烟气轮机及转动设备的典型故障案例分析研究--电气工程及其自动化专业.docx

摘 要为了强化对重要设施的管理和预测修理，要充分关注设施的状态监测和故障 研究活动，特别是在线状态监测工作。机组作为整个系统的重要部分，其运作状 况显著影响系统的运作周期与能源损耗，运行顺利，不只可以节约电力，减少资 源损耗，此外还可以确保所有机组的顺利运作，进而保证设施的正常生产。本文烟机在线状态监管和问题诊断技术的应用研究作为切入点，通过在重油 催化装置的烟气轮机和众多规模庞大的机组在线状态监测的应用，全面分析烟气 轮机的重要问题：转子不对中、不平衡、轴弯、油膜涡动、转子碰摩、轴裂纹等, 分别从故障危害性、故障原因分析以及特性分析角度进行分析。通过现场的在线 监测系统结合实际故障案例得出了不对中、不平衡、摩擦以及油膜涡动的故障特 征，故障原因及解决措施，深入研究了各种故障的特征图谱。总结了烟气轮机故 障诊断中常见的分析方法：时域诊断法、传统谱分析法、轴心轨迹分析法。通过 对故障的分析，结合停机修理的结果与分析研究，最终推断出各种类型的数据和 图谱所对应的不同故障类型，对于烟机转子及一、二级静叶密封结构进行了改进, 降低了设备的故障率，机组实现了长周期平稳运行，对关键设备进行预知性维修, 最终得到了满意的效果，取得可观的经济效益和社会效益。关键词：烟气轮机；在线监测；故障诊断；诊断技术应用高的经济收益，被当做此类智能监测诊断系统顺利发展的重要典型。我国监测诊断 科技主要是借鉴其他国家的先进科技，继而不断消化、吸收得到的。1.2我国设备状态监测和故障诊断技术发展概况在二十世纪八十年代，设备状态监测与故障诊断科技从早期认知进入到实践 时期，将借鉴西方国家的领先科技与经验当做重点，对部分故障机理、诊断方式 与简单监测诊断仪器开展论述与分析7o 1983年，有些部委开始创建单独的分析 组织，比如化工部振动检测组织、中国石化总企业设施状态监测组织、冶金部设 备诊断分析组织等。随后在北京创建中国设备管理组织；1985年中期在郑州创建 中国机械设备诊断技术学会；1985年底开始在上海举办与之相关的技术使用宣传 会议；1986年中期在沈阳举办首届中国机械设备诊断技术学会年会暨国际学术会 议。上述机构与组织专注于全面传播国内在此行业得到的众多研究成就，全面探 索设施状态监测和故障诊断在各个国家的发展趋势，进一步促进了学科的稳定发 展，此时其为国内社会经济发展提供便利。现在国内设施状态监测和故障诊断技 术能力和西方国家的差异开始被明显缩小，在很多部分，比如规模庞大的旋转机 械在线状态监测与研究系统、机泵群状态测试等，就能进-步达到现实生产需求, 甚至和全球领先水平接轨”七在机械与力学领域的研究中，形成非常关键的分支, 也就是设备故障诊断学。现在，国内机械设备状态监测和故障诊断逐渐得到众 多研究成果，开始被各界人士所关注，理论知识充足，是具备现实发展前景的复 杂学科气对机械设备状态监测和故障诊断活动开展分析逐渐被众多公司所关注。1.3状态监测和故障诊断的基础技术设备故障诊断技术的发展目前故障诊断一般包含三个关键环节：也就是信号与征兆提取与状态分辨。 根据上述主要环节和设施故障诊断科技的未来趋势进行分析，此技术主要经历下 面的时期：第一时期将电子科技，传感器科技，计算机科技当做前提，将多种信 号处理当做方式，也是早期发展时期听。此时期主要特征是多种测试方式与信号 处理方式的持续出现，在一定程度上增加设施故障诊断技术系统的内涵，形成铁 谱、光谱等众多测试技术，也随之出现众多方式，比如状态空间法、对比法、统 计研究法、时序研究等众多重要的处理方式。原本的傅立叶谱研究也变成短时傅 立叶研究、Wigner谱研究、小波变换等众多信号研究方式，在一定程度上弥补原 本研究方式的缺点叫。上述技术在齿轮箱、压缩机等相关设备，船用与车用发动 机等反复运动设备和工程构造、管道、钢丝绳等设施的问题判定中被普遍使用， 得到较高的经济效益。但是此时在现实使用中也遇到一定的阻碍，频繁出现下面 的问题，使用过高的数据采集与信号研究设施得到的研究诊断结果并不精准，甚 至不如相关专家学者根据现实经验得出的结果，因此就促使大众讨论长久以来所 积攒的经验、理论在现实中的使用。人工智能科技的进步，尤其是专家系统与人工神经网络在设施诊断中的使用， 为此类技术的未来发展与智能化水平的提升提供方便，帮助诊断技术得到良好的 发展且开始进入更高的等级，也就是将人工智能技术当做重点的智能诊断科技时 期。根据上述发展历史，其可以处理设施诊断时期的诸多难题，也就是判断设 施的实际状态与故障特点和出现问题的部分。查明事实就是设施所判断的主要目 标，此科技也在长久的发展中不断成熟。在上述时期，原本将数值计算与信号处 理当做重点的诊断开始被以知识处理和推理为重点的诊断所取代。此时在上述时 期，诊断技术发展也从原本简单的监管、诊断向监测、判定、监管与调度的集成 化方向进发，监管、诊断开始服务于设施的维护、管理甚至参加计划调度，将按 时维护变成视情维护。目前微电子、计算机、多种信号处理方式、转子动力学和 当代公司治理方式的分析与发展，设备故障诊断技术在近年获得更加蓬勃的发展 160旋转机械状态监测与故障诊断中信号采集与分析技术的发展规模庞大的旋转机械振动信号研究目标是选取转子运作的状态数据，进行高 效旦全面的提取是开展此类监测与故障诊断的重点。现在，与之相关的处理方式 类型众多，比如倒频谱研究、双谱研究、Wigner研究等皿。然而，对于规模庞大 的旋转机械振动信号处理与故障判定来说，现在依旧要使用FFT谱分析开展妥善 处理，提取具体运作状态变动与相关故障问题。和FFT频谱相融合的时域研究方 式主要是轴心轨迹、时域波形研究与用在转子机械启停车信号研究的瀑布图、Bode 图、Nyquist图网。为了全面查找所需要的相关内容，基于FFT谱开展深入分析， R. B. Randal 1,开展全面的趋势分析；Brian R. Humes把不同部分的幅值和相位 融合设计出极坐标图，创建矢量监测图(Vector Monitoring Pinpoints),监管运 作转速下不同部分响应向量的变动，进而寻找转子机械状态的变化；1. Iman提取 Histogram 信号研究科技(Histogram Signature Analysis Technique),把日常运 作状态中和故障状态中的转子振动时域波形彼此相减，之后得到FFT频谱，其主 要体现出故障问题造成的异常振动情况。即便在现实旋转设备的使用中，转子 振动信号的FFT频谱研究法也是使用频次最高的方式。然而使用FFT计算频谱只 能选取振动信号内的一部分完成周期化，上述方式会导致泄漏问题和栅栏效果。 进而导致振动信号的研究精准度持续降低。设备状态监测技术的发展设施状态监管主要包括传感器、数据筹集与计算机信号研究三类子系统 监测系统一般是提供稳定设施运作信息，所以是此类诊断问题的重中之重。其他 国家大部分经历专用便携式数据筹集、分析诊断仪器到不同层次的状态监测、研 究与故障诊断系统，之后延伸到使用专家系统开展故障诊断。在此类技术发展的 多个时期，监测系统也承担多种责任。在早期发展的第一时期，因为此时大多数 使用离线性质，实际所担负的任务量不多，此刻系统一般只进行测试，显然此时 期内重点面向结构并不复杂的零部件进行大致诊断。目前系统复杂度持续提升， 相关技术也开始进入智能时期，需要使用功能强大的实时在线监测科技达到现实 需求。需要完成实时在线测试，需要根据下述标准进行：A高速数据采集此部分重点是确保监测系统紧跟设施运作状态的变化速度。例如对汽轮发电 机组来说，不只要筹集稳定运作时期的相关信息，此外也需要筹集开关机等相关 时期的信息。由于相位关系在进行实际故障诊断的时候也具备重要的作用，为确 保此类信息的精准性和稳定性，需要全面对有关通道的信号开展无相差筹集，此 刻需要使用采集技术才可以完成所有任务对。B高速数据的缓冲技术智能诊断一般面向规模较大的设备，为了确保诊断结果的精准性，选择的测 点较多，甚至超过上百个，如此导致数信息传输任务不断增多，因为系统不同环 节之间速度不对应，导致数据传输遇到阻碍。使用存储器缓冲科技可以妥善此类 问题，主要实现手段是FIFO与双端口 RAM技术等闵。C实时分析为了监管且预估设施运作时期也许会出现的故障，要求此类系统需要呈现出 实时研究的效果，实时研究可以确保信息筹集与处理全面进行，要想彰显此功能 主要条件是数据处理时间超过采样间隔。目前高速专用设备随之出现，技术开始 被普遍使用，在现实应用中因为成本限制，一般使用妥协形式一一借助巡检来确 保彼此对应。D分布式的体系结构因为监测主体规模较大，需要查看的信号量也持续增多。此外，不同信号的 监测速度差异很大，比如普通谱巡检只需要大概5秒，而为精准辨别开关量的变 动状况，需要在短暂的时间内查找详细状态。很明显使用集中式监测体系结构并 不科学，因此需要使用此结构。分布式系统就是通信科技、计算机科技与控制科技三缤纷融合的结果。其主 要使用在大多数是局部处理，且只有少量必要的、需要整体处理的场合。此系统 在开展诊断的时候尤其是监测系统内使用。也就是分散类型。此系统促使内部不 同方面的关系从紧密耦合转向分散型。在实际使用中，一般使用多级构造网。1.4本文的主要研究内容在研究旋转机械国内外分析技术情况和烟气轮机分析技术现状和未来趋势的 时候，本文将炼油厂催化裂化生产时期出现的高温再生烟气能量回收利用当做研 究背景，以石化炼油厂直接发电机组中的烟气轮机为研究主体，使用振动知识、 信号处理与分析科技，对此设备的故障详情开展深入分析，一般分析内容包含：(1) 研究烟气轮机系统组成、运作特征、测点分布和故障划分；(2) 分析目前存在的主要故障形式，包括：烟气轮机转子的不对中、不平衡、 轴弯、油膜涡动、转子碰摩、轴裂纹等，分别从故障危害性、故障原因分析以及 特性分析角度进行阐述。建立了相应的转子数学模型，重点分析了转子不对中及 不平衡故障进行了机理分析。(3) 根据旋转机械常见故障的故障机理的深入研究，通过现场的在线监测系统 结合实际故障案例得出了不对中、不平衡、摩擦以及油膜涡动的故障特征，故障 原因及解决措施，深入研究了各种故障的特征图谱。(4) 总结了烟气轮机故障诊断中常见的分析方法：时域诊断法、传统谱分析法、 轴心轨迹分析法。通过对故障的分析，结合停机修理的结果与分析研究，最终推 断出各种类型的数据和图谱所对应的不同故障类型。第2章 烟气轮机主要故障形式2. 1烟气轮机的简介烟气轮机（也就是烟气透平）主要将烟气当做工质，把其中的热能与压力能 变成机械能的原动机。此设备在石油炼厂流化催化裂化装置再生烟气能量回收系 统中被普遍使用，得到各界人士的关注。烟气轮机主要分类与特征1）依照结构内容进行划分 主要是单级与多级两类。静叶与轮盘安装动叶的工作轮是构成烟气轮机的主要部分，也就是“级”。假如整个烟气轮机只存在单个级，就可以被叫做单级烟气轮机；假如整个烟气轮 机包括两个级，就可以叫做两级烟气轮机；更多的就被叫做多级烟气轮机。两级 烟气轮机运作效率比单级更高。现在，我国生产的两级烟气轮机效率大概是83%, 其中单级只有大概78%02）依照烟气在级内流动趋势进行划分主要是轴流式与径流式两类烟气在级内轴向流动就被叫做轴流式烟气轮机。一般所研究的大部分设备都 是轴流式，由于此类型支持流过的工质流量高，结构便于制作成多级型式，可以 达到高膨胀比与大功率需求，效率更高。另外，轴向进气可以让烟气进入设备的 时候更加平稳和顺畅，保证烟气内催化剂颗粒匀称划分。烟气在级内径向流动则被叫做径流式烟气轮机。此类主要使用在小功率设备 中。然而其也具有离心分离功能，可以促使颗粒集中，入口压力亏损更大。YLII10000F型烟气轮机是由进气、过渡、排气三部分机壳、转子组件、轴 承箱和轴承等部分。转子组件主要包含一级、二级轮盘、一级与二级动叶与主轴等部分。前两部 分是重点，以止口定位，且热装在轴端，思考到轮盘与拉杆在运作时期热膨胀变 形等条件之后，具有充足预紧力的拉杆固定轮盘和主轴联接，套简传扭。一、二级轮盘属于实心构造，使用GH864材料横锻且生产形成，轮缘开机树 型叶根槽，用来装入带根树型叶根的动叶片、锁紧片锁紧定位，一、二级动叶片 使用高温合金GH864横锻产生，叶型部分喷上“长城一号”耐磨表层。进气机壳一般包含进气机壳与锥和一级静叶零件，进气机壳是不锈钢焊接件 进气锥也是如此，且组焊在壳内，一级静叶组件由静叶片与固定镶套构成。可以 使用螺栓坚固在进气锥端部。在进气壳体上设置可调试辅助性挠性支撑。过渡机壳主要由二级静叶环固定套、二级静叶环体和二级静叶片等组成。二 级静叶片用T型叶根固定在二级静叶环体上，为避免催化剂固体颗粒对通流时期 的冲蚀亏损，此部分也需要增设防冲蚀台阶，且喷洒耐磨材料，为防止漏气，二 级静叶片组成的内环上固定有气封片。排气机壳是完整的，主要包含不锈钢焊接 得到。主要包含进、出口法兰、扩压器和壳体等部分，整个机壳用进口端法兰上 的两个支耳及机壳上的不同支耳支承在底座上，在进口端的支耳与底座支承面之 间增设横向导键，在排气机壳的前端与后端增设纵向导键，确保核心稳定。轴承 箱由箱体和箱盖组成，均为铸件。其上装有轴承和油封及测转速、测轴振动和轴 相位探头，并接有轴承润滑油进、出口管线。轴承部分包含两个径向轴承与主、 副止推轴承，稳固在轴承箱中。本次主要使用四油叶滑动轴承，其中采用八瓦块 的金氏伯里轴承，副止推轴承为八瓦块米锲尔轴承。底座是焊接件，支承排气机 壳的支座需要使用水冷却，进而确保此机组中心杯高稳定。2.2烟气轮机的测点布置2. 2. 1振动测点布置原则在信号采集时期，测点的挑选具有不容忽视的关键效果，上述测点的具体方 位需要全面体现出反应机组的特征信息，上述信息是未来研究与高效处理问题的 重要凭证。所以依照目前的现实状况，对烟机机组的运作状况与烟机本身结构特 征开展全面研究，测点具体分布情况参考下图：烟机远程采集系统的采集参数主要采集参数：十五个。此处，烟机：十三个，风机：两个。包含振动、压 力与温度。（1）振动：八个。两个前径向轴承（测点名：IX, 1Y）；两个后径向轴承（测点名：2X, 2Y）一个后轴向位移（测点名：2A）；一个键相位转速（测点名：3R）;风机两个前径向轴承（测点名：4X, 4Y）（2）压力：两个。前、后主油道压力（测点名：5P, 6P）（3）温度：五个。一个主油道温度（测点名：7T）； 一个轮盘温度（测点 名：8T） 一个烟气温度（测点名：9T）；两个前后径向轴承轴瓦温度（测点名： 10T, 11T）。此处：IX代表1号测点的水平方向的振动；1Y代表1号测点垂直 方向的振动；2X代表2号水平振动；2Y代表2号垂直振动；2A代表2号轴向位 移；4X代表4号水平振动；4Y代表4号垂直振动。2.3烟气轮机的故障形式转动设备的状态监测与问题判断需要在设备运作中或不拆装的时候，对机械 技术状态开展定量测试，利用对测试信号的操作与研究，且根据诊断对象的发展 情况，来定量分析机械设施和相关零件、部件的真实技术状态，预估设备的不正 常问题和后续技术情况，对问题部位、因素开展研究与判定，寻找处理的方式以 及最佳处理时间。设施状态监测故障诊断科技便于公司完成当代设施管理任务； 处理维修环节中“过度维护”和“维护不足”问题，进而在设施使用的时候，确 保成本最低，设施整体效率最高的目标。烟气轮机（也就是烟机）是石油化工产业内普遍使用的重要设施，其使用催 化裂化设备生产时期形成的高温再生烟气余热驱动离心式或轴流式空气压缩机作 功或给发电机供应动力。此部分的具体运作状况和设备运作周期与能源损耗紧密 相关，对确保设施稳定运作与节约资源具有积极价值。根据研究可知某企业投入 使用的39台烟机机组，2016年度总共得到收益7. 8亿元，经济效果非常明显。然 而此时我们也需要关注到，此设备是炼化领域主要设施中出现问题概率最高的部 分。一般无故障运作时间少于280天，很多厂烟机每年停机维护三次是正常的事 情。其和设备长时间运作的标准有较大的差异，多次停机造成设备能耗提高，效 率降低，甚至会导致设备切断进料以及意外停工问题频繁出现，有时候会降低公 司经济收益。所以需要对此设备进行状态监测和故障诊断，尽早查找问题出现的 因素和设施存在的隐患，使用高效的方案，确保机组安全、平稳、长久运作是重 中之重。造成烟机故障率始终很高的现实因素是高温与粉尘。此设备机械问题，大部 分和上述两个因素相关。烟机普遍存在的问题，比如磨损、叶片断开、粉尘过多、 动静摩擦、动平衡受损、同心度偏转和管线应力影响或多或少和上述两个因素相 关。下面分别对几种类型的故障原因、诊断方法及故障处理作分析。烟气轮机转子不对中故障1.1故障危害性在旋转设备中，转予不对中是造成众多问题的关键因素，在美国某化工企业 研究的所有故障问题中大部分是因为转子不对中导致的南。此现象会导致系统运 作时期发生轴挠曲变形、机械振动、轴承初期受损和油膜失稳等情况，对整体稳 定运作带来一定的负面影响。烟气轮机联轴器不对中问题出现概率很高，也会造 成油膜温提高、失稳、机组振动异常，出现异常噪声，因此造成轴承初期受损、 轮齿咬死断齿、螺栓受损、磨损，最终发生“锁定问题，不利于设备顺利生产。2. 3. 1.2故障原因分析与烟气轮机转子联轴器不对中故障相关的原因众多，重点被整理成下面多个 部分：(1) 设计时期并未充分思考烟气轮机对中曲线，计算出现失误(2) 安装找正误差与对热态转子不对中量并不关注(3) 联轴器螺孔间隙过大或螺栓预紧力较低假如烟气轮机机组出现第三个问题，那么导致的最终结果就是机组在带负荷 时期，在负荷提高到特定数值时，两个半联轴器出现错位问题，轴系对中状态存 在变动，和联轴器联系的转子振动响应也会出现一定的变化，其中设备内转子振 动更加严重。(4) 冲击扭矩烟气轮机甩负荷等问题都会导致轴系扭矩在瞬间出现明显改变，对传递扭矩 与运作中的联轴器产生较大影响，导致两个半联轴器彼此错位，轴系对中状态出 现变化，进而导致机组轴系振动更严重。(5) 日常运作中操作上超负荷运作与机组保温不善，轴系内转子热变形不同(6) 机器基础、底座沉降不均衡导致对中超差和软地基导致对中不良(7) 环境温度差异大，机器热变形不一样。(8) 除了上述因素外，超负荷运行等因素也可引起转子联轴器不对中。特性分析假如转子联轴器存在不对中问题，整体设备在运作时期，系统可以得到的工 程振动信号特点一般体现在下面多个部分：(1) 转子径向振动存在二倍频，主要是一倍频与二倍频分量，轴系不对中更 明显，二倍频占据比值高，大部分时期二倍频能量更高；(2) 振动信号的最初时域波形为畸变正弦波；(3) 联轴器两边临近的轴承油膜压力为反方向变动，油膜负担增加，其他就 减少；(4) 联轴器不对中时轴向振动更大，振动频率是一倍频，振动幅值与相 位不变；(5) 两边轴向振动通常表现出180反相；(6) 比较明显的轴心轨迹是月牙形、香蕉形，明显对中不度时期的轴心 轨迹也许是“8字形；涡动方向是同步正进动；烟气轮机转子不平衡故障2. 3. 2. 1故障危害性烟气轮机转子不平衡表示具体运作时期不同微元质量的离心惯性力系不同， 换言之依照转子轴向不同横截面的重心不在中心线上，也就是设备回转质量偏心。 因为此设备在具体运作的时候高效旋转，假如质量偏心较小，也会导致明显的离 心激振力。比如，在设备转速是3000rpm时，质心偏离旋转中心线0. 1mm所得 到的离心力类似于整个重量，上述力会造成较大震动。设备机组三分之一的问题 是因不平衡情况造成，对设备运作或四周环境导致的消极结果为：(1) 造成内部挠曲变形增加内应力，有时候会导致设备零件断裂。比如，因为 不平衡造成汽轮发电机组内的转子出现断裂情况，此类严重故障在国内也出现过;(2) 造成振动，加速相关部件受损程度，减少整体使用时间、降低效率；(3) 转子振动的时候通过轴承等部分传播给建筑物，此外也会出现较大的噪 声，造成环境污染。2.3. 2.2故障原因分析质量不平衡是目前旋转设备中最普遍的问题。大家都知道，旋转机械的转子 因为材料质量与加工科技等相关条件的影响，转子的质量分布相对于旋转中心线 来说无法坚持“绝对平衡”，因此就导致转子旋转时产生规律性的离心力干扰， 在轴承上导致动载荷，导致机器出现振动。机组不平衡按照具体发生过程被划分 三类不同的情况。此处原始不平衡是由于转子生产、装配失误与材料不均衡等原 因出现的；渐发性问题是因不均匀积灰导致的；突发性则是因为转子上零件脱落 导致，机组振幅猛然增加之后稳定在相应范围内”气导致设备内转子不均衡的原因有很多，大部分被划分成下述几个部分：(1) 加工制造失误因为转子零部件在生产时期出现误差，导致其依轴向横截面的质量分布和转 动中心轴线不对应，导致现实问题的出现。(2) 安装失误在具体安装时期因为误差导致两者中心线出现不重叠，造成现实问题的出现。(3) 热弯曲、热变形转子锻件在热加工时期热应力造成转子弯曲或运作时期热 变形导致弯曲问题，最终导致不平衡问题。(4) 维护更换在修理的时候改变转子质量平衡，比如拆装或替换涡轮、叶片、联轴节与转 子相关零件，替换电机线圈绕组等活动都会导致不平衡问题。(5) 叶片断裂、受损和积垢、冲蚀烟气轮机运作时期动叶片断裂或不均匀受损, 转予一、二级涡轮盘间或动叶片表层积灰、结垢或催化剂颗粒不均衡沉积，工作 介质对转子动叶片、涡轮侵蚀等都刽导致此类问题。(6) 零部件脱离因为机组在实际运作时期转子零部件位于持续高效运作时期，在外力长久影Study on the application of on-line monitoring and faultdiagnosis technology of gas expanderABSTRACTIn order to strengthen the management and forecast maintenance of key equipment, it is necessary to carry out the state monitoring and fault analysis of equipment, especially the on-line condition monitoring. Unit as a key equipment of the entire device, its operation conditions directly affect the unit running cycle and energy consumption level, run well, not only can save a lot of power, reduce the energy consumption of the device level, but also to ensure the safe operation of the unit, to ensure the safety of the plant production.In this paper, the application of the on-line state monitoring and fault diagnosis technology of the cigarette machine is used as the breakthrough point. Through the application of the on-line state monitoring on the flue gas turbine and the large units of the heavy oil catalytic unit, the main fault forms of the flue gas turbine are studied systematically, including the misalignment, unbalance and axis bending of the rotor of the flue gas turbine. Oil whirl, rotor rubbing, shaft crack, etc., are analyzed from the point of view of fault harmfulness, failure cause analysis and characteristic analysis. Through the on-line monitoring system combined with the actual failure cases, the fault features, the causes of the failure and the solution of the oil film vorticity are obtained, and the characteristics of various faults are studied in depth. The common methods for fault diagnosis of flue gas turbine are summarized: time domain diagnosis, traditional spectrum analysis and axle center trajectory analysis. Through the analysis of the fault and the analysis and analysis of the result and analysis of the shutdown repair, the different types of fault types corresponding to various types of data and atlas are concluded. The structure of the machine rotor and the one or two stage static seal structure is improved, and the failure rate of the equipment is reduced. The unit realizes the long period and smooth operation, and the key is the key. The predictive响下会导致零件脱落问题。比如，联轴器脱落问题，导致不平衡问题的出现。2. 3. 2. 3特性分析不平衡转子的振动信号，具体时间波形和频谱图通常表现出下面的明显特点：（1）原始时域波形的形状类似于纯正弦波；（2）振动信号的频谱图中，谐波能量一般汇聚在转子工作频率（IX）上，也 就是基频振动成分所占比值高，相关倍频成分所占比值不高；（3）在升降速时期，假如转速低于标准转速时，振幅随着转速提高而提高。 假如转速超过临界转速以后，会跟随转速增多反而降低，且开始趋向较小稳定值。 假如转速接近于临界数值时，就会出现共振问题，此刻也达到最高峰值；（4）当转速稳定不变的时候，相位稳定；（5）轴心轨迹图属于椭圆形；（6）涡动特点则是同步正进动；（7）纯静不平衡的时候支承转子的所有轴承相同方向的振动相位一样，其中 纯力偶不平衡时支承转子的所有轴承振动为反相，也就是相位差180。o然而事实 上转子通常出现静不平衡，此外也会出现相应的力偶不平衡（也就是出现动不平 衡），此前支承转了的所有轴承相同方向振动相位差在0。到180。范围内波动网;（8）在外伸转子不平衡的时候也许会导致较大的轴向振动。在转子外伸端不 平衡时，两轴承的轴向振动相位没有差异；（9）由于介质不均匀结垢的时候，工频幅值与相位开始缓慢改变。轴弯曲转子弯曲主要被划分成永久性与暂时性两类。前者也被叫做转子弓形弯曲， 一般表现由生产制造问题、怆久存放不合理、蠕变等因素导致的无法自主复原的 弯曲。后者表示可自主复原的弯曲，一般是因开启预负荷过高、加速过快等不科 学操作导致的。转子弯曲的振动机理：不论是怎样的转子弯曲，都会出现质量偏心与不平衡激振力，此部分振动机 理和转子不平衡类似。主要差异点就是轴弯曲也会导致轴两边形成锥形运动，所 以在轴向也会出现更大的工频振动。另外，转轴弯曲时，因为弯曲形成的弹力和不平衡造成的离心力相位出现差 异，此外相对相位跟随转速变动，在相同转速区间内，双方的作用会出现抵消， 振幅开始降低，假如弯曲效果低于不平衡效果时，振幅降低出现在临界转速下， 否则，振幅减少出现在临界转速上。转子热弯曲导致的振动一般是基频分量，通 常表现出下述特征。（1）振动和转子的热状态相关，假如机组冷态运作时（空载）振动不大，然 而伴随负荷增加，振动开始变大；（2）假如振动变大之后高速降负荷或停机振动没有马上变大，而存在相应的 时间差；（3）转子出现热弯曲之后停机惰走时在低转速下转子的工频振动幅值比在开 车时期同等转速下的振动值更高，此外在同等转速下，工频振动的相位也许不会 重叠。油膜涡动及油膜振荡油膜涡动的机理：动压滑动轴承因为自身表现出结构不复杂、生产便利、应用实践长、工作稳 定、符合重载高速要求的优势。被普遍使用在旋转设备中，尤其是规模庞大的旋 转设备的转子支撑系统。动压滑动轴承的主要理论是油楔承载理论，也就是依赖 油液粘性，在轴颈旋转的时候把油液接连带到轴颈和轴承表层所产生的容积持续 缩小的空间内，油液持续被缩小，形成油膜压力，开始影响轴颈，支持轴颈，导 致轴颈和轴承面脱离接触而完成润滑目标。在一般状况下，油膜压力合力和载荷 目标是维持动平衡状态，在相同环境中会因为动力不稳而导致油膜涡动与振荡问 题吧2. 3. 4. 1油膜涡动油膜涡动是转子基于本身轴线旋转的时候，轴心基于静平衡点旋转的重要方 式。其形成机理也就是：油膜力属于动态力，其和载荷的平衡相同全部是动平衡, 在最佳稳定运作时期，轴颈中心处于油膜力和载荷平衡的方位上。在遇到某种干 扰影响的时候，上述平衡无法维持下去，此刻油膜力和载荷不属于平衡力，轴颈 会远离平衡位置，在合外力影响下运作，其与外力可分解成指向静平衡点的径向 力与切向力，前者想要让轴颈恢复到平衡位置，后者和位移方向相似，促使轴心 绕静平衡点变速运动，进而形成油膜涡动。其中速度主要和油膜流动速度有关。油膜速度可以根据油膜连续性研究得出，大致统计，假设油膜速度按照线性划分, 也就是轴颈表层油膜的速度和轴颈表层速度没有差别，轴瓦表层的油膜速度是零, 此时油膜平均周向速度是轴颈表面圆周速度的百分之五十。根本上因为油膜速度 划分的非线性、轴承的端面泄露，与真实工况相关影响条件，产生真实油膜涡动 速度，根据统计通常是转子转速的0.420.48倍，很多时候也会遇到超过0.5倍 工频的情况。由于油膜涡动频率靠近轴的转动频率的百分之五十，因此就被叫做 半速涡动刚:。2. 3. 4. 2油膜振荡涡动属于自激励振动，半速涡动的频率少于转子的一阶固有频率时，转子轴 心的轨迹通常是平稳封闭图形(类似于基频和二分之一 2倍频叠加产生的双椭圆)， 假如转子是N-倍临界转速的时候，涡动和转子一阶临界转速重叠，转子系统会自 激形成强烈共振，此刻轴心轨迹开始转换成分散的不规则曲线，谱图内半频分量 的幅值靠近乃至高于基频振幅，轴颈和轴瓦表面出现碰摩，油膜受损。假如转速 不断提高，涡动频率一直是转了固有频率物。转子是否出现失稳动和众多条件相关，比如载荷、转速、瓦隙、轴瓦构造、 油液粘度等。轻载轴瓦，油膜涡动一般在一阶临界转速之前出现：中载轴瓦，涡 动一般在一阶临界转速以后产生：重载轴瓦，在油膜振荡出现之前通常不会出现 半速涡动。在油液粘度很高的时候，油膜振荡的维持性较差，涡动频率成分的幅 度变化明显。椭圆轴瓦、可倾斜轴瓦具备较好的稳定性，出现失稳的概率随之降 低。2. 3. 4. 3油膜涡动及油膜振荡的故障特征振动特点：(1) 半速涡动；一般特点是频谱中1/2倍频处出现峰值：轴心轨迹是由基频 与半频成分重合产生的相对平稳的双椭圆，正进动。(2) 油膜振荡：一般特点是频谱中转子，第一阶临界频率成分是主峰，随之出 现非线性振动成分，轴心轨迹是分散、无规律曲线，波形幅度不平稳，相位出现 突变。振动敏感方向：都是径向。敏感参数：(1) 半速涡动：涡动频率随着转速改变，维持半频涡动频率是转子工频的(0. 42-0. 48)倍； 涡动出现的起始频率对载荷敏感，轻载轴瓦，油膜涡动一般在一阶临界转速之前 出现；中载轴瓦，涡动一般在转速以后产生；重载轴瓦，在油膜振荡出现之前通 常不会出现半速涡动；振动对温度变动相对敏锐。(2) 油膜振荡：必须在工作转速达到或超过二倍临界转速的时候，才会猛然形成，振动随着 油温变动较大；油膜振荡属于自激振动，维持振动的能量由转轴在旋转中利用自 激机理得到，和外部激励没有关系。油膜振荡表现出惯性效应，假如出现的话， 油膜振荡会在相对宽的转速区间内不断出现，提高转速，振动问题随之消减，减 少转速，必须在转速少于二倍临界转速之后消失。转子碰摩转子动静碰摩就是旋转机械中普遍存在的问题，一般被当做相关问题的衍生, 被划分成轴向径向和轴向动静碰摩两部分，此处前者不只运动阻碍增多，此外产 生的振动响应并不突出，基于振动研究法的问题振动无法对其进行辨别，一般使 用其他方式判定。此后只对转子径向动静碰摩振动理论开展大致研究。动静碰摩和部件局部松动表现出类似的内容，都会改变系统的动态刚度(即 便造成此变化的现实具体条件有所差异)，不同之处就是，前者存在切向摩擦力, 促使转子形成涡动。转子胁迫振动、碰摩自由振动与摩擦涡动重合起来，形成繁 琐的径向碰摩独有的振动响应频谱率。因为碰摩力体现出较为突出的非线性特点 (通常体现在充足的超谐波)。所以动静碰摩和松动进行比较，振动成分的周期 性明显更弱，其中非线性更明显。很多规模庞大的机组在转子与静子出现径向摩擦现象的时候，振动频谱一般 是基频分量，然而也存在2X、3X、4X等相关谐波分量，此处2X分量很大。摩擦的时候振动开始变多，此外相位随之出现改变，相位变化属于逆转动方向。摩擦后假如转子出现热弯曲，此时降速过转子利用临界转速的振动不断放大在转子出现动静摩擦之后，降转速或降负荷振动不会马上减少，而是增加。 必须在转速或负荷减少到相应数值之后，振动开始缓慢减小，也就是振动变化表 现出相应的滞后性。轴裂纹转子裂纹出现的因素一般是疲劳损伤。旋转设备的转子假如设计不合理（包 括选材问题或结构问题）或者生产方式等问题，或者是运作时间太长的机组，因 为应力侵蚀、疲惫、变形等，导致转子原本存在诱发点的位置出现微裂纹，此外 因为较大变动的扭矩与径向载荷的不断影响，微裂纹开始延伸，最后变成宏观裂 纹。最初的诱发点一般位于应力高此外材料存在问题的部分，比如轴上应力汇聚 点、制造时期残留的刀痕、划伤处、材质出现细微问题（比如夹渣等）等部分。在转子形成裂纹的早期，扩展效率并不高，径向振动的幅值涨幅不大。然而 裂纹的扩展速度开始伴随裂纹深度的加深而持续增加，因此会发生振幅不断提高 的问题。特别是二倍频幅值迅猛提高与有关相位的变