化工厂旋转机械主要故障的测量和分析

李粟敏

摘 要：随着我国现代工业的快速发展，全国各地的化工厂数量也逐渐增多，旋转机械是化工厂开展生产活动的重要机械设备之一，只有确保旋转机械的质量，才能为生产的顺利进行提供保障，由于旋转机械的构造复杂，在运行过程中经常发生诸多故障，这就要求相关人员必须做好旋转机械故障的测量工作，科学分析故障发生的原因，从而采取恰当的预防措施，以最大限度降低故障出现的几率，该文就针对化工厂旋转机械主要故障的测量和分析进行了研究，以供参考。

关键词：化工厂 旋转机械 故障 测量 分析

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0108-02

近年来，我国的工业化发展水平显著提升，各类旋转机械的应用范围也逐渐扩大，旋转机械已经成为化工厂正常运营所必需的生产设备之一，化工厂使用的旋转机械主要包括离心机、风机、搅拌机等，这些机械设备的运行状态与化工厂的生产经营效益息息相关。影响旋转机械运行状态的因素很多，不仅包括机械设备自身的因素，同时还包括周围环境状况、人工操作等因素。只有对故障进行科学测量，才能找出故障发生的原因，从而更好更快地解决故障。

1 化工厂旋转机械主要故障的测量流程及方法

1.1 测量流程

化工厂需要用到的旋转机械类型多样，不同类型的旋转机械设备在故障的表现形式上也不同。对故障进行测量的具体流程如下：首先，应对被测量机器发出的振动信息进行实时监测和记录，然后将这些信息数据通过传感器传输到信息处理中心，再由信息处理中心将被测量设备的振动信息与该设备正常运行中的振动信息相对比，判断故障发生的原因。最后，根据故障类型制定相应的故障处理措施。

1.2 测量方法

旋转机械测量方法的选择应根据化工厂的规模来确定，一般情况下，对于大型化工厂来说，由于其规模大、生产部门众多，很难在现场做到统一监测。而对于中小型化工厂来说，其本身规模较小，基础也相对比较薄弱，考虑到其经济能力，采用在线监测的方法对故障进行测量不太现实。相反，现场监测与诊断的方法对这些中小型化工厂来说是比较适用的。根据历史实践经验，中小型化工厂只需购买一套简易的测试系统，包括频率分析仪、测振仪以及现场平衡仪等仪器设备，就能达到很好的现象监测效果，且这套监测系统的造价并不高，一般在7000～8000元之间，完全在中小型化工厂的经济承受能力之内。

2 化工厂旋转机械的主要故障及其分析方法

2.1 滚动轴承故障

化工厂旋转机械设备经常出现滚动轴承故障，该故障主要表现为内圈或外圈工作表出现滚珠表面剥落、疲劳剥落、压痕等现象。当发生滚动轴承故障时，旋转机械的诸多元件都会以20～60 kHZ的频率振动，在轴承完好无损的情况下，其在此范围内的振动情况较少。

分析方法：在对滚动轴承故障进行分析的时候，应当使用滚动轴承监测仪，该仪器主要以30～40 kHz为监测范围，若轴承运行正常，则检测仪中不会出现共振峰；若轴承有损坏现象，就会产生脉冲，检测信号也会随之显著增强。经实践验证，采用该监测方法对滚动轴承故障进行测量和分析具有较强的可行性，其监测的准确度高达99%。

2.2 对中不良故障

一般情况下，旋转机械采用变速装置或联轴节同驱动装置的情况比较多，因此，很容易发生对中不良的故障，该故障会导致轴承受力不合理，进而影响到机组的正常运行，对中不良的情况越严重，机组发生的振动越剧烈。安装不良会导致转子出现对中不良的问题，除此以外，基础的变形、地基的不均匀下沉等情况也会造成对中不良故障的发生。对中不良故障主要可分为3种类型：一是两条轴线相交叉形成一个角度；二是两条轴线既相交形成一个角度，同时又平行形成一定距离；三是两个转子的轴线不在同一水平方向上，而是平行错开。

分析方法：首先，应当对旋转机械的振动频谱进行记录，然后与正常情况下的频谱情况进行对比，可总结出，对于两条轴线不在一条直线上，而是平行错开分布的这种对中不良情况，会在每旋转一周的情况下产生两个周期的作用力，也就是产生的振动频率要高出正常情况的两倍。

2.3 转子失衡故障

旋转机械发生振动的主要原因就是转子失衡，据相关调查统计，在化工厂旋转机械发生的所有故障中，转子失衡故障占到了60%左右。转子失衡故障发生的原因多种多样，主要包括叶轮同轴装配中心偏移、转子材质不均匀、转子表面磨损变形以及转子受力不合理等因素。

分析方法：通过对转子失衡的频谱图进行分析可发现，在转子发生失衡故障的情况下，转速的频谱分量所代表的振动能量最大，这是由于转子失衡会导致转子产生离心惯性力，该惯性力会在转动过程中不断循环重复，致使轴承上产生交变力，当不平衡幅度增大，该交变力也会随之增大，从而导致转子的振动加剧，振动能量也相应变大。转子失衡故障会导致旋转机械轴承的使用寿命缩短，严重时还会导致转子脱落、开裂，造成严重的安全事故。

3 未来展望

通过上述对化工厂旋转机械故障测量流程、方法以及主要故障的分析，可以看出现代化工企业发展中，故障监测技术手段的应用具有极大的现实意义。虽然现行的监测技术和方法已经取得了较好的应用效果，但是依然存在诸多需要改进的地方，因此，在新时期的时代背景下，应对旋转机械故障的测量与分析方法进行改进和创新，以满足时代发展的需求，具体来说，应当做到以下两点。

3.1 加强对状态监测手段的推广和运用

与在线监测手段相比，状态监测手段具有更高的实效性，它能对旋转机械进行现场监测和分析，让设备操作人员实时掌握旋转机械设备的运行状况，以便及时发现故障和应对故障，进而最大限度减少意外停产现象的发生。因此，加强对状态监测手段的推广和运用是非常有必要的，企业相关人员应当做好对状态监测手段的宣传工作，力求让全体技术操作人员了解到状态监测手段的优势，并在实际工作中加以运用。其次，应当注重对状态监测手段的教育和培训，增强操作人员的专业知识与技能。

3.2 应采用科学的测量仪器和分析方法

化工厂的旋转机械设备正随着时代的发展而不断革新，其精密性及专业性都逐步提高，因此，必须采用科学的仪器和分析方法对旋转机械的故障进行定期测量和分析。改变传统“看、听、摸”的监测方法，将现代网络信息技术与测量方法相结合，着重提高监测人员识别故障和解决故障的能力。

4 结语

随着现代工业技术的不断发展，越来越多的旋转机械被应用到企业的生产中，这对旋转机械故障诊断技术的研究也不断提出新的要求。化工厂在我国现代社会经济发展中占据重要地位，旋转机械是化工厂开展生产活动的基础，因此，必须提高对旋转机械故障测量与分析的重视度。从当前的现状看，旋转机械存在的主要故障包括滚动轴承故障、转子失衡和对中不良故障等。针对这些故障，监测人员应采取科学的测量手段与分析方法，找出故障的症结，进而从根本上消除故障，延长机械寿命，提高企业的经济效益。

参考文献

[1] 谢长贵.基于模糊脉冲神经网络的旋转机械故障诊断[D].重庆大学，2012.

[2] 楼建忠，叶俊，董一嘉，等.旋转机械油膜轴承故障诊断的研究[J].现代制造工程，2014（3）：14-16，22.

[3] 邹巍.旋转机械故障的检测与诊断[D].北京邮电大学，2012.

[4] 陈国誉.旋转机械不对中故障探讨及案例分析[J].石油和化工设备，2015（8）：66-67.