4．3旋转电机的故障监测与诊断
4 .3. 1概述 旋转电机系泛指同步机、异步机、直流机。这些设备是企业生产的动力，是关键设备，一台电机出现
故障将会造成整条生产线停产，给企业带来巨大经济损失这些关键设备一则个大，二则技术性能要
求高、价格都很贵、故障和事故意味着效益的流失。预防事故的发生已是企业管理者主要工作内容之一。
投人较少资金安置设备事故监测系统、监测预防设备故障的发生可以减少设备故障造成巨大的经济损 失。
大型电机的故障可分为电气故障和机械故障两类，产生两类故障原因及故障性质不同，处理方法也
不尽相同。
4. 3. 2旋转电机的电气故障
4. 3. 2 .1故障种类
电气故障可分为短路、断路、失磁、破损等几类。 短路：电机绕组匝间、绕组对地、绕组相间、定子与转子之间、接线端子与滑环的短路等。造成短路
事故的原因是绕组匝间、匝对地、相间绝缘受潮或老化，或机械损伤、长期过载发热绝缘性能降低电击
穿、过电压击穿等。
断路：绕组和导体发热烧断、导体连接点松开、绕组端接点脱焊或受机械力甩开等。
失磁：直流机磁场失电或绕组断路短路等。
4. 3 .2 .2旋转电机的关键参数——绝缘强度
旋转电机所产生各种故障几乎都和绝缘参数有直接和间接的关系。电机质量的高低绝缘是度量的
主要参数之一，对于电机运行维护的主要工作也是围绕绝缘进行的。绝缘材料致命的弱点是怕高温，温
度升高绝缘值下降，温度达到一定值后绝缘材料变质，所以监控电机的运行温度成为监控电机绝缘状况 的重要手段。 4. 3. 3电机的监测内容
4. 3. 3. 1监测电机的各种电流
(1)检测电机电流的有效值。通过对电机三相绕组运行电流有效值的监测，可知道和掌握电机的
运行状况，电流表读数表咀三相电流平衡不超过额定值，表示电机运行正常；如果三相电流有一相无读
数，表明电机断相；如果三相电流超出额定值，应迅速查明原因进行处理或者进行限载减载，防止电机发
状态监测在旋转机械设备中的应用
祝继安
（中国石化荆门分公司，湖北荆门４４８０３９）
［摘 要］通过４个典型案例论述了运用在线监测技术对设备振动频谱进行的分析，提高了故障诊断效率，可对设备运行中 振动异常的原因、部位和程度进行识别，决定设备的修复方法，避免设备振动造成配件严重损坏和故障判断不准发生重复 性维修，为企业节约成本２００￣－元。
［关键词］状态监测；振动；转子不平衡；流体；涡流激振；碰摩；频谱分析
荆门石化现有运行普通机泵１４００余台，２００９
年统计数据显示，全年机泵故障１３４５项，其中机
械振动故障５４６项。这些设备如果全部安排计划
大修势必造成过剩维修；但在原因不明的情况下
采取局部修理又不能有效解决问题，振动加剧将
发展为严重的故障。为此加强设备状态监测，提
高故障诊断技术，为消除振动故障提出合理的检
修方案尤为重要。现场投用的新西兰普迪美公司 ＶＢ３０００型状态监测设备，可方便地在线监测转动
设备的机械振动。
ｌ常见振动故障类型及频谱特征
机泵常见的故障有转子不平衡、流体涡流激
振、碰摩、转子不对中、转轴弯曲及裂纹、机械
松动等。以下为典型故障案例。
１．１转子不平衡
旋转机械的各种异常现象中，由于不平衡造
成的振动占有很高比例。不平衡的原因主要有：
材质不均匀、制造安装误差、孔位置的缺陷、孔
内径偏心、偏磨损、转子零部件脱落及腐蚀等。
这些原因引起转子惯性主轴偏离其旋转轴线，造
成转子不平衡。转子每转动一周，就会受到一次
不平衡质量产生的离心惯性力的冲击，离心惯性
力周期作用的结果，引起转子产生异常的强迫振
动，振动的频率与转子的旋转频率相同。
转子不平衡产生振动的主要特征为：振动方向
以径向为主；振动频率以１×ｆｒ频即转轴的旋转频率
为主；水平方向和垂直方向的相位差接近９Ｏ。。
案例１：２００８年１ １月５日对重整泵２０３／２（型
号：２００ＡＹ ＩＩ一１５０）监测发现，机泵振动达到Ｄ级
２０１０年８月 沈阳航空工业学院学报 Ａｕｇ．２０１０ 第２７卷第４期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．２７ Ｎ０．４
文章编号：１００７—１３８５（２０１０）０４—００８３—０４
基于ＬａｂＶＩＥＷ的旋转机械监测与诊断系统设计
刘颖国凤娟卢艳军
（沈阳航空航天大学自动化学院，辽宁沈阳１１０１３６）
摘要：随着现代科学技术在设备上的应用，旋转机械设备越来越大型化、复杂化，自动化程度也 越来越高。因此，对旋转机械监测和诊断系统的要求也越来越高。在分析旋转机械故障易造成 重大损失的基础上，阐述了在工业生产中利用虚拟仪器构建状态监测与诊断系统的优越性。提 出了基于ＬａｂＶＩＥＷ的旋转机械监测与诊断的硬件及软件解决方案，可以满足方便地监测各类转 子工况以及及时做出准确的故障诊断的要求。 关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；旋转机械；状态监测；故障诊断 中图分类号：Ｖ２４７ 文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—１３８５．２０１０．０４．０２０
旋转机械在电力、能源、交通、国防及石油化
工等领域中发挥着无可替代的作用。随着旋转机
械设备大型化、复杂化，自动化程度越来越高，对
旋转机械设备监测和诊断系统的要求也越来越
高。设备在运行过程中，其状态和故障表现为设
备的各种参数的变化，尤其是振动参数的变化，这
些信号的特征能够准确地反应机器设备的状态和
故障情况…。因此，在工业生产过程中，为了准
确地知道机器设备的运行状态并能及时地发现设
备的运行故障先兆以及故障产生的原因，减少设
备故障造成的损失，就必须要加强对设备运行状
态的监测和诊断分析。传统的设备监测主要是由
复杂的测试系统构成的振动测试仪器来完成，但
因其繁杂的操作程序和现场安装等问题，这样的
方式远远不能满足工业需求。因此，多年来对振
动信号的采集处理以及设备的诊断工作一直是各
旋转机械常见振动故障及原因分析
旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、
离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石
化、冶金和航空航天等部门。
大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、
不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分
析，与大家共同分享。
一、旋转机械运转产生的振动
机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样
的。轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。
/生频率 主要异常现象 振诃骑征
不平衡 将子轴必线周围成量蜂布不均拿； 振池题率与旋睑粒率一致，
不对中 眠魅器建窒的两糖中心携情移；
振南地率与旋转频军一莪戢与旋砖颈率 成倍
基础螺丝!&面或辅段磨撮引起的撮面； 振前原军舍春牌寝秘率的高次成分*
油境振筋 宅发生在定制笙建的滑动袖事上； 是因璃戳的力学待征引曲的振烈； 振团频军是郭前日有额率.
中濒 压力脉面 在柔、风扒辱产生匝力的纳构中，奇次 满轮通过寤壳削位，流体、压力变 当压力机构有异常时就■产生压方脉功*
I 片
通眼训 岫流式就陶心式田缩粗中，透平运行时.
由于莉静叶片间干涉；叶轮和导叶间干
选.嗖头和叶抡间干地号1起的振卸.
高领 r浊 流体机械中，由于局部隹力降圈，产堪 二［湛，气海伍力盾高，破灭股即产生高 馈振助并有音晌。
流尊音 流阵机瞬中，因压力扒构畀晓或密封机 枢界陪等产生的一伸涡流,一般是随机 高频振祐和音OR.
二、振动故障原因分析
1、旋转失速
旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅
背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。这样失速区会以某速度向叶栅运动的反
方向传播。 实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工
