大型旋转机械状态监测与故障诊断

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1、实用大型旋转机械状态监测与故障诊断1故障诊断的含义故障就是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。通常把运行中的状态异常、缺陷、性能恶化及事故前期的状态统称为故障，有时也把事故直接归为故障。而故障诊断则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数及其历史运行状况，对设备有可能发生的故障进行分析、预报，对设备已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势。大型旋转机械是指由涡轮机（如汽轮机、水轮机、燃气轮机、烟气轮机等）及其驱动的工作机（如离心式压缩机、轴流式压缩机、发电机等）所组成的透平式流体动力机械，

2、习惯上简称大型机组。大型机组是化工、石化、电力、钢铁等行业的关键设备，例如：乙烯装置的三机（裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙稀压缩机），化肥装置的五机（原料气压缩机、空气压缩机、合成气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机），炼油装置的三机（烟机、主风机、富气式压缩机），大型空分装置的空气压缩机，中心电站的大型汽轮机或水轮发电机组，钢铁企业的氧压缩机及高炉风机等。大型机组由于功率大、转速高、流量大、压力高、结构复杂、监控仪表繁多，运行及检修要求高，因此在设计、制造、安装、检修、运行等环节稍有不当，都会造成机组在运行时发生种种故障。大型机组本身价格昂贵，大型机组的故

3、障停机又会引起整个生产装置的全面停产，给企业、社会、国家造成巨大的经济损失。因此，认真做好大机组的状态监测与故障诊断工作，对避免恶性设备损坏事故的发生，降低停机次数和缩短停机时间、减少企业的经济损失是十分有益的。2故障诊断的目的故障诊断的根本目的就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行，其目的主要为：①对机组运行中的各种异常状态作出及时、正确、有效的判断，预防和消除故障，或者将故障的危害性降低到最低程度；同时对设备运行进行必要的指导，确保运行的安全性、稳定性和经济性。②确定合理的故障检修时机及项目，既要保证设备在带病运行时安全、不发生重大

4、设备故障，又要保证停机检查时发现设备的确有问题，合理延长设备的使用寿命和降低维修费用。文档实用③通过状态监测，为提高设备的性能而进行的技术改造及优化运行参数提供数据和信息。3故障诊断的任务故障诊断的任务主要包括三个方面，即监视机组的运行状态，判断其是否正常；判断机组的故障，预测将来发生的趋势，并提供消除故障的思路；指导机组的运行和维修。4故障诊断的方法4.1振动分析法振动分析法是对设备所产生的机械振动进行信号采集、数据处理后，根据振幅、频率、相位及相关图形所进行的故障分析。一方面由于在大型旋转机械的所有故障中，振动问题出现的概率最高；另一方面，振动信号包

5、含了丰富的机械及运行的状态信息，既包含了转子、轴承、联轴器、基础、管线等机械零部件运行中自身状态的信息，又包含了诸如转速、流量、进出口压力及温度、油温等影响运行状态的信息；第三，振动信号易于拾取，便于在不影响机器运行的情况下实行在线监测和诊断。因此振动分析法是旋转机械故障诊断中运用最广泛，也最行之有效的方法。采用振动分析法，可以对旋转机械大部分的故障类型进行准确的诊断，如转子动不平衡问题、转轴弯曲、轴承工作不良、油膜涡动及油膜振荡、转子热不对中、动静件摩擦、旋转失速及喘振、转轴的横向裂纹、叶轮松动、结构共振等等。4.2油膜分析法油膜分析法是对机组在用润滑

6、油的油液本身及油中微小颗粒所进行的理化分析。通过对润滑油的粘度、闪点、酸值、破乳化度、水分、机械杂质、液相锈蚀试验、抗氧化安全性等各种主要性能指标的检验分析，不仅可以掌握润滑油本身的性能信息，而且也可以了解到机组轴承、密封的工作状况。尤其是对油液中不溶物质，主要是微小固体颗粒所进行的铁谱分析、光谱分析、颗粒计数，可以识别油液中所含各种颗粒的化学成分及其浓度、形貌、尺寸，从而对润滑、特别是轴承合金、轴颈、浮环、机械密封的动静环、油封及油档等摩擦副的磨损状态进行科学的分析与诊断。因此油液分析法也是大型旋转机械故障诊断中的一个重要方法。4.3轴位移的监测文档实

7、用在某些非正常的情况下，大型旋转机械的转子会因轴向力过大而产生较大的轴向位移，严重时会引起推力轴承磨损，进而引起叶轮与汽缸隔板摩擦碰撞；大型汽轮机在启动和停车过程中，也会因转子与缸体受热和冷却不均而产生差胀，严重时会发生轴向动静摩擦。尽管轴位移故障的概率不是很高，但也常有发生，特别是一旦发生后对设备造成的损坏往往是灾难性的。所以，对轴位移进行在线状态监测和故障诊断分析很有必要。4.4轴承回油温度及瓦块温度的监测检修或运行中的操作不当都会造成轴承工作不良，从而引起轴承瓦块及轴承回油温度升高，严重时会造成烧瓦。所以对轴承回油温度、瓦块温度进行监测也很必要。按

8、API617规定，轴承进出口润滑油的正常温升应小于28℃，轴承出口处的最高油温应