故障诊断的具体方法及步骤

故障诊断的具体方法及步骤面对大型旋转机械所发生的各种故障，是立即停机抢修、防止事态扩大，还是维持运行、待机修理，或者是采取措施加以消除或减轻，诊断及处理的失误会给企业带来相当大的经济损失。

正确的诊断及处理，不可能来自于盲目的主观臆断，而应该建立在获取与故障有关信息的基础上，依据机器的工作原理及具体结构，运用科学的分析图形，按照合理的步骤进行综合分析，去伪存真、舍次取主，排除故障的受害者，找出故障的肇事者，这才是提高故障诊断准确性的关键之所在。

为了便于分析，不至于被众多杂乱无章的信息弄乱自己的思路，需要逐步思考以下问题：
第一，故障的真伪；
第二，故障的类型；
第三，故障的程度；
第四，故障的具体部位；
第五，故障发展的趋势。

一、故障真伪的诊断
在某些状态监测参数（如振动值、轴位移值、瓦块温度等）发生较大变化、甚至报警、联锁停机时，机械设备本身是否真的发生了故障，是否为仪表失灵或生产工艺系统波动所造成的假象，是故障诊断首先应解决的问题。

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。

1. 首先应查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整
生产工艺系统的异常变化会造成机组工质的组份、流量、压力、温度等发生异常的变化，从而引起机组振动、轴位移、出力等发生变化，但此时机组未必发生机械损伤故障。

如果系统发生了变化，尽管机组的振动值、轴位移值明显增大，甚至报警，但只要不再继续上升，机械损坏的可能性往往较小，完全不用急于停机，可以监视运行、观察处理。

常见的工艺系统波动所引起的一般故障，有小流量以及气体组分变化引起的旋转失速或喘振，工质变化引起的转子结垢，进出口压差变化引起的转子轴向力偏大，等等，这些故障若处理及时、正确，则可消除、减弱。

然而，要是已连锁停机或者振动值和轴位移值仍在继续上升，那么说明故障较为严重，很可能发生了机械损伤。

常见的工艺系统波动所引起的机械故障，有强烈喘振引起的动、静件振动碰擦损坏，工质带液引起的轴向力过大所造成的推力轴承损坏，等等。

如果系统未发生任何变化，同时又能确定仪表无误，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。

生产工艺系统有无波动可以向当班的操作人员、生产调度员进行查询，如果系统配置了DCS，则可以直接调看与机组工质组份、流量、压力温度等有关的趋势图，最好再将有问题的振动、轴位移、瓦温及流量、压力、温度等做在同一时间坐标的趋势图上，这样进行判断，即快捷、方便，又准确、明了。

例如，89年，某公司C厂德国西门子公司制造的汽轮机机组投运不久便出现下列的问题：①振动值增大；②监视段压力高；③出力不足。

其实，蒸汽膨胀受阻，热能难以充分转化为动能才是造成三个问题的原因所在。

而西门子汽轮机多为反动式，动、静叶片间距相对较窄，结垢不仅会使转子动平衡状态发生变化、振动值增大，而且还会使通流面积明显变小、蒸汽难以充分膨胀，从而引起监视段压力高和出力不足。

经询问，该厂是在改用了D厂硬度较高的蒸汽后出现问题的。

因此明确诊断为汽轮机结垢，建议用湿蒸汽低速清洗，打开缸体导淋检查确认。

在随后的清洗中，缸内排出的全是乳白色、含有大量钙、钠离子的硬水。

未进行开缸检查修理，结垢消解，运行恢复正常。

2000年元月，某炼厂催化烟机的振动值由以往的30～40μm上升到70~80μm，且有大幅度的波动。

厂方要求解体大修、更换转子。

由于振动值为缓慢变化，而且有多次回落降低（尽管比正常值高），根据经验感到转子和轴承均未受到损伤，而是催化剂粘结到转子上所致。

为了说明问题，通过DCS在同一时间坐标上做出了烟机各振动值与烟气以及轮盘冷却蒸汽温度的趋势图，结果很明显的看到，振动趋势的所有峰值，总是与蒸汽温度趋势的谷值一一对应。

通过此图无需作过多解释，大家都清楚地的认识到，烟机的振动是由催化剂的粘结与脱离所形成的动不平衡而引起的，而催化剂的粘结明显与轮盘冷却蒸汽的温度有关。

因为当时为冬季，低压蒸汽管网用户较多，尤其是白天与夜晚相差较大，蒸汽的温度无法保证，而且有时为湿气。

因此，根本不需要停机揭缸检修，只要保证蒸汽的正常温度，不让湿气进入，烟机的振动值就会回落、稳定。

之后，车间进行了调整，在振动值为40～50 μm的水平上连续稳定运行了10个月，直到计划大修改造。

2. 其次应查看仪表、主要是探头的间隙电压是否真实可信
由于仪表失灵造成的振动及轴位移增大的假象实在不算少，对生产企业来说仪表又是科技含量高的独门专业，局外人很难摸清仪表是否有问题。

在此情况下，通过查看探头的间隙电压来判断仪表是否失灵，不失为一种比较简单、直观、准确的方法。

对于使用较多的本特利探头，其间隙电压与间隙的线性特性为200mV/mil，换算成公制为7.87V/mm或0.00787 V /μm。

实际运行中，伴随着振动间隙、轴位移间隙的变化，间隙电压必然也按照这一基本特性发生变化。

也就是说，可以根据间隙电压的数值来判断仪表本身有无发生故障。

探头的初始安装电压均要求为某一定值，多数为10 V，也有为8 V、9 V。

对于振动探头来说，是通过直接测量及调整安装电压来确定探头的位置的。

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0.4 V左右）；③即使振动值增大了100 μm，其间隙电压的变化也不会超过0.8 V；④ 其它的偏差。

因此，振动探头运行时的间隙电压与初始安装电压相比较，偏差应该在±（2～3）V以内。

一般来说，超过2V测振仪表很可能存在故障，超过3V 基本失灵。

另外，在纪录了机组运转正常后各点的间隙电压或有在线状态监测系统自动记录了间隙电压的情况下，则消除了上述①、②因素的影响，间隙电压的判断将更为精确、可信。

如果振动值与间隙电压的变化关系不符合探头特性（7.87V/mm），超过±0.5V，那么测振仪表很可能已失灵。

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，间隙电压应该降低约0.4 V，正常情况下不应该低于9.22 V，至少不应该低于8.72 V，因此测振仪表本身有问题。

轴位移探头的安装极为精细，先反复串动转子校对止推间隙，再取中，调零位，也就是轴位移的初始安装电压，最后还要校核，所以其误差量很小，通常在±0.2 V以内。

也就是说，当轴位移的间隙电压±轴位移值（单位：mm，远离探头时为“＋”，靠近为“－” ）×7.87与初始安装电压相差在±（0.5～1）V以内，则表明间隙电压真实可信，仪表无明显故障。

若间隙电压超出上述范围，则表明间隙电压有问题，仪表已出现故障，其显示的轴位移数值令人难以相信。

例如，2001年7月某炼油厂连续重整循环氢压缩机机组在通过临界转速时，汽轮机轴位移突然连锁动作停机。

操作人员认为，停机前机组及工艺系统一切正常，也未见止推轴承温度升高及其他任何运行参数报警，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，并从DCS上调看到推力轴承温度从52℃跳升到56℃，且略滞后于轴位移的变化。

当即判断不是仪表误动作，而是止推轴承的轴承合金已磨光，原因很有可能是蒸汽带液。

为证实此判断，在不影响盘车降温的情况下，无法进行轴承箱揭盖查瓦，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（大机组瓦块轴承合金厚度一般为1～1.2mm，很少会超过1.5mm），即7.87 V，正好与17.6 V和17.8 V相符，只有蒸汽带液所形成的巨大轴向力才有可能造成止推轴承合金层瞬间磨光。

间隙电压与初始安装电压相差过大时，则表明仪表已出现故障。

其中，探头、延伸电缆、测隙仪、显示表头、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，许多工厂都曾发生过这类情况；检修中会不经意地碰伤探头，会造成间隙电压突然降低或消失，某化肥厂合成气压缩机中压缸的轴位移探头，就曾被钳工敲击锁母留下的突起翻边碰伤过，一开车轴位移显示就紊乱；浮环密封、机械密封工作状态不好时，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。