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　　摘　要：簡介了旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的意義及其理論基礎(chǔ)。以壓縮機(jī)為例闡述了診斷方法，Z后得出了其所具有的優(yōu)越性等結(jié)論。
　　關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)機(jī)械；故障診斷；機(jī)械振動(dòng)
　　0　引言
　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)是隨著現(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展起來的一項(xiàng)設(shè)備診斷技術(shù)。它是研究設(shè)備運(yùn)行中或停機(jī)時(shí)基本不拆卸的情況下，掌握設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，判定設(shè)備故障的部位、原因、嚴(yán)重程度和狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備可靠性和壽命，并提出解決方案的技術(shù)。其研究的內(nèi)容涉及模式識(shí)別、現(xiàn)代控制理論、信號(hào)處理技術(shù)、人工智能、電子技術(shù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、灰色系統(tǒng)理論等多方面的內(nèi)容。對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行診斷包括對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行診斷和對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行診斷兩方面內(nèi)容。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械如風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備，是石油、化工、冶金、航天及電力等現(xiàn)代重要生產(chǎn)部門中的關(guān)鍵生產(chǎn)工具，對(duì)這些設(shè)備開展性能監(jiān)測(cè)與故障診斷工作，具有重要的意義^[1]。
　　1　現(xiàn)實(shí)要求
　　當(dāng)前我國對(duì)設(shè)備的維護(hù)仍采用傳統(tǒng)的計(jì)劃、定期維修。而這種方法帶有很大的盲目性，設(shè)備有無故障、故障類型、故障部位及故障程度難以準(zhǔn)確把握。另外，由于良好部位的反復(fù)拆卸，機(jī)械性能往往不理想，甚至低于檢修前。而且，沒有必要的超前維修，帶來人力、物力的巨大浪費(fèi)。故障診斷儀器的廣泛應(yīng)用，使對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)由計(jì)劃、定期檢修走向狀態(tài)、預(yù)知檢修變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，使機(jī)械設(shè)備的維護(hù)方式發(fā)生了根本性革命。狀態(tài)監(jiān)測(cè)避免了機(jī)械的突發(fā)故障，從而避免了被迫停機(jī)而影響生產(chǎn)；機(jī)械狀態(tài)分析為預(yù)知機(jī)械設(shè)備的維修提供了可靠依據(jù)，即可做到測(cè)量表明有必要時(shí)才進(jìn)行維修。使得能夠及時(shí)準(zhǔn)備維修部件，安排維修計(jì)劃，克服了定期維修帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失和設(shè)備性能的下降；完善的診斷能力可準(zhǔn)確指出故障類型和故障部位，避免維修的盲目性，使監(jiān)測(cè)簡單易行，大大縮短了維修工期；完善的設(shè)備管理軟件，又可使企業(yè)設(shè)備管理自動(dòng)化。由此可見，狀態(tài)檢測(cè)給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。如實(shí)行狀態(tài)維修后，某化工廠年維護(hù)修理工作由2567臺(tái)減至21臺(tái)；某電機(jī)廠維護(hù)費(fèi)用下降了65%。某造紙廠年節(jié)約18萬美元，而振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備一次性投資僅是此數(shù)的13%^[2]。
　　2　旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)理論基礎(chǔ)
　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)部件來完成的，轉(zhuǎn)子是其Z主要的部件。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，其振動(dòng)信號(hào)從幅域、頻域和時(shí)域反映了機(jī)器的故障信息。因此，了解旋轉(zhuǎn)機(jī)械在故障狀態(tài)下的振動(dòng)機(jī)理，對(duì)于監(jiān)測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和提高診斷故障的準(zhǔn)確率都非常重要。利用振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別這些異常振動(dòng)現(xiàn)象，通過振動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)觀察分析，控制或減少振動(dòng)，避免發(fā)生重大事故。
　　大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見的故障原因分類為：⑴設(shè)計(jì)原因：設(shè)計(jì)不當(dāng)，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)；結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)力集中；設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)；熱膨脹量計(jì)算不準(zhǔn)，導(dǎo)致熱態(tài)對(duì)中不良；⑵制造原因：零部件加工制造不良，精度不夠；零件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不夠，制造缺陷；轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求；⑶安裝、維修：機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大；機(jī)器幾何參數(shù)調(diào)整不當(dāng)；未按規(guī)程檢修，破壞了機(jī)器原有的配合性質(zhì)和精度；⑷操作運(yùn)行：工藝參數(shù)（如介質(zhì)的溫度、壓力、流量、負(fù)荷等）偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)器運(yùn)行工況不正常；運(yùn)行點(diǎn)接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)；潤滑或冷卻不良^[3]。
　　3　在旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行中的實(shí)際應(yīng)用
　　系統(tǒng)能夠?qū)ΤＲ姷牟黄胶?、不?duì)中、轉(zhuǎn)子碰摩、油膜振蕩、氣流激振、部件脫落、軸承損壞、松動(dòng)、旋轉(zhuǎn)失速和喘振等故障進(jìn)行診斷，診斷結(jié)果成立的依據(jù)和故障的處理意見等。
　　3.1 應(yīng)用實(shí)例
　　某壓縮機(jī)組由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)增速機(jī)然后帶動(dòng)壓縮機(jī)工作，整臺(tái)機(jī)組安裝在同一基礎(chǔ)上，如圖1所示。電動(dòng)機(jī)和增速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，增速機(jī)輸出端和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為7758r/min。 　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)3號(hào)測(cè)點(diǎn)的位移、速度峰值均超過允許值。從圖2中的3號(hào)測(cè)點(diǎn)位移頻譜圖與圖3的速度頻譜圖看，25Hz與50Hz均為電機(jī)和增速機(jī)輸入端軸的旋轉(zhuǎn)頻率與旋轉(zhuǎn)頻率的倍頻，不易看出故障原因，為此對(duì)測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。 　　3.2 測(cè)點(diǎn)分析
　　3號(hào)測(cè)點(diǎn)置于齒輪箱頂蓋上。由于箱蓋不是直接壓在軸承蓋上，而且箱蓋的剛度不是很大，所以必須考慮傳遞途徑的影響。通常可以應(yīng)用倒頻譜分析，分離其影響，但限于設(shè)備條件，故采用調(diào)整測(cè)點(diǎn)的方法，將測(cè)點(diǎn)布置在軸承座的基座8號(hào)測(cè)點(diǎn)位置，避免了傳遞途徑的影響。其8號(hào)測(cè)點(diǎn)的位移和速度頻譜圖如圖4和圖5所示。 　　3.3 診斷
　　由圖4和圖5可見，50Hz的幅值與前面比較大大增加，甚至超過工頻25Hz的幅值，是二倍頻（不是電網(wǎng)頻率），同時(shí)發(fā)現(xiàn)三倍頻75Hz的幅值也比較大。由此說明該軸承座存在異?，F(xiàn)象。
　　根據(jù)二倍頻和三倍頻的幅值大的特點(diǎn)，考慮到齒輪箱前軸承端處有一聯(lián)軸器，故診斷為電機(jī)和齒輪箱的聯(lián)軸器對(duì)中不良。
　　停機(jī)后對(duì)該聯(lián)軸器進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)：對(duì)中超差甚大，在垂直方向兩軸中心偏移達(dá)0.15mm，電機(jī)的中心較高。采取使電機(jī)中心下降的措施，再開機(jī)測(cè)試和進(jìn)行頻譜分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)3號(hào)測(cè)點(diǎn)的位移振幅減為0.006mm（原為0.15mm），速度峰值為3mm/s（原為9mm/s）。其它各測(cè)點(diǎn)處的振幅也平均降低了25%。其中8號(hào)測(cè)點(diǎn)對(duì)中后的位移和速度的頻譜圖如圖6和圖7所示。由圖可見，二倍頻和三倍頻成分已基本消失^[4-5]。 　　3.4 實(shí)例結(jié)論
　　用振動(dòng)信號(hào)處理技術(shù)來診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障是可行的，選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)，要考慮傳遞途徑的影響。
　　4　結(jié)束語
　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)在減少突發(fā)性事故，提高設(shè)備的安全可靠性；提高設(shè)備可用率，降低設(shè)備強(qiáng)迫停運(yùn)；降低了維修費(fèi)用及壽命周期費(fèi)用；延長了設(shè)備使用壽命等方面有著不可替代的作用。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)具有以上的優(yōu)點(diǎn)，目前上一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)80%采用該技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)也取得了一些改造的成功經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明：采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)，無論在降低經(jīng)濟(jì)成本還是安全保證都是Z有效的途徑。它將在技術(shù)的推廣應(yīng)用中得到更加充分的體現(xiàn)并在實(shí)踐中不斷得到完善。
　　參考文獻(xiàn)：
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