基于振动分析的内燃机故障诊断分析示范文本

基于振动分析的内燃机故障诊断分析鉴于内燃机在结构和工作原理上比较的简单，而且激励源和零部件也特别的多，因此，当内燃机消失了故障的时候，一般症状都比较简单，故障信号也比较难检测，在进行诊断的时候便特别的困难。

本文主要是从振动的角度对内燃机的故障进行了分析，首先，分析了内燃机的振动结构和振动特性，然后从振动分析的角度，探讨了如何对内燃机发生的故障进行诊断的问题。

内燃机在工业、农业等所需的机械设备中，属于比较重要的机械之一，尤其是在船舶、石油钻井、铁路、汽车以及农业等方面得到了广泛的应用。

从某种意义上来说，内燃机运行状态的优劣，直接的关系着整个机组的运行状态。

所以，提高对内燃机运行状态的检测水平和故障诊断率，对于系统的平安、稳定运行来说，意义重大。

下面就从振动分析的角度，对内燃机的结构和振动特性以及故障的诊断问题等进行分析。

内燃机的振动结构和振动特性由于内燃机在运行的时候，在各种力的激励下，很简单产生振动的现象，再经过不同的传递路径传递到内燃机的表面。

因此，当内燃机的零件产生变化的时候，内燃机的表面振动现象也会呈现出不同的振动特性。

在此基础上，专家们讨论出了在从内燃机的振动特性进行内燃机故障的诊断。

内燃机属于热能动力机械范畴，在人们长期的实践和创新中，内燃机的主运动系统已经形成了由连杆、活塞和曲轴组成的结构牢靠、生命力强的曲柄连杆结构为主的系统。

再加上其他的帮助系统，便组成了内燃机的结构。

根据气缸的排列形式，内燃机主要有V型内燃机和直列式内燃机两种。

通常状况下，内燃机的结构一般由八大系统、四大结构组成。

八大系统指的是启动系统、掌握系统、燃气系统、点火系统、冷却系统、报警系统润滑系统和增压系统。

四大结构指的是曲柄连杆机构、调速机构、配气机构和链条链轮的传动机构等。

在内燃机里，由曲柄、连杆、活塞所组成的主动力结构，是内燃机的主要结构，在这个结构中，其作用力的来源主要有两方面，一方面是汽缸里气体的压力，另一方面是曲柄连杆的主要动力系统结构在运动过程中产生的惯性力。

振动故障分析诊断案例某公司动力厂新建1台25 MW抽凝式汽轮发电机组，汽轮机型号为C25-3．43／0．49-6，配套发电机型号为QrW一30-2C型。

汽轮发电机轴系临界转速设计值为1690r／min，汽轮机与发电机采用刚性联轴器连接，轴系结构示意图如图1所示。

1 汽轮发电机组调试运行过程中的异常振动情况汽轮发电机组安装基本完成以后，2010年5月2日晚上22：38，机组首次冲转，工作转速稳定运行时，机组#l一#4轴瓦3个方向最大振幅仅11um，所有测点振幅都在优良范围内。

5月3日10：56，第二次冲转，机组进行超速试验，超速试验过程中，机组振动平稳，最高转速3 270 r／min时，#1一#4轴瓦垂直振幅分别为8．4、14．4、6、5．8um。

5月12日机组带负荷正常运行时两次出现异常振动，情况如下：(1)12日10：38，发电机并网，11：09，负荷4 700 kW时振动突增，汽轮机轴瓦振动l1、2 V达134、170um，11：10停机，降速过程轴瓦振幅为35—40um。

(2)机组DCS振动曲线记录了一次异常振动发生过程，具体数据见表1。

从表1中可见：12日22：50，机组带负荷正常运行时，汽轮机#1、#2轴瓦振动正常，分别为11、15um；23：08，#2轴瓦振幅首先增加到30 um，23：09，#1、#2轴瓦振幅同时增加到87、106 um，23：10，#1、#2轴瓦振幅迅速增加到115、133um，23：12，停机前#1、#2轴瓦振幅分别达126、170um；转速降低到2960 r／min时，汽轮机#1、#2轴瓦振幅仍然较大。

汽轮机振动突变的整个过程中，发电机#4轴瓦振幅变化不大。

2 汽轮发电机组异常振动原因分析及处理2．1汽轮发电机组异常振动原因排查2．1．1汽轮发电机组静态检查12日停机后检查#1、#2、#3瓦，轴瓦金属乌金有磨损痕迹。

厂家给定：#1轴瓦顶隙为0．28—0．32mm，舵轴瓦顶隙为0．30—0．40 mm。

汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，其振动故障的诊断对于设备的正常运行至关重要。

本文将介绍汽轮发电机组的振动故障诊断方法，并列举相关的案例分析，以提供参考和借鉴。

1. 振动故障的定义振动是指物体在运动过程中产生的周期性的机械波动，而振动故障则是指汽轮发电机组在运行过程中产生的异常振动现象。

振动故障可能导致设备的损坏、性能下降甚至停机，因此需要及时诊断和处理。

2. 振动故障的诊断方法振动故障的诊断可以采用多种方法，常见的包括：(1) 振动信号的采集与分析：通过在汽轮发电机组上安装振动传感器，采集振动信号，并通过信号分析软件对振动信号进行频谱分析、波形分析等，以判断故障类型和严重程度。

(2) 振动信号的比较与参照：将汽轮发电机组的振动信号与正常工况下的参考振动信号进行比较，通过比对差异来诊断故障。

(3) 振动特征参数的提取与分析：通过对振动信号进行特征参数提取，如振动幅值、频率、相位等，进一步分析故障类型和原因。

(4) 振动信号与其他信号的关联分析：将振动信号与其他信号，如温度、压力等进行关联分析，找出振动故障的可能原因。

3. 振动故障的案例分析3.1 轴承故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现明显的振动，经过诊断发现是轴承故障导致的。

通过更换轴承，振动问题得到解决。

3.2 不平衡故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现严重的振动，经过诊断发现是转子不平衡导致的。

通过进行动平衡处理，振动问题得到解决。

3.3 轴间不对中故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是轴间不对中导致的。

通过调整轴间对中，振动问题得到解决。

3.4 齿轮故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是齿轮故障导致的。

通过更换齿轮，振动问题得到解决。

3.5 基础刚度不足故障案例描述：汽轮发电机组在运行中出现振动，经过诊断发现是基础刚度不足导致的。

通过增加基础刚度，振动问题得到解决。

汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组是一种常见的发电设备，但在运行过程中可能会出现振动故障，影响发电机组的稳定运行。

振动故障诊断是保证汽轮发电机组正常运行的重要环节，下面将列举一些常见的振动故障及其诊断案例。

1. 振动源失衡故障：振动源失衡是引起汽轮发电机组振动的常见原因之一。

失衡会导致旋转部件的质量分布不均匀，引起振动。

诊断方法可以通过在转子上安装动平衡仪，测量转子在不同位置的振动幅值，确定失衡位置。

2. 轴承故障：轴承是汽轮发电机组重要的支撑部件，若轴承出现故障会导致振动增大。

常见的轴承故障有磨损、断裂等。

诊断方法可以通过振动信号分析，观察振动频谱图，确定轴承故障类型。

3. 齿轮啮合故障：汽轮发电机组中的齿轮传动系统是重要的动力传递装置，若齿轮啮合不良或损坏，会引起振动。

诊断方法可以通过振动信号分析，观察齿轮啮合频率和频谱图，确定齿轮啮合故障。

4. 沉降及基础故障：汽轮发电机组的基础和支撑结构若出现沉降或损坏，会导致振动增大。

诊断方法可以通过测量基础的竖向位移，判断是否存在沉降或基础故障。

5. 振动传感器故障：振动传感器是汽轮发电机组振动监测的重要设备，若传感器本身存在故障，会导致振动信号异常。

诊断方法可以通过更换传感器或检查传感器连接线路，判断传感器是否故障。

6. 风扇故障：汽轮发电机组中的风扇若出现故障，会引起振动。

常见的故障有叶片脱落、叶片失衡等。

诊断方法可以通过观察风扇转速、振动信号等，判断风扇是否故障。

7. 调节阀故障：汽轮发电机组中的调节阀若存在故障，会导致汽轮机转速不稳定，进而引起振动。

诊断方法可以通过检查调节阀的工作状态、振动信号等，判断调节阀是否故障。

8. 润滑系统故障：汽轮发电机组的润滑系统若存在故障，会导致部件摩擦增大，引起振动。

诊断方法可以通过检查润滑系统的工作状况、油液清洁度等，判断润滑系统是否故障。

9. 高温故障：汽轮发电机组中的高温部件若存在故障，会引起振动。

- 57 -工 业 技 术0 引言燃气轮机是一种长寿命、高可靠性、高效率和高经济性的产品，其结构复杂、运行环境恶劣且辅助系统较多，极易产生多种类型的故障[1]。

燃气轮机在运行过程中，各部件都会产生振动，因此振动故障是一种常见的燃气轮机故障形式，也一直是影响燃气轮机寿命的关键因素[2]。

燃气轮机振动的大小直接关系到其能否在大修期或寿命期内安全可靠地运行，并直接影响机组的安全运行。

燃气轮机振动是一个比较复杂的问题，造成振动的原因很多，因此振动的分析及排故一直是燃气轮机研制时最棘手的问题。

1 某型燃气轮机简介某型燃气轮机是一型中档功率航改燃机，由燃气发生器、动力涡轮、排气蜗壳以及支撑系统等组成。

其中，燃气发生器主要由进气机匣、5级低压压气机、9级高压压气机、短环形燃烧室、1级高压涡轮和1级低压涡轮组成。

动力涡轮接在燃气发生器之后，与燃气发生器为刚性连接，与排气蜗壳是柔性连接，排气蜗壳有自身的支撑系统。

燃气轮机振动测量位置一共有4处，包括进气机匣径向振动、中介机匣径向振动、涡轮后机匣径向振动以及动力涡轮径向振动，具体振动测量位置如图1所示。

2 振动现象及分析2.1 振动现象描述机组在带载11100kW 状态下运行时（带载运行453h56min），控制系统出现涡轮后机匣振动超限一级报警（＞30mm/s），同时发现进气机匣、中介机匣振动有明显上升趋势。

约2min 后，动力涡轮进、出口温度开始升高，同时高压转速也缓慢下降，在随后的1min 时间里，转速降低了约50r/min。

运行人员立即采取减载措施，情况没有好转，同时发现进气机匣振动值、中介机匣振动、涡轮后机匣振动、动力涡轮径向振动和后腔回油温度均超限。

为避免情况进一步恶化，机组紧急停机。

2.2 现场检查情况停机并经初步判断后，现场采取了手动盘高低压转子、接取并送检滑油性质、检查滑油滤及屑末信号器以及孔探检查流道件等措施，检查情况如下：对高、低压转子进行手动盘车，2个转子均无法转动；接取的油样中，只有后腔回油的油样颜色呈墨黑色且沉淀后有黑色粉末状杂质，如图2所示；检查金属屑末报警器，除动力涡轮回油屑末报警器有少量屑末外，其他未见异常；对压气机、燃烧室和涡轮可视部分进孔探检查，未见明显异常。

旋转机械故障诊断（上）技术处性能试验科2009-11前言现代预测维修技术最大的进步也许就是能诊断机器内部的机械故障和电气故障。

诊断的证据就是震动超过预先设定的振动中联报警值和频谱报警值的振动特征信号。

例如，大部分正规的工矿企业都有预测维修用的数据采集器和相应的软件，并且，成功地建立了巨大的数据库，还采集了大量测点的振动数据。

然而，调查表明，只有15%以下的工厂知道如何大致建立振动总量报警值和振动频谱报警值。

因此，须真正了解如何利用振动频谱和相关参数（例如，振动尖峰能量gSE）数据诊断潜在的故障。

本书的目的就是要引导读者，如何从振动频谱和相关的变量中诊断故障。

诊断频谱中包含有大量的、有价值的信息，只有当分析人员能解开其中的“秘密”时，才能有益于故障诊断工作的开展。

在书的最后附有一张非常实用的故障诊断图标（表1．0）。

这张故障诊断表不仅详尽阐述了机器各种故障的振动症兆，还解释了各种故障的“典型振动频谱”。

此外，还图解说明了这些故障占优势时的相位关系。

本书代表了作者根据约16年振动特征信号分析的现场经验以及对机器状态监测、故障诊断领域内大量论文的研究。

并且阐述了作者振动故障分析与诊断（上）第一章：质量不平衡第一节：力不平衡第二节：力偶不平衡第三节：动不平衡第四节：悬臂转子不平衡第二章：偏心的转子第三章：弯曲的轴第四章：不对中第一节：角相不对中第二节：平行不对中第三节：卡住在轴上不对中的轴承第四节：联轴器故障第五章：共振造成机器故障第一节：识别自振频率特性第二节：如何估算悬臂转子和简支支承转子的机器的自振频率第六章：机械松动第一节：A型结构框架或基础松动第二节：B型由于摇动运动或开裂的结构或轴承座产生的松动第三节：C型轴承在轴承座中松动或两个零部件之间配合不良引起的机械松动第七章：转子摩擦第一节：局部摩擦第二节：整圆周摩擦第八章：滑动轴承故障第一节：滑动轴承磨损和间隙故障第二节：油膜涡动不稳定第三节：油膜拍打不稳定第四节：干拍打第九章：利用振动尖峰能量；高频包络和解调谱技术跟踪滚动轴承的轴承故障发展各个阶段第一节：前言第二节：滚动轴承状态评定的最佳振动参数第三节：有故障的滚动轴承产生的振动频谱的类型第四节：跟踪滚动轴承通过的各故障阶段的典型频谱第十章：流体引起的振动第一节：水力学力和气动力第二节：气穴和缺乏流体现象第三节：回流第四节：紊流第五节：喘振第六节：阻塞第十一章：齿轮故障第一节：齿轮的齿的磨损第二节：齿轮承受大的负载第三节：齿轮偏心和齿隙游移第四节：齿轮不对中第五节：裂纹的、破碎的或断的齿第六节：齿摆动故障第十二章电气故障第一节：定子故障问题第二节：偏心的转子第三节：转子故障第四节：转子不均匀的局部受热引起的轴弯曲第五节：电气相位故障第六节：同步电动机第七节：直流电动机故障第八节：扭矩脉冲故障第十三章：皮带松动故障第一节：磨损、松动或不匹配的皮带第二节：皮带/皮带轮不对中第三节：偏心的皮带轮第四节：皮带共振第五节：由于电动机框架/基础共振引起电动机以及风机转速频率过大的振动第六节：皮带轮松动或风机轮毂松动第十四章：拍振第十五章：交流感应电动机故障的分析和诊断第一节：序言第二节：感应电动机振动分析第三节：感应电动机电流分析第四节：实例第十六章：直流电动机故障的分析和诊断第一节：直流电动机的结构和工作原理第二节：利用振动分析检测直流电动机故障问题和控制问题第三节：开发尚末正式证实的直流电动机故障和控制故障的诊断技术第四节：在分析直流电动机故障问题和控制故障问题中输入精确的转速的重要性振动故障分析与诊断（下）第十七章：用于滚动轴承故障诊断的高频包络解调技术第一节：关于高频包络的初步介绍第二节：介绍高频包络谱分析理论和重要因素第三节：高频包络实例第十八章：低速机器所需的振动分析技术及仪器第一节：前言第二节：低频测量的最佳振动参数第三节：对低频分析仪器的要求第四节：评定低速机器的滚动轴承第五节：低频测量推荐技术的总结第六节：低速机器的振动总量报警和频带报警的设定第七节：低频测量中遇到的困难和错误第十九章：实例A第二十章：高速机器所需的振动分析技术和仪器第二节：高频振动测量的最佳参数第三节：对高频振动分析仪器的要求第四节：高频测量所需的传感器第五节：振动加速度计固定对频率响应的影响第六节：超声测量第七节：高频数据的可靠性；精度和可重复性第八节：真实世界中实例振动故障分析与诊断（上）第一章质量不平衡概述如图1．1至1．4新的质量中心线与轴中心线不重合时便产生不平衡。

基于振动信号分形理论的发动机状态监测与故障分析纯属交流，谢绝他用摘要提出利用多重分形谱参数来表征发动机振动信号特征的新方法。

运用多重分形理论对实测的发动机缸体振动信号进行分析，计算了振动信号的多重分形谱参数, 并探讨多重分形谱参数与发动机运行状态之间的内在联系。

结果表明:多重分形谱参数能定量刻画振动信号的特征。

随着发动机工作状态的不同，信号的多重分形谱参数也发生变化。

发动机振动越剧烈,多重分形谱参数越大，其能够反映发动机的真实运行状态，可以作为发动机状态监测和故障诊断的特征参量。

关键词：振动信号、状态监测、故障分析、分形理论、谱参数1.简介设备故降诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的工作状态，确定其整体和局部是否正常，及时发现故障及其产生的原因，并能够预报故障发展趋势的。

目前，它已成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术。

故障诊断学是以可靠性理论、信息论、控制论和系统论为理论基础，以现代测试仪器和计算机为技术手段，结合各种诊断对象(系统、设备、机器、装置、工程结构、工艺过程等)的特殊规律而逐步形成的一门新兴学科。

它大体上由三部分组成：第一部分为故障诊断物理、化学过程的研究，例如以电气、机械部分失效的腐蚀、蠕变、疲劳、氧化、断裂和磨损等理化原因的研究；第二部分为故障诊断信息学的研究，它主要研究故障信号的采集、选择、处理与分析过程：如通过传感器采集设备运行中的信号(如振动、转速、压力等)再经过时频域上的分析处理来识别和评价设备所处的状态或故障；第三部分为诊断逻辑与数学原理方面的研究，主要是通过逻辑方法、模型方法、推论方法及人工智能方法，根据已观测的设备故障表征来确定下一步的检测部位，最终分析判断故障发生的部位和产生故障的原因。

振动信号是设备状态信息的载体，它蕴含了丰富的设备异常或故障的信息，而振动特征是设备运行状态好坏的重要标志。

利用振动信号对设备进行论断，是设备故障诊断中最有效、最常用的方法之一。

基于振动信号的发动机故障诊断方法分析随着现代技术的不断发展，发动机故障诊断方法也在不断完善，其中基于振动信号的故障诊断方法被广泛应用于发动机领域。

振动信号是一种反映机械系统运行状态的重要信号，通过对振动信号进行分析可以有效地检测发动机内部的故障，提高发动机的可靠性和性能。

本文将对基于振动信号的发动机故障诊断方法进行详细分析。

首先，基于振动信号的发动机故障诊断方法主要包括信号采集、信号处理和故障诊断三个步骤。

在信号采集阶段，通过加速度传感器或振动传感器等设备对发动机进行实时监测，获取振动信号数据。

在信号处理阶段，通过数字信号处理技术对采集到的振动信号数据进行滤波、去噪、特征提取等处理，提取出有效的特征参数。

在故障诊断阶段，利用人工智能、模式识别、神经网络等方法对特征参数进行分析和判断，识别出发动机的故障类型和位置。

其次，基于振动信号的故障诊断方法在实际应用中具有许多优点。

首先，振动信号反映了机械系统内部的运行状态，对发动机故障有很强的敏感性和准确性。

其次，基于振动信号的故障诊断方法可以实现在线监测和实时诊断，及时发现和处理发动机的故障。

另外，振动信号采集方法简单、成本低廉，适用于不同类型的发动机和不同工况下的故障诊断。

然而，基于振动信号的发动机故障诊断方法也存在一些挑战和局限性。

首先，振动信号受到环境噪声和干扰的影响，可能会导致信号的失真和误判，影响故障诊断的准确性。

其次，振动信号的特征参数提取较为复杂，需要针对不同类型的故障设计不同的特征提取方法，增加了故障诊断的难度。

此外，基于振动信号的故障诊断方法通常需要大量的实验数据和专业知识来支撑，对操作人员的要求较高。

综上所述，基于振动信号的发动机故障诊断方法在提高发动机可靠性和性能方面具有重要意义，但也面临着一些挑战和难点。

为了更好地解决这些问题，可以结合其他传感器信息进行多参数融合分析，提高故障诊断的准确性和可靠性；利用人工智能和深度学习技术对振动信号进行智能化处理和分析，实现自动化故障诊断和预测。

故障诊断的分析方法石油化工行业转动设备常见的振动问题案例分析及解决方案1失效原因分析方法之一：充分必要法原因◆转子轴向反向串动◆副瓦磨损◆止推盘磨损◆轴位移探头损坏◆轴位移探头移动现象1.轴位移反向报警2.轴位移数值长期缓慢变化近期突变3.转速升高后轴位移反向增长4.探头各参数正常，GAP由-7.2~-2.6V5.压缩机出入口压力流量无明显变化6.止推主瓦回油与进油温度有温差7.各轴承振动及回油温度正常8.各工艺参数正常2双向推导，找出充分必要条件◆转子轴向反向串动>1、2、3、4、6；<0◆副瓦磨损>1、4、6>1+4、◆止推盘磨损>2、4、5、7、8、<0◆轴位移探头损坏>1、2、3、5、7、8、<3、5、7、8、1+2—4、◆轴位移探头移动>1、2、3、4、5、6、7、8、<5、6、7、8、1+2+3+4、3充分必要法的要点1.确定原因和现象，可由全员参与提供，原因力求多样，现象力求全面准确，为保证效果和全面，可由操作人员先发言，最后是领导发言。

（确定选民和候选人）2.开始双向推导论证，结果记录清晰，力求讨论充分，格式为“>1”3.根据结果统计，有几个原则，统计充分必要？；充分不必要？；必要不充分？；另外，应统计由现象推原因时的“＋”，说明与现象吻合的很好。

“—”说明是几个现象矛盾，应标清楚。

4“ ” 如无必要，勿增实体——奥卡姆剃刀定律 14世纪逻辑学家、圣方济各会修士奥卡姆的威廉提出的重要的科学思维 如果你有两个原因，它们都能解释观测到的事实，那么你应该使用简单的那个，直到发现更多的证据。

对于现象最简单的解释往往比较复杂的解释 更正确。

如果你有两个类似的解决方案，选择最简单的。

需要最少假设的解释最有可能是正确的。

如果某一原因既真又足以解释自然事物的特性，则我们不应当接受比这更多的原因。

5678大型机组的常见问题运行和检维修过程中常见的问题讨论和解决方案9常见问题1. 干扰信号◆某离心压缩机机组轴振动出现单点振动值异常波动现象，机组实际轴振动正常，3500监测系统存在问题，如何判断监测系统哪部分有问题？更换了前置器后，振动值未出现异常波动，图1和2为更换前置器前后的S8000图谱。

汽轮发电机组振动故障诊断及案例汽轮发电机组振动故障诊断是发电机组维修与运行中一个重要的环节。

振动故障是指发电机组在运行过程中产生的振动，其原因通常与发电机组的设计、制造、安装、运行和维护等方面有关。

及时准确地诊断和解决振动故障，可以保证汽轮发电机组的正常运行和延长设备的使用寿命。

本文将从振动故障的诊断方法和案例两个方面进行介绍。

首先，振动故障的诊断方法可以分为两类：直接诊断方法和间接诊断方法。

直接诊断方法通过对振动信号进行分析，直接判断振动原因。

间接诊断方法则是通过对其他参数的分析，间接判断振动原因。

下面将详细介绍这两种方法。

直接诊断方法主要包括：1.振动信号的时域分析：通过分析振动信号在时间上的变化规律，判断振动原因。

常见的方法有波形分析、速度图谱、包络分析等。

2.振动信号的频谱分析：通过分析振动信号在频率上的分布情况，判断振动原因。

常用的方法有频谱分析、阶次分析、谐波分析等。

3.振动信号的轨迹分析：通过观察振动信号的轨迹和幅值变化规律，判断振动原因。

常用的方法有伞形图、径向轨迹图等。

间接诊断方法主要包括：1.温度分析：通过分析发电机组各个部位的温度变化情况，判断振动原因。

例如，发电机组轴承温度升高可能是由于轴承磨损引起的。

2.油液分析：通过分析发电机组油液中的金属颗粒、污染物等情况，判断振动原因。

例如，油液中的金属颗粒增多可能是由于旋转部件磨损引起的。

3.运行参数分析：通过分析发电机组运行参数的变化情况，判断振动原因。

例如，发电机组功率的变化可能与振动相关。

除了振动故障诊断的方法以外，下面将介绍一个振动故障的实际案例。

汽轮发电机组在运行中出现了较大的振动，导致设备不能正常运行。

通过振动信号的频谱分析和振动信号的时域分析，诊断结果表明问题出在发电机组的转子上。

经过检查发现，发电机组转子的动平衡失衡较大，导致了振动故障。

针对这一问题，维修人员进行了动平衡修复，并重新调整了转子的平衡度。

随后，再次进行振动测试，发现振动幅值明显下降，设备正常工作。

ＤＦ４Ｄ型内燃机车异常振动故障处置分析及研究张丽军(西山煤电(集团)铁路公司ꎬ山西㊀太原㊀０３０２００)收稿日期:２０１８－０４－２０作者简介:张丽军(１９８７－)ꎬ男ꎬ山西古交人ꎬ助理工程师ꎬ主要从事内燃机车等工作和研究ꎮ摘㊀要:目前ꎬ铁路运输是我国最主要的运输方式ꎬ但由于机车异常振动问题的频繁出现ꎬ给机车运行带来了很大的隐患ꎮ为此ꎬ本文以运用交－直流电传动的ＤＦ４Ｄ型内燃机车为研究对象ꎬ首先ꎬ介绍了ＤＦ４Ｄ型内燃机车的原理以及结构ꎻ其次ꎬ分析了ＤＦ４Ｄ型内燃机车柴油机产生异常振动的原因ꎻ再次ꎬ探讨了ＤＦ４Ｄ型机车避振减振措施和异常振动故障处置流程ꎻ最后ꎬ提出了ＤＦ４Ｄ型机车常见异常振动故障处理对策及建议ꎮ关键词:ＤＦ４Ｄ型内燃机车ꎻ异常振动ꎻ原因ꎻ检修ꎻ处置中图分类号:Ｕ２６９.５文献标志码:Ｂ文章编号:１６７２－４０１１(２０１８)１０－００２４－０２ＤＯＩ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０１８ １０ ０１３０㊀前㊀言内燃机车是铁路牵引动力机车的一种ꎬ其受内在原因和外部环境等的影响ꎬ会产生多种多样的振动ꎮ但是发生异常或者剧烈振动ꎬ不仅会影响机车质量的稳定ꎬ增加机车设备故障的发生率ꎬ还会给机车司乘人员造成如恶心㊁呕吐等身体损害ꎬ较为严重的甚至危及生命健康[１]ꎮ而且现阶段ꎬ随着经济㊁社会和科学技术的迅速发展ꎬ我国对铁路运输业发展提出了更高㊁更快的要求ꎬ为此ꎬ研究内燃机车异常振动相关故障处置意义重大ꎮ本文主要以ＤＦ４Ｄ型内燃机车为研究对象ꎬ探讨其故障的判断㊁原因及处置办法ꎮ１㊀ＤＦ４Ｄ型内燃机车的原理以及结构目前ꎬ我国铁路运输采用的内燃机大多数为柴油机ꎮ柴油机优点为启动快㊁拉力大㊁速度快ꎬ且稳定不易出故障ꎮ其工作原理为ꎬ把柴油化学能转化为机械能ꎬ再利用一系列装置来传递动力ꎬ通过主㊁从动齿轮使得机车动轮转动ꎮ我国内燃机常见的动力传递方式有机械传动㊁电传动㊁液压 传动三种ꎮＤＦ４Ｄ型内燃机车采用了电传动的形式ꎬ其主要由柴油机㊁传动装置㊁辅助系统㊁牵引缓冲装置㊁控制设备及内燃机车制动系统六大部分组成ꎮ其中ꎬ柴油机是内燃机车的动力装置ꎻ传动装置是内燃机车能量转换的中间装置和重要的媒介装置ꎬＤＦ４Ｄ内燃机车采用交－直流电力传动装置[２]ꎻ辅助系统是用来保证车载部件设备正常工作的设备总称ꎻ牵引缓冲装置是机车用来牵引车辆和分离车辆的主要装置ꎻ控制设备是保证列车按照规定的速度㊁方向进行运行的设备ꎻＤＦ４Ｄ内燃机车制动系统采用空气电阻制动装置ꎮ此外ꎬＤＦ４Ｄ内燃机车采用的是内走廊㊁侧墙承载式车体ꎬ标称功率为２４９２ｋＷꎬ最大功率客运㊁货运分别为１４５㊁９２ｋｍ/ｈꎬ装车功率为２９４０ｋＷꎬ最低空载稳定转速为４３０ｒ/ｍｉｎꎬ标定转速为１０００ｒ/ｍｉｎ[３]ꎮ而且ꎬ在ＤＦ４Ｄ客运型机车上还安装有四个抗蛇形减振器及硅油减振器ꎬ以起到减震作用ꎮ２㊀ＤＦ４Ｄ型内燃机车柴油机产生异常振动的原因在柴油机的运转过程中ꎬ柴油机将一定压力的高压燃油雾化后喷射在气缸内ꎬ推动活塞连杆机构往复运动ꎬ带动柴油机曲轴转动[４]ꎮ而柴油机曲柄连杆主要受到热应力㊁气体压力㊁惯性力㊁从动机械的反作用扭矩及各运动件与支撑面接触产生的摩擦力等五方面作用力ꎮ柴油机异常振动的原因主要如下ꎮ２.１㊀异常振动的常见部件及原因ＤＦ４Ｄ型内燃机车柴油机异常振动的常见部件主要有曲轴㊁活塞连杆㊁弹性联轴器㊁减振装置及柴油机各缸工作状态ꎮ１)曲轴ꎮ曲轴分为合金钢曲轴和合金铸铁曲轴两种类型ꎬ是内燃机的主要部件ꎮ现今我国对曲轴及其连接有明确规定ꎬ而当曲轴不能满足或超出标准时ꎬ就会造成异常振动现象的发生[５]ꎮ２)活塞连杆ꎮ活塞连杆主要作用是通过活塞的往复运动实现动力输出ꎬ驱动相关装置转动ꎬ进而实现机车正常运行ꎮ同台柴油机安装的１６组活塞连杆之间的质量差要控制在０.３ｋｇ以内ꎬ这是«ＤＦ４Ｄ型内燃机车段修技术规程»(铁运[１９９９]１６９号)中的规定[６]ꎬ如果出现超标的现象ꎬ会导致产生内燃机异常振动情况的出现ꎮ而且ꎬ此故障点一般都很难发现和处理ꎮ３)弹性联轴器ꎮ弹性连轴节主要是通过弹性形变的形式进行扭矩传递ꎬ同时又能调整振动频率ꎬ防止出现由于共振而产生的异常振动ꎮ弹性连轴节如果发生故障ꎬ会导致传导力矩发生不稳定ꎬ进而使内燃机组的异常振动幅度变大ꎮ４)减震装置ꎮ目前国内ＤＦ４Ｄ内燃机车柴油机通常安装有硅油簧片式减振器ꎬ以减少ＤＦ４Ｄ内燃机车出现强烈扭矩共振的现象ꎮ这种将阻尼和动力进行有效结合进而起到减震作用的减振器ꎬ一旦发生故障ꎬ就会造成内燃机车异常振动现象ꎮ５)柴油机各缸工作状态ꎮ柴油机各缸均衡㊁稳定的工作能有效提高内燃机车的牵引性能ꎬ进而保障内燃机车良好运行ꎮ而柴油机在正常运行中出现故障时ꎬ会引发柴油机出现异常振动现象ꎮ因此ꎬ日常一定要着重地对内燃机各气缸的工作状态进行检测ꎬ才能有效改善内燃机车的异常振动ꎮ２.２㊀机组安装造成的异常振动分析由于安装疏忽或者组装不当ꎬ也会使内燃机在运转过程中产生异常振动[７]ꎮ如ꎬ在ＤＦ４Ｄ型内燃机车中ꎬ都会采用橡胶支撑来缓解发动机组与转向架之间的冲击ꎬ但如果橡胶支撑刚度受到损害ꎬ就会导致其自振发生变化ꎬ进而产生机车共振和人身安全问题ꎮ再如ꎬ机组中心线与车体中心线ꎬ变速箱的轴线都有其相应的位置ꎬ如果位置出现偏差或者误差超限ꎬ就会导致柴油机异常振动ꎮ２.３㊀其他异常振动原因除以上异常振动外ꎬＤＦ４Ｄ型内燃机车异常振动原因还４２有部件之间的安装和连接问题ꎬ机车进行安装过程中安装地板发生裂纹等问题ꎬ同步主发电机的问题等ꎮ３㊀ＤＦ４Ｄ型机车避振减振措施和异常振动故障处置３.１㊀避振减振措施研究显示ꎬ发生概率较大的机车常见异常振动的减振和避振措施主要有以下几种[８]:①提高和完善部件的工艺水平ꎬ从而确保机车的良好运行ꎻ②在机车柴油发电机组上安装四个橡胶支撑ꎬ起到缓和振动和冲击作用ꎬ避免了柴油机共振问题的发生ꎻ③合理的柴油机点火顺序ꎬＤＦ４Ｄ型内燃机车发火顺序相位图如图１所示ꎻ④在内燃机曲轴两侧设置相应的减振部件ꎬ如硅油簧片和空气弹簧悬挂系统等ꎮ其中ꎬ相应减振部件的设置是ＤＦ４Ｄ型机车最主要的避振减振措施ꎮ图１㊀ＤＦ４Ｄ型机车柴油机发火顺序相位图３.２㊀异常振动故障处置流程１)司机室异常振动故障处理流程ꎮ首先ꎬ对司机室异常振动进行定位ꎬ查定振动最明显区㊁较强振动侧以及振动幅度最大的部件ꎬ并对其进行振动情况分析ꎻ其次ꎬ对电器间和启动变速箱的地板是否存在裂缝等进行全面的检测ꎬ看是否满足国家规定要求ꎬ如不满足ꎬ需做如何处置ꎻ第三ꎬ对机车万向轴和传动轴进行观察ꎬ当振动情况较为强烈时ꎬ需对柴油机各缸的压力进行有效测试ꎻ第四ꎬ观察异常振动情况ꎬ是垂直运动还是横向运动ꎬ并采取相应的减振措施ꎮ通过反复实验直到异常振动故障消除ꎮ２)启动变速箱及周边部件异常振动故障处理流程ꎮ首先ꎬ跟处理司机室异常振动一样ꎬ对异常振动进行定位ꎬ确定其是在哪个转速范围出现ꎻ其次ꎬ对部件地板进行反复检查ꎬ看其是否符合机车检修工艺的规定要求ꎻ第三ꎬ检查柴油机各个气缸的压缩压力值和爆发压力值ꎬ判断启动变速箱及周边部件异常振动故障是否为此原因ꎬ如果是ꎬ应合理调整各个气缸的供油量ꎬ保障各个气缸工作在均衡状态ꎻ第四ꎬ通过调整连接或安装位置等方法ꎬ逐项解决上述异常振动故障ꎮ反复进行实验直到异常振动缓解ꎮ３)柴油机及相关部件异常振动故障处理流程ꎮ首先ꎬ在机车进行磨合试验时ꎬ检查和确定柴油机出现异常振动的具体部位及转速和转角ꎻ其次ꎬ对机车进行全面的检查ꎬ看同步主发电机气隙是否符合要求ꎻ第三ꎬ通过观察内燃机转速ꎬ确定内燃机异常振动的方向ꎬ同时ꎬ对内燃机各缸的压力进行检测ꎬ保证压差符合规定ꎻ第四ꎬ在试验过程中ꎬ内燃机自由端发生异常振动表明减振器问题ꎬ输出端发生振动表明需要检查弹性联轴节的性能ꎮ此外ꎬ也可更换内燃机的橡胶支撑ꎮ反复实验直到异常振动情况消失ꎮ４㊀ＤＦ４Ｄ型机车常见异常振动故障处理对策及建议现阶段ꎬ对机车异常振动问题重视程度相对不足ꎬ加之由于一些异常振动原因较为复杂㊁处理起来工作量大等ꎬ使异常振动问题发展更为严重ꎬ甚至影响到行车安全和人身安全ꎮ综上所述ꎬ对ＤＦ４Ｄ型机车柴油机输出端垂向(横向)振动故障㊁同步主发电机垂向(横向)振动故障处理主要由以下几种方法ꎮ１)确定异常振动最强烈时柴油机转速区间等ꎮ２)检测满负荷工况下的机车主要技术参数是否符合标准ꎮ３)测试同步主发电机特性是否符合技术标准ꎮ４)检查发电机组四个弹性橡胶支承装配间隙是否符合标准ꎮ５)检查弹性联轴节状态ꎮ６)处理后再次试验核对等ꎮ５㊀结㊀语总之ꎬ针对ＤＦ４Ｄ型机车异常振动情况应及早进行预防ꎬ及时治理ꎬ促进机车检修工作由 故障修 向 预防修 转变ꎬ有效减少故障发生频率ꎬ进而提高运输效率ꎮ[ＩＤ:００６６７０]参考文献:[１]㊀汪秀平.ＤＦ５机车异常振动分析及处理[Ｊ].内燃机与动力装置ꎬ２０１０ꎬ３２(２):４３－４６.[２]㊀李天维.ＤＦ４Ｄ内燃机车异常振动处理及研究[Ｊ].科学与财富ꎬ２０１５ꎬ１８(８):１００.[３]㊀梁信栋.ＤＦ４Ｄ型内燃机车异常振动分析及处理[Ｄ].北京:中国铁道科学研究院ꎬ２０１４.[４]㊀郑荫明.ＤＦ４Ｄ型４０３３号货运机车万向轴[Ｊ].内燃机车ꎬ２００１ꎬ３２(５):４４－４５.[５]㊀李晓峰.简论内燃机车振动引发司机职业病的预防和处理[Ｊ].中外企业文化ꎬ２０１４ꎬ２０(８):６６－６７.[６]㊀王永承.ＤＦ７Ｇ机车异常振动问题研究及处理[Ｊ].工程技术ꎬ２０１６ꎬ８(６):２２７－２２８.[７]㊀黄鹏等.内燃机车柴油机激励及其对司机室振动影响分析[Ｊ].科学技术与工程ꎬ２０１４ꎬ１４(１):１０５－１０８.[８]㊀郭宣召.内燃机车异常振动故障检测分析[Ｊ].内燃机车ꎬ２０１０ꎬ４１(６):３５－３７.５２。

燃机发电厂的振动分析与设备故障诊断技术摘要：燃机发电厂在运行过程中，由于设备结构复杂、工况条件多变、运行环境恶劣等原因，常常会出现各种故障。

其中，振动异常是最常见的故障之一。

本文将介绍燃机发电厂振动分析的基本原理和设备故障诊断技术，并探讨如何应用这些技术对燃机发电厂进行有效的故障诊断和排查，以确保燃机发电厂的安全稳定运行。

关键词：燃机发电厂，振动分析，设备故障诊断1引言燃机发电厂是一种高效、清洁、可再生的能源，具有较低的排放和运行成本。

然而，燃机发电厂在运行过程中，由于燃料的不稳定、机械设备的磨损和热力学过程的复杂性，常常会出现各种故障。

其中，振动异常是最常见的故障之一。

振动异常不仅会影响设备的正常运行，还会导致设备损坏、机组非计划停运等问题。

因此，对燃机发电厂的振动进行分析，并采用先进的设备故障诊断技术进行排查，对于保障燃机发电厂的安全稳定运行具有重要意义。

2燃机发电厂振动分析燃机发电厂的振动分析是基于动力学、机械振动理论和测量技术的一种方法。

其基本原理是：在燃机发电厂运行过程中，各设备及部件由于受到不平衡力、惯性力、流体动力等外部激励力的作用，会产生一定的振动。

通过对振动的测量和分析，可以了解设备的运行状态、判断设备是否存在故障，并进一步确定故障的类型和程度。

在振动分析中，常用的测量参数包括振幅、频率、相位等。

振幅反映了设备振动的幅度大小，频率反映了振动的快慢，相位则反映了各振动成分在时间上的相对位置。

通过对这些参数的测量和对比，可以全面了解设备的振动特性。

此外，根据不同的分析目的和应用场景，振动分析可分为在线监测和离线分析两种方式。

在线监测是在设备运行过程中直接对其振动状态进行实时监测，离线分析则是在设备停机状态下对其进行详细检测和诊断。

两种方式各有优劣，应根据实际情况进行选择和应用。

3设备故障诊断技术3.1信号处理方法燃气轮机发电厂的设备故障诊断技术，可以通过对设备运行过程中的振动、温度、压力等信号进行采集和处理，提取出反映设备运行状态的特征参量，并进行分析和判断。