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近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械需求數(shù)量不斷增加，而且這類機(jī)械本身還不斷向大功率、大容量、高轉(zhuǎn)速、高效率和復(fù)雜化等方面發(fā)展。如何管理好這些設(shè)備，確保工作過(guò)程的安全性和可靠性，避免事故發(fā)生，讓設(shè)備發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益，已成為現(xiàn)代企業(yè)管理的重要目標(biāo)之一。為此，要求通過(guò)對(duì)機(jī)器的在線監(jiān)測(cè)盡早識(shí)別較小的故障，并監(jiān)視故障的發(fā)展，以便在整個(gè)系統(tǒng)受到較大破壞之前，及時(shí)實(shí)施補(bǔ)救措施或有準(zhǔn)備地停機(jī)。

 

另一方面，對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以更有效地指導(dǎo)設(shè)備的維修管理，將早期的事后維修方式和計(jì)劃維修方式發(fā)展為預(yù)知維修，可以讓機(jī)器在有限的使用壽命期內(nèi)創(chuàng)造最大的價(jià)值。

 

機(jī)械故障是指機(jī)器的功能失效，即其動(dòng)態(tài)性能劣化，不符合技術(shù)要求。例如，機(jī)器運(yùn)行失穩(wěn)，產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲，工作轉(zhuǎn)速、輸出功率發(fā)生變化，以及介質(zhì)的溫度、壓力、流量異常等。機(jī)器發(fā)生故障的原因不同，所反映出的信息也不一樣，根據(jù)這些特有的信息，可以對(duì)故障進(jìn)行診斷。但是，機(jī)器發(fā)生故障的原因往往不是單一的因素，一般都是多種因素共同作用的結(jié)果，所以對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷時(shí)，必須進(jìn)行全面的綜合分析研究。

 

由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計(jì)加工、安裝調(diào)試、維護(hù)檢修等方面的原因和運(yùn)行操作方面的失誤，使得機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，其振動(dòng)類型可分為徑向振動(dòng)、軸向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，其中過(guò)大的徑向振動(dòng)往往是造成機(jī)器損壞的主要原因，也是狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)和進(jìn)行故障診斷的主要依據(jù)。

 

從仿生學(xué)的角度來(lái)看，診斷設(shè)備的故障類似于確定人的病因：醫(yī)生需要向患者詢問(wèn)病情、病史、切脈（聽(tīng)診）以及量體溫、驗(yàn)血相、測(cè)心電圖等，根據(jù)獲得的多種數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析才能得出診斷結(jié)果，提出治療方案。同樣，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷，也應(yīng)在獲取機(jī)器的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、瞬態(tài)數(shù)據(jù)以及過(guò)程參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)等信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理提取機(jī)器特有的故障征兆及故障敏感參數(shù)等，經(jīng)過(guò)綜合分析判斷，才能確定故障原因，做出符合實(shí)際的診斷結(jié)論，提出治理措施。

 

根據(jù)故障原因和造成故障原因的不同階段，可以將旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障原因分為幾個(gè)方面，如下所示。

 

1. 設(shè)計(jì)原因

 

設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)特性不良，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。

 

2. 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。

 

3. 安裝、維修

 

機(jī)械安裝不當(dāng)，零部件錯(cuò)位，預(yù)負(fù)荷大；

 

軸系對(duì)中不良；

 

機(jī)器幾何參數(shù)（如配合間隙、過(guò)盈量及相對(duì)位置）調(diào)整不當(dāng)；

 

管道應(yīng)力大，機(jī)器在工作狀態(tài)下改變了動(dòng)態(tài)特性和安裝精度；

 

轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)，改變了動(dòng)平衡精度；

 

未按規(guī)程檢修，破壞了機(jī)器原有的配合性質(zhì)和精度。

 

4. 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；

 

機(jī)器在超轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷下運(yùn)行，改變了機(jī)器的工作特性；

 

運(yùn)行點(diǎn)接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū)；

 

潤(rùn)滑或冷卻不良；

 

轉(zhuǎn)子局部損壞或結(jié)垢；

 

啟停機(jī)或升降速過(guò)程操作不當(dāng)，暖機(jī)不夠，熱膨脹不均勻或在臨界區(qū)停留時(shí)間過(guò)久。

 

5. 機(jī)器劣化

 

長(zhǎng)期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓度增大或動(dòng)平衡劣化；

 

轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋；

 

零部件磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕等；

 

配合面受力劣化，產(chǎn)生過(guò)盈不足或松動(dòng)等，破壞了配合性質(zhì)和精度；

 

機(jī)器基礎(chǔ)沉降不均勻，機(jī)器殼體變形。