故障诊断首要问题：大型旋转机械故障真伪的判断

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　　是否真的发生了故障?即故障真伪的判断是故障判断首先要解决的问题。

　　由于仪表失灵在大机组所发生的各类故障诊断中所占的概率较大，以及因生产工艺系统波动或操作不当(特别是在开车或负荷调整的过程中)而产生的故障也常有发生，因此切忌仅限于一、两个因素就轻易判断发生了机械设备故障，而应该根据系统、仪表、运行、现场等多方面情况进行综合的判断。

　　首先，查询生产工艺系统在故障发生时有无大的波动或调整

　　如果系统发生了变化，会造成某些运行参数(如工质组份、流量、进出口压力及温度、循环水温等)产生异常，引起振动、轴位移、出力等发生变化，甚至报警，但设备本身未必发生机械损伤故障。

　　系统波动引起的故障，有小流量及组份变化引起的喘振，工质变化引起的转子结垢，进出口压差变化引起的轴位移大等，若处理及时，故障可消除、减弱。然而，要是振动值和轴位移值仍在继续上升、甚至已连锁停机，那么说明故障较为严重，可能发生了机械损伤，如强烈喘振引起的动静件碰摩损坏，带液引起的轴向力过大并使推力轴承损坏等。

　　如果系统未发生任何变化，那么在振动值突然明显增大、甚至报警、联锁停机的情况下，机械损伤故障肯定是真的发生了，多数为机械脱落引起的动不平衡(如断叶片)，以及轴承失效等。

　　系统有无波动除向当班操作人员查询外，最好直接调看DCS，并将有问题的振动、轴位移与流量、压力、温度等做在同一时间坐标的趋势图上，如此判断，简单、快捷、明了。

　　2000年元月，某烟机振动值由30～40μm，逐步波动上升到70~80μm。车间希望春节前解体大修、更换转子。由于振动为渐变，且有多次回落(尽管比正常值高)，表明转子未损伤，而是催化剂粘结到转子上所致。通过DCS做出了烟机各振动值与烟气及轮盘冷却蒸汽温度的趋势图，由图显示，振动峰值总与蒸汽温度的谷值一一对应、略滞后，表明振动的波动与上升与冷却蒸汽温度有关，蒸汽温度波动引起了催化剂的粘结与脱离，改变了转子的动平衡状况。只要保证蒸汽温度，振动就会回落，无需停机大修。此图便于统一共识，车间调整、保证了冷却蒸汽温度，该烟机在40～50 μm的水平上连续运行了10个月，直到装置大修。

　　其次，查看探头的间隙电压是否真实可信

　　大机组振动与轴位移的测量仪表几乎都是涡流式位移传感器，且几乎都是本特利公司的产品。对涡流式位移传感器来说，所测得的位移(即间隙)与输出的电压(即间隙电压)始终为线性关系，本特利探头的线性特性为200mV/mil，换算成公制为7.87V/mm。机组运行中，无论振动间隙、轴位移间隙如何变化，其间隙与间隙电压之间的关系都应该保证此线性特性，即可以通过查看间隙电压是否真实可信来判断仪表本身有无故障。

　　若振动探头的间隙电压在10±3V范围内，则表明仪表无问题，振动值可信。因为，探头的初始安装电压均为定值，多数为10 V(也有为8 V、9 V)，并考虑到：①振动探头的安装有一定的随意性;②运转后转子被油膜托起，处于两侧45°上方的探头间隙电压会有所降低(约0.7V);③即使振动值增大了100 μm，其间隙电压的变化也不会超过0.4 V;④ 其它的偏差。因此，运行中的振动探头间隙电压与初始安装电压相比较，偏差应该在±(2～3)V以内，超过2V测振仪表很可能存在故障，超过3V基本失灵。

　　要是有运转正常时的间隙电压记录，或在线状态监测系统有间隙电压趋势，那么就排除了上述①、②因素的影响，会使间隙电压的判断更为精确。如果变化后的振动值与间隙电压的关系不符合探头特性(7.87V/mm)，超过±0.5V，就可以认为测振仪表失灵。例如，某振动探头运转正常时的振动值/间隙电压为20μm /9.62 V，现在为70μm /8.62 V，其振动值增大了50μm，间隙电压降低0.2 V，应该为9.42 V，至少不应该低于8.92 V，因此测振仪表本身有问题。

　　若轴位移的间隙电压与按10±轴位移值×7.87V计算后相差在±1V以内，则仪表无问题，轴位移值可信。注意：轴位移值单位为mm，远离探头(正方向)时为“+” ，靠近探头(负方向)时为“-” 。例如，某轴位移值为+0.40mm，间隙电压为13.5V，经计算：10+0.4×7.87=13.1V，与13.5V相差未超过1V，可确认仪表真实可信。因为，轴位移探头的安装极为精细，要架百分表，先反复串动转子校对止推间隙，再取中，调零位，也就是确定10 V(也有为8 V、9 V)的初始安装电压，最后还要校核。所以其误差量很小，通常在±0.2 V以内，考虑到其他误差，不可能超过0.5～1V。

　　例如，2001年7月某连续重整循环氢压缩机组在联动开车过程中，汽轮机轴位移突然连锁动作停机。许多人认为，未见止推轴承温度高报警，之前汽轮机单试正常，属仪表误动作。经查，“二选二”的轴位移间隙电压为17.6 V和17.8 V，当即判断非仪表误动作，而是止推轴承的合金已磨光。在盘车降温无法揭盖查瓦的情况下，令钳工用厚度为2.2mm及2.3mm的塞尺检查了轴位移探头处的间隙，并从回油中摸到了轴承合金的磨损碎粒。诊断的根据是，轴位移间隙电压安装值为10 V，加上1mm的轴承合金厚度，即7.87 V，正好与17.6 V和17.8 V相符。

　　间隙电压相差过大时，表明测振仪表已出现故障。其中，探头、延伸电缆、测隙仪、电源卡、通讯卡等各个环节上都有可能出现问题。

　　具体来说，防松螺母没有锁紧时，探头会产生松动，间隙电压会产生较大的跳动，并造成为低频成分不固定的间歇性、跳动性强烈振动的假象;钳工检修中不经意地碰伤探头，会造成间隙电压突然降低或消失，显示紊乱;轴端密封泄漏时，探头的密封胶及线圈会被油中的腐蚀介质所腐蚀，造成间隙电压缓慢降低，并引起振动值缓慢降低、直至消失，或者引起轴位移负方向值缓慢增大的假象。延伸电缆接头处密封不可靠时，油中的水会使接头锈蚀，造成间隙电压忽有忽无，忽正常忽降低，直至完全消失，如今已将接头移至轴承箱外;延伸电缆自身铠甲及绝缘破损时，油中的水会引起短路，造成间隙电压升高，现铠甲及绝缘已增厚。测隙仪箱门、孔密封胶条易失效，水进入后短路造成间隙电压混乱，甚至误报警及联锁动作。显示表电源卡使用期过长后间隙电压会逐步下降，起初降 1～2 V，之后仅有4~5 V，使振动值产生较大上升的假象。通讯卡出现故障时，一次表及就地表数值正常， 但是DCS上数值异常，甚至造成连锁误动作停车。

　　第三，查看相关的运行参数有无相应的变化

　　振动发生时，转子上有的部位振动增高的幅度大，有的部位增高的幅度小，有的部位甚至还会因振型发生变化而变小，关键是转子的整体振动状态必然同时发生变化。强烈振动时，整个轴系的振动状态也会同时产生变化(即使是金属挠性联轴器，也不可能完全隔离相邻转子的振动)。

　　因此，当某一轴承某一方向振动值明显增大时，应调看同一轴承、同一转子、同一轴系相关测点在同一时刻的振动值。若同一轴承另一方向的振动值同时变大或者变小，同一转子另一端轴承两个方向的振动值也同时变大或变小，同一轴系上相邻转子的振动值也同时有变化，尽管它们的变化幅度可能较小，此振动肯定是真的。也就是说，不片面追求同一时刻振动是否同时增大(增大的概率较高)，关键看同一时刻振动值是否同时发生变化。若同一轴承的另一方向、同一转子的另一端轴承、同一轴系相邻转子的振动值在同一时刻无丝毫变化时，则很可能是假的。此外，还应该关注一下润滑油的供油油温是否异常。

　　轴位移发生明显变化时，对汽轮机应主要查看蒸汽流量以及进、排气压力和监视段压力，对压缩机则主要看各缸、各段的进出口压力以及气体的组份和流量，特别要查蒸汽或气体是否带液，都必需查看止推轴承的瓦块温度以及回油温度等。若上述参数确有异常变化，则肯定是真的;若无任何变化，则很可能是假的。

　　第四，查看现场有无人可直接感受到的异常现象

　　这一条看起来很土，既难以定性、更无法定量，似乎很不科学，但实际上对判断故障的真伪往往能够起到决定性的作用，是非常实用的一条。

　　查询工艺系统、运行参数、仪表是否异常较为耗时，相比之下，人到现场，通过眼看、耳听、手摸，只需几分钟，便可实际感受到机组有无发生异常的真实状况。如果人都感受到了异常，那么机组肯定是发生了实实在在的变化，则故障肯定是真的，而且程度严重;如果感受到似乎有点异常，但不明显，那么机组有可能发生了变化，故障有可能是真的，其程度还不十分严重;如果感受不到丝毫异常，那么机器很可能没有变化，故障很可能是假的，即使真有故障，其程度也较轻微。能否感受正确要靠经验的积累，平时对运行正常的机组体验得多、体验得细，遇到故障发生时，自然就会感受到明显的区别。

　　眼看，看就地压力表是否颤动大。此类压力表处于悬臂管线的末端，刚性差，对振动的反映较灵敏，正常情况下指针轻微颤动，振动增大时指针颤动的幅度会增大，机组发生强烈振动时，一眼看过去会发现整个压力表连同根部管线在一起颤动;另外看回油的颜色和浊度，以判断润滑状况。

　　耳听，听机组的声音是否连续，有无间断或迭加声。如能进一步体会出声调和声量，那就更好。运行正常时，噪声是连续、平稳的，其声调和声量自有定式;运行反常时，异常的气流声使声调发生改变，声量变大;发生严重机械故障时，可听到零部件脱落后的金属撞击声或金属辗压声，齿轮断齿的“咔啦、咔啦、咔啦啦…”的金属辗压声，轴承严重缺油的“叽…”金属干摩擦高频尖叫声，等等。通过听棒可以了解到轴承及齿轮的工作状况、转子与固定元件有无发生摩擦、固定元件有无松动以及气流的脉动状况等。

　　手摸，用指尖触摸轴承箱或缸体来直接感受振动的强、弱状况。经验不足或积累不多时，可通过相互比较来帮助确认，或使用Vm-63之类的便携式测振仪。手摸的另一种方法是用手去触摸机器上刚性较差的细油管，正常时只感到轻微抖动，振动较大时感到抖动增大，强烈振动时感到颤动很大、甚至有麻手的感觉。

　　例如，2002年10月，某重催气压机进气端轴承产生的间歇性、跳动性振动，间歇周期由几天一次发展到一天2～3次，跳动范围为3～5μm，问题是振动发生后振动值回不到原来的数值，由60～70μm很快发展到80～90μm，判断为油膜涡动。因振动忽高忽低，有人还认为仪表失灵。因此请公司领导到现场感受实际的振动状况：进气端轴承箱刚度大，但手摸的振动感极强，排气端轴承箱刚度小，但振感却弱;另外，再与同机型的催化气压机相比较，重催气压机振感明显强烈。领导当即决定停机，经查可倾瓦轴承的瓦块因水锈死，无法摆动，合金被辗。

　　1999年元月，某西门子汽轮机大修后的多次单体试车均被迫中断。现象是，低速时较正常，3000rpm后，随转速升高，感到振动及噪声加大(因拖了新更换的增速齿轮箱)，升速到6000～7000rpm时，现场的振动及噪声令人难以接受，而仪表振动值始终并未报警。对此，有怀疑轴承的、动平衡的、不对中的，更多怀疑的是齿轮增速箱(无测振探头)及仪表。手感比较后确认汽轮机前轴承箱垂直方向振动最大，其垂直方向刚度受到质疑。由此发现前轴承箱连接螺栓螺母的预留间隙错误地留到了碟形弹簧上，由0.1～0.15mm变成了1.15mm以上，从而引起前轴承箱在垂直方向上近似于无约束而强烈振动(水平方向有纵销约束)。由于测振探头装在轴承座上，测的是转子相对于轴承的振动，当轴承箱与转子一起振动时，测得转子的相对振动自然不大，但总体的绝对振动却很大。因此，人的感受往往更客观。

　　本文摘录自沈立智先生撰写的《大机组管理工作中的几点体会》。

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不学不知道，学了吓一跳，不懂的东西太多了