中心自主设计的转子扭转振动测试与分析系统及其实验教学情况。通过对此系统三个模块的详细介绍，说明了各个部件的功能及其相互关系。基于新工科理念，利用实验平台开展了转子扭转振动测试与分析实验教学。通过让学生组队进行自主设计、搭建实验测试平台、调试控制系统和采集系统以及对测试数据进行处理分析，激发了学生主动参与的热情，加强了互动与合作交流。其测试原理和测试方法科学合理，有利于学生树立科学意识，掌握科学方法和实验操作技能。

　　参考文献

　　[1] BUSKIRK E. Torsional Dynamics Large 2-pole and 4-pole Steam Turbine Powertrains [J]. GE Power & Water, 2013(5) Ger-4724.

　　[2] 李忠刚,陈照波,朱伟东,等.盘式分布拉杆转子系统扭转振动非线性动力学特性分析[J].振动与冲击,2017,36(3):215-221.

　　[3] 徐敏,骆振黄,严济宽,等.船舶动力学机械的振动、冲击与测量[M].北京:国防工业出版社,1981.

　　[4] 徐洪志.旋转机械轴系扭振测量研究[D].北京:清华大学,2005.

　　[5] 黄文虎,夏松波,焦映厚.旋转机械非线性动力学设计基础理论与方法[M].北京:科学出版社,2007.

李忠刚 刘伟 樊久铭 严勇　哈尔滨工业大学力学国家级实验教学示范中心