關(guān)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷，我們是認(rèn)真的
旋轉(zhuǎn)機(jī)械
什么是旋轉(zhuǎn)機(jī)械
旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指依靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作的機(jī)器，在結(jié)構(gòu)上須具備基本的轉(zhuǎn)子、軸承等零部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成的，轉(zhuǎn)子是其非常主要的部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的重要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪聲，其振動(dòng)信號(hào)從幅值域、頻率域和時(shí)間域?qū)崟r(shí)地反映了機(jī)器故障信息。
典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械
各類離心泵、軸流泵、離心式和軸流式風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、離心機(jī)。
（汽輪機(jī)圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的用途：
在大型化工、石化、壓縮電力和鋼鐵等部門，某些大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械屬于生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備
煉油廠催化工段的三機(jī)組或四機(jī)組
大化肥裝置中的四大機(jī)組或五大機(jī)組
乙烯裝置中的三大機(jī)組
電力行業(yè)的汽輪發(fā)電機(jī)組、泵和水輪機(jī)組
鋼鐵部門的高爐風(fēng)機(jī)和軋鋼機(jī)組
轉(zhuǎn)子常見的故障
轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、轉(zhuǎn)子彎曲、油膜渦動(dòng)和油膜振蕩等。
（轉(zhuǎn)子圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷
作為設(shè)備故障診斷技術(shù)的一個(gè)分支--旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù).其研究領(lǐng)域也同樣主要集中在故障信息檢測(cè)、故障特征分析、狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法、故障機(jī)理研究、故障識(shí)別及其專家系統(tǒng)。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)關(guān)系及故障分類
旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的主要組成部分是轉(zhuǎn)軸組件，又稱轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)子、軸承、支座及密封裝置等部分。由于轉(zhuǎn)子類型及振動(dòng)性質(zhì)的不同，其產(chǎn)生故障的原因，機(jī)理及振動(dòng)特征各不相同。
1、轉(zhuǎn)子不平衡
1)轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生原因
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，若轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)軸不重合，就存在不平衡。轉(zhuǎn)子不平衡包括轉(zhuǎn)了系統(tǒng)的質(zhì)量偏心及轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心是由于轉(zhuǎn)子的制造誤差、裝配誤差、材質(zhì)不均勻等原因造成的，稱此為初始不平衡。轉(zhuǎn)了部件的缺損是指轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中由于腐蝕、磨損、介質(zhì)結(jié)垢以及轉(zhuǎn)子受疲勞力的作用使轉(zhuǎn)子的零部件（如葉輪、葉片等）局部損壞、脫落、碎塊飛出，從而造成新的轉(zhuǎn)了不平衡。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心和轉(zhuǎn)子部件缺損是兩種不同的故障但其不平衡振動(dòng)機(jī)理卻有共同之處。
2)轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)特征
轉(zhuǎn)子不平衡故障的主要振動(dòng)特征為：頻譜圖中，諧波能量集中于基頻；振動(dòng)的時(shí)域波形為正弦波；當(dāng)工作轉(zhuǎn)速一定時(shí)，相位穩(wěn)定；轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為桐圓；轉(zhuǎn)子的進(jìn)動(dòng)特征為同步正進(jìn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子振動(dòng)的強(qiáng)烈程度對(duì)工作轉(zhuǎn)速的變化很敏感，振動(dòng)幅值與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而與負(fù)荷大小無關(guān)；當(dāng)轉(zhuǎn)速大于第 一臨界轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速上升，振幅趨向于一個(gè)較小的穩(wěn)定值。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近第 一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)生共振，振幅具有蕞大峰值；不平衡故障主要有靜不平衡和動(dòng)不平衡兩種。對(duì)于靜不平衡，其振動(dòng)方向主要反映在徑向，與軸向振動(dòng)無關(guān)，轉(zhuǎn)子兩端軸承同一方向的徑向振動(dòng)為同相。
2、轉(zhuǎn)子不對(duì)中
1)轉(zhuǎn)子不對(duì)中產(chǎn)生原因
機(jī)組各轉(zhuǎn)子之間由聯(lián)軸器聯(lián)接構(gòu)成軸系傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。由于機(jī)器的安裝誤差、承載后的變形以及機(jī)器基礎(chǔ)的沉降不均等，造成機(jī)器工作狀態(tài)時(shí)各轉(zhuǎn)了軸線之間產(chǎn)生軸線平行位移、軸線角度位移或綜合位移等對(duì)中變化誤差，統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)了不對(duì)中。
2)轉(zhuǎn)子不對(duì)中危害
不對(duì)中是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障中非常常見的故障之一，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障中轉(zhuǎn)了系統(tǒng)故障診斷的60%是由不對(duì)中引起的。具有不對(duì)中故障的轉(zhuǎn)了系統(tǒng)在其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將產(chǎn)生一系列有害于設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，如引起設(shè)備的振動(dòng)、機(jī)器聯(lián)軸器偏轉(zhuǎn)、軸承早期損壞、油膜失穩(wěn)和軸的彎曲變形等，導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生異常振動(dòng)危害很大。
3、轉(zhuǎn)子彎曲
轉(zhuǎn)子彎曲包括轉(zhuǎn)子弓形彎曲和臨時(shí)性彎曲兩種故障。轉(zhuǎn)子弓形彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈弓形，它是由于轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差大、材質(zhì)不均勻、轉(zhuǎn)子長期存放不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻?。發(fā)生 永 久 彎曲變形是由于熱態(tài)停機(jī)時(shí)未及時(shí)盤車、熱穩(wěn)定差、長期運(yùn)行后轉(zhuǎn)軸自然彎曲加大等原因造成的。轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲是由于轉(zhuǎn)軸有較大預(yù)負(fù)荷、開機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不足、升速加快、加載太大、轉(zhuǎn)軸熱變形不均勻等原因造成的。轉(zhuǎn)軸弓形彎曲與轉(zhuǎn)軸臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同。轉(zhuǎn)速無論發(fā)生弓形彎曲還是臨時(shí)性彎曲，它都要產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力同時(shí)在軸向發(fā)生與角頻率相等的振動(dòng)。這兩種故障的機(jī)理與轉(zhuǎn)子質(zhì)量的偏心相同。
4、油膜渦動(dòng)和油膜振蕩
油膜渦動(dòng)和油膜振蕩是由滑動(dòng)軸承油膜力學(xué)特性引起的自激振動(dòng)。以圓柱滑動(dòng)軸承為例，由于交叉剛度系數(shù)不等于零，油膜彈性力有使軸頸失穩(wěn)的因素。軸承中軸頸中心的位置與工作轉(zhuǎn)速和載荷大小有關(guān)。對(duì)于受載條件一定的滑動(dòng)軸承頸仍能回到平衡位置：軸頸轉(zhuǎn)速升，當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，即使受到一個(gè)偶然的外部干擾力的作用，軸高達(dá)到一定數(shù)值后一旦受到外部干擾力的作用軸頸便不能回到初始位置，而沿近似桐圓的封閉軌跡渦動(dòng)態(tài)。或者沿某一不規(guī)則的擴(kuò)散曲線振蕩這就形成了軸承的失穩(wěn)狀。
此外，旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見的故障還有轉(zhuǎn)子與靜止部件發(fā)生摩擦引起的故障、密封和間隙動(dòng)力失穩(wěn)引起的故障、轉(zhuǎn)軸具有橫向裂紋引起的故障等等。這些故障具有各自的機(jī)理和特點(diǎn)。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的系統(tǒng)故障診斷方法
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的系統(tǒng)故障診斷以故障機(jī)理和技術(shù)檢測(cè)為基礎(chǔ)，以信號(hào)處理和模式識(shí)別為其基本理論和方法，從功能上可分成數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷決策3部分。復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段和方法很多，通常采用在線間接診斷法，即通過二次診斷信息來間接判斷其中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化，常見的方法有直觀檢測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、噪聲譜分析、油液光譜分析等。
1、直觀檢測(cè)
直觀檢測(cè)是操作人員通過耳聽、眼看、憑借經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)備的故障隨著機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，該方法已不能滿足現(xiàn)代故障診斷的要求。
2、溫度檢測(cè)
溫度監(jiān)測(cè)是利川各類溫度傳感器來測(cè)量軸承、電機(jī)和齒輪箱等裝置的表面和內(nèi)部溫度，為查找故障部位提供信息。該方法屬于數(shù)據(jù)采集功能，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供基礎(chǔ)。
3、振動(dòng)監(jiān)測(cè)
噪聲譜分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障的主要特征是機(jī)器伴有異常的振動(dòng)和噪聲，因此振動(dòng)監(jiān)測(cè)和噪聲潛分析成為旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要手段和方法，振動(dòng)監(jiān)測(cè)主要是利用機(jī)器表面的振動(dòng)信號(hào)來診斷電機(jī)、軸承等的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障，其振動(dòng)的振幅、頻率等都會(huì)發(fā)生變化，通過對(duì)從振動(dòng)傳感器得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析來確定故障類型及狀態(tài)噪聲譜分析是通過聲波儀對(duì)系統(tǒng)某部件噪聲信號(hào)頻中的諧波幅值變化規(guī)律進(jìn)行分析，識(shí)別和判斷部件的磨，清況等故障。該方法能夠?qū)Σ考哪p情況實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)并確定故障部位由于環(huán)境噪聲干擾大、機(jī)械工況的變化會(huì)導(dǎo)致其信號(hào)的非平穩(wěn)性、缺少性能可靠的傳感器等原因，這兩種方法在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用需要進(jìn)一步研究。
4、油液光譜分析
油液光譜分析是使用原子吸收光譜儀，對(duì)系統(tǒng)的液壓油或潤滑油中金屬微粒、外來砂粒、塵埃等進(jìn)行濃度和化學(xué)成分分析。該方法主要針對(duì)系統(tǒng)中的液體變化情況進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
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