杨晓冬，朱铁光
摘要：转动设备故障可分为机械性故障和操作性故障两大类。机械性故障通过振动分析、油液分析等方法来诊断．操作性故障可通过振动量与工艺量相结合的综合方法来分析。准确诊断操作性故障，与准确诊断机械性故障一样，对于避免设备事故、延长设备运行周期，具有同等重要的作用。
关键词：转动设备；运行状态；工艺；操作；故障诊断
中图分类号：TH165.3文献标识码：B
转动设备故障大体上可分为两大类：一是设备零部件功能失常。如转轴断裂、转子上零件脱落或异物卡附引起的突发性转子不平衡、轴系不对中、动静部件摩擦、部件松动等等，其主要原因是设计、制造、安装和维修不当等原因引起；二是因为运行操作参数不当而造成的设备功能或运行状态异常，如喘振、共振、油膜涡动、壳体热变形、流体冲击、介质抽空以及机组预热不充分造成热膨胀不均引起的强振等等，均属于不适当的工况条件导致的操作性故障。
第二类故障由于设备本身状况良好，多数情况下无需停机检修，只要重新调整操作参数，设备运行状态就可以恢复正常。
因此，设备运行状态异常时，如何准确分析其直接原因，正确区分到底是机械型故障还是操作型故障，避免不必要的非计划停工，对于提高企业效益具有十分重要的意义。
以下介绍几种典型的运行和操作性故障。
1．转速变化造成的故障
某炼油厂气体压缩机组因工艺需要，转速由原来的8400r/min提高到8700r/min后，运行中发生强振，并伴有阵发性的强烈吼叫声。经振动测试，发现透平和压缩机的振动频率变化不大，只是振幅有所增长。对其它附属设备、管道进行振动和噪声测试，发现油气分离罐的噪声最大。强噪声发生时，振频以289Hz（约为主机旋转频率的二倍）为主，且随着主机转速的波动而改变。强噪声产生的原因是油气分离罐某一部件在压缩机一段出口气流脉动激励下产生共振。据此调整主机转速，啸叫声和强振均消除，因此避免了不必要的停机，其直接经济效益40余万元。检修时改变了导流板的结构和尺寸参数，以后未再发生此类问题。
2．负荷变化引起的故障
某炼厂焦化装置热油进料泵，设计流量为180m3/h，运行初期振动正常，后因降量运行，入口流量从162m3/h降至155m3/h，再降至113m3/h，各测点振动增大，泵内侧轴承座水平方向的振动烈度尤为明显，最高达11.9mm/s，比正常振值(4.3mm/s左右）增加二倍以上。为进一步确认故障原因，测取了振动信号进行频谱分析。频谱中各测点均以泵转子叶片通过频率（旋转频率×叶片数量＝497.3Hz）占绝对优势，工频、二倍频及其它谐波成分幅值很小。由此判断强振的主要原因是入口流量远低于设计流量，造成介质入口冲角与叶片安装角偏差较大，从而产生冲击。将入口流量从113m3/h升至180m3/h左右，泵内侧轴承座水平方向的振动烈度降至5.4mm/s左右，恢复了正常运行，取得直接经济效益100多万元。
3．介质冲击引起的故障
某空压机第三级叶轮处轴振动有逐步上升趋势，由7μm升至26μm，接近一级报警值。
从振动测试的情况看，第三级转子振值超标的主要原因是转子失衡，但若空气质量不好或空气过滤器性能下降导致转子结垢产生不平衡，则一般第一级转子不平衡的严重程度应高于二、三级，而当时第一、二级振动均正常。因此，第三级振动大应另有原因。
此外，振值变化与第三级入口温度和冷却水回水温度存在负相关关系，即入口温度和冷却水回水温度高时，第三级转子的振动相对低，而第一、二级叶轮的振值基本不变。
因此，怀疑机组压缩空气产生的凝结水在二级中冷器中排出不畅，导致凝结水进入第三级叶轮，一方面造成水击，另一方面导致转子失衡。另外，不排除二级中冷器内漏的可能性。
检修时发现二级中冷器泄漏，蜗壳里明显可见积水，叶片表面有水击痕迹。处理完泄漏问题后，机组三级振动分别为7、6、6μm，恢复正常运行。
4．润滑油参数变化引起的故障
某空压机开机时发生阵发性的强烈吼叫声，最大振值达17mm/s（正常运行时仅2mm/s)。振动分析表明，机组存在动静件摩擦，原因是轴承油膜失稳造成。据此调整润滑油温度，发现从30℃升至38℃后，机组强振消失，恢复正常。为进一步验证该结论，多次调整润滑油温度，以观察机组振动的变化情况，证明当润滑油温度在35~38℃时，振动显著降低，解决了多年来的运行技术问题，避免了设备事故。
5．温度变化引起的故障
某主风机出口振值高达164μm（一级报警值为127μm）。经采用振动、铁谱和红外热像分析，证实强振的原因是机组轴承座为板式焊接结构，开机时负荷上升过快造成轴承座与壳体热膨胀不均，致使轴承座中心与壳体不同心，一旦轴承座和壳体达到热平衡，振值应会下降。一天后振值降至89μm，恢复正常。该机在以后的启动中，注意缓慢提升负荷，再未发生类似的强振现象。