燃气轮机是管道、船舶、航空等行业重要的旋转机械设备,为满足不同需求,其运行工况较多,工况变化频繁迅速,为保证燃机在各工况下安全、可靠运行,有必要对非稳定工况进行振动状态监测。传统旋转机械故障诊断技术已较为成熟,但不适用于变工况运行下的燃气轮机状态监测。针对这一问题,研究了多转子燃气轮机谐频振动同步跟踪方法,主要分为谐频分量的幅值趋势跟踪及波形提取。主要研究内容如下:(1)针对无键相或键相与振动不同步场合的转速提取问题,导致谐频振动分析时目标阶次偏移的问题,提出了基于同步提取变换(SET)的转速提取方法。首先,对振动加速度信号积分得到转子工频成分明显的振动速度信号;然后,参考同步性较差的转速数据在振动速度信号中使用同步提取变换方法提取瞬时频率(IF),即可得到同步精确的转速数据。通过对仿真信号及实际燃机运行数据的处理,对比了几种常用时频分析方法,采用Renyi熵参数衡量时频分析效果,验证了提出方法在燃机同步转速提取场合的有效性;(2)针对变负荷过程中谐频分量跟踪问题,提出了基于计算阶次跟踪(COT)的两种阶次瀑布图切片的幅值趋势跟踪方法。通过仿真数据及工程数据分析,对二者从幅值准确性、计算效率上进行了对比,结果表明,等时间间隔的阶次瀑布图切片算法,在幅值精度及运算时间上有着明显的优势,能够有效提取燃机谐频分量的幅值趋势;(3)为解决卡尔曼滤波阶次跟踪方法(VKFOT)参数设置困难、计算时间较长以及阶次偏移问题,本文提出了基于改进VKFOT方法的谐频分量提取方法。通过仿真信号及工程数据分析,证实改进方案有以下三个优点,易于设置滤波参数,可以解决振动转速不同步带来的阶次偏移问题,有效提升计算效率,因而能够快速准确提取燃气轮机谐频振动分量波形。最后,基于MATLAB的APP Designer平台编写了适用于燃机等旋转机械的燃气轮机谐频振动同步提取软件,涵盖目标阶次幅值跟踪与谐频分量提取两大主要功能。软件为谐频振动同步跟踪方法在燃机等旋转机械的振动监测与故障诊断实际应用奠定了基础。