旋转机械的故障预测方法综述

　　引言

　　旋转机械是指主要功能由旋转动作来完成的机械，尤其是指转速较高的机械。它分为动力机械(涡轮机、压缩机、齿轮泵等)、过程机械(离心式分离机等)和加工机械(车床、磨床等)。转子-轴承系统作为旋转机械的核心部件，在电力、能源、交通、石油化工以及国防等领域中发挥着无可替代的作用。旋转机械常常由于出现各种不同形式的故障而影响其正常运转，严重时，甚至会引发机毁人亡事故，造成重大经济损失。随着科学技术的进步，旋转机械正向高速、重载和自动化方向发展。因此，对速度、容量、效率和可靠性等方面有着越来越高的需求。

　　从旋转机械的检修历史和现状来看，检修方式大致分为发生事故停机检修、定期停机检修(预防性维修)、预测维修(状态维修或视情维修)这几种。据有关文献介绍，在设备上应用故障预测技术，获利与投资比可达17:1。因此，世界各工业国家的设备维修体制正从预防性维修向预测维修发展。

　　一、故障预测方法的分类与比较

　　1.1 预测维修的意义

　　烟气轮机将催化裂化过程中产生的废烟气中所具有的压力能和热能经烟气轮机的膨胀做功化为机械能，驱动轴流式空气压缩机或给发电机提供动能，达到能量回收的目的。美国研制的世界上第一台烟气轮机于1963年投人生产运行，中国第一台自主创新的烟气轮机于1978年成功投入运行。 30多年来，我国累计生产的烟气轮机总共节电约275×105kw·h，价值约合人民币138亿元，经济效益非常可观。然而，烟气轮机的运行环境非常恶劣，转子磨损、催化剂粉尘堆积、壳体变形和仪表失灵等都有可能导致故障的发生。

　　国内大多数炼油厂的烟气轮机几乎都发生过严重事故。例如，中石化集团公司曾经1年中就有39台烟气轮机因故障停机达51次，停机时间累计9 0l4h ，损失巨大。此外，烟气轮机通过回收利用废烟气，在环保方面也发挥着举足轻重的作用。因此，保证烟气轮机的平稳正常运行成为了炼化企业的重要工作之一。目前，采用的维修策略基本上都是预防性维修，即“定期大修”体制，烟气轮机一般不到一年就要大修一次。烟气轮机的预测维护能够按照状态监测情况及时准备维修部件，安排维修计划。其完善的诊断能力可准确指出故障类型和故障部位，避免了维修的盲目性，缩短了维修工期，可减少灾难性事故的发生，提高催化裂化装置的安全运行率，从而带来可观的经济和社会效益。

　　1.2 故障预测方法的分类

　　预测维修的关键技术是故障预测，缺乏有效的故障预测方法已成为推广预测维护技术的一个瓶颈。故障预测方法整体分为两大类，即定性分析的方法和定量分析的方法。现有的旋转机械故障预测方法分类如图1所示。