汽輪機故障診斷技術

華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）頁汽輪機（SteamTurbine），又稱蒸汽透平。是一種以高溫高壓的蒸汽作為動力，將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)換為汽輪機轉(zhuǎn)子動能的機械。汽輪機由轉(zhuǎn)動部分和靜止部分兩個方面組成，其主要作用是轉(zhuǎn)換蒸汽內(nèi)能，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)電。也可以直接驅(qū)動其他動能轉(zhuǎn)換設備，例如風機、泵等等。因此被廣泛應用于包括電力在內(nèi)的各種生產(chǎn)行業(yè)，甚至我國的第一艘航空母艦“遼寧號”也是采用蒸汽輪機驅(qū)動螺旋槳。作為主要的動力設備，它能否安全高效地運行直接關系到了一個生產(chǎn)企業(yè)能否順利地運營。隨著工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展和科學技術的長足進步，讓以汽輪機為代表的大型旋轉(zhuǎn)機械設備正向著大型化、高速化、連續(xù)化、集中化、自動化的方向發(fā)展，生產(chǎn)設備之間形成一套完整的系統(tǒng)，各種設備之間的聯(lián)系也越來越緊密[1]。根據(jù)墨菲定律的引申，越是精密復雜的系統(tǒng)，發(fā)生故障的概率就越高。即使是在重視安全的今天，由于汽輪機故障產(chǎn)生的災難性事故仍時有發(fā)生。例如，1987年山西大同電廠200MW機組由于調(diào)速器失控，導致機組發(fā)證生轉(zhuǎn)子超速飛車的惡性事故；1999年阜新電廠一號機200MW汽輪機低壓缸鑄鐵隔板碎裂導致軸系損壞斷裂；而國外，類似的事故從上世紀60年代報道以來就有50多起[2]，例如,1969年英國辛克利角核電站一臺87MW汽輪機組在超速實驗時由于高應力和材料的低韌性導致主軸斷裂，電站停止運行；1974美國加拉?。℅allatin）電站2號機組225MW汽輪機由于轉(zhuǎn)子制作材料缺陷產(chǎn)生裂紋導致中低壓轉(zhuǎn)子斷裂，造成了巨大的經(jīng)濟損失；2011年2月，南非ESKOM電力公司的DUVHA電站四號機組在進行超速實驗時，由于轉(zhuǎn)速飛升引發(fā)了汽輪機飛車惡性事故。由此可見，能夠有效地預測或是診斷汽輪機故障對于生產(chǎn)實際是非常有必要的。1.2故障診斷技術的發(fā)展二次世界大戰(zhàn)以后，為了盡快恢復到戰(zhàn)前的生產(chǎn)水平，各國加大了對于旋轉(zhuǎn)式機械設備的開發(fā)與應用，結合戰(zhàn)爭中對于保養(yǎng)設備和維修故障的經(jīng)驗，再加上與之相關的基礎物理和應用數(shù)學的極大發(fā)展，使得機械的故障診斷技術的到了飛速的提高。但是隨著汽輪機向著高溫度、高轉(zhuǎn)速、新型材料和新式結構的發(fā)展，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學愈顯不足，尤其是轉(zhuǎn)子的復雜程度越來越高，各種傳統(tǒng)物理學和機械學難以解釋的故障頻繁發(fā)生。于是，為汽輪機量身定制的設備故障診斷技術應運而生。為汽輪機量身定制的設備診斷技術，最早是出現(xiàn)在歐洲，那在的歐洲工業(yè)聯(lián)合會（EIF，EuropeanIndustryFederation）的推動下，成立了英國機械保健和狀態(tài)監(jiān)測協(xié)會（MHMC，MechanicalHealthMonitoringCenter），以綜合診斷學（Terotech）為指導，從60年代末開始了對設備故障的研究；美國最開始提倡以后勤學（Logistics）為主導的裝備設備服務維修，后來由于層出不窮的機械故障事故，在美國航天局（NASA，NationalAeronauticsandSpaceAdministration）的倡導下，由美國海軍實驗室（NRL，NavalResearchLaboratory）主持成立了美國機械故障預防小組（MFPG，MachineryFaultPreventionGroup），積極從事機械設備故障診斷技術的開發(fā)，在汽輪機的故障診斷領域也是成績斐然。日本雖然起步較晚，新日鐵（NSC，NipponSteelCorporation）于1971年開始研發(fā)診斷技術，吸收英美兩國長處，于1976年達到使用并取得了良好的效果，讓日本的電力行業(yè)以及汽輪機制造業(yè)得以居于世界領先之位。在當時，被廣泛推崇的系統(tǒng)有：日本三菱公司的“旋轉(zhuǎn)機械健康管理系統(tǒng)”（MHM，MachinaryHealthMonitoring），美國西屋公司的“可移動診斷中心”（MDC，MobileDiagnosisCentre），美國中心發(fā)電部的“汽輪機監(jiān)測設備”（TSE，TurbineSupervisoryEquipment）和“試驗設備監(jiān)測”（TEM，TestEquipmentMonitoring）等等。我國自1979年才初步開發(fā)設備診斷技術，并于1983年初正式把開展機械故障診斷工作的要求納入《國營工業(yè)交通設備管理試行條例》[3]，電力行業(yè)響應國家政策，于1984年在各大電廠推廣電力故障診斷技術，應用于電廠各設備的故障檢修與維護。1.3故障診斷技術的現(xiàn)狀目前汽輪機系統(tǒng)有基于線性振動理論和典型非線性振動理論研究兩種故障診斷模型[4]，線性的理論系統(tǒng)較為完善，因此當我們分析非線性振動模型時，常常是把某個典型的非線性模型，近似地處理接近成一個線性模型去分析，這樣得以使計算工作大為簡化，但是這樣做到弊端是：當一個強烈的非線性故障出現(xiàn)及惡化時，我們就無法辨識出現(xiàn)的非線性轉(zhuǎn)子故障的動力學現(xiàn)象，以至于無法進行正確的動力學特征的提取，無法準確有效地分析問題，因此，對于非線性的研究問題必須采用非線性的基礎模型來分析。現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展從某種方面解決了這些問題，前輩們辛苦鉆研，研究出了各種各樣的、可以有效應用與現(xiàn)場分析計算的故障診斷模型。例如：應用MATLAB的汽輪機振動故障診斷模型；基于小波分析技術與聚類分析技術相結合的旋轉(zhuǎn)機械故障分析技術[5]；利用一維、二維隱馬爾科夫（Markov）模型的故障信號處理方法；將獨立分量分析（ICA）與高階統(tǒng)計量等現(xiàn)代信號處理方法應用于故障特征提取等。盡管我們在汽輪機故障診斷方面做了相當程度的的研究，但這一技術的本身發(fā)展還是遠遠不夠，無法滿足實際的生產(chǎn)需要，尚未形成一個完整的全面的理論應用體系。因此，即使在工業(yè)高度發(fā)達的今天，已經(jīng)投入運行使用、應用比較成功、系統(tǒng)較為完善的汽輪機故障診斷系統(tǒng)仍然不多見。作者從大三的專業(yè)課上接觸到汽輪機的維修及故障預防技術，通過學習與交流，深刻地了解到設備的維護與故障的診斷工作直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)效益與安全，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的地位至關重要。導師說：“當前故障診斷推廣應用的最大障礙就是從事現(xiàn)場故障診斷的技術人員知識結構的缺乏，許多人懂得設備、懂得如何運行，卻不明白背后的理論概念?！逼啓C的故障診斷技術，應該是由嚴謹?shù)臄?shù)學邏輯作為支撐，眾多學科相互滲透所組成的知識體系。本文從汽輪機這一大型旋轉(zhuǎn)機械設備出發(fā)，首先詳細介紹汽輪機故障的分類及發(fā)生故障前后的特點，并針對故障給出相對的解決方案。然后列出故障診斷的主要方法與內(nèi)容，以及其理論支撐和應用效果。最后，以實際電廠為例，制定汽輪機故障診斷的具體原則。第二章汽輪機故障診斷的基本分析方法2.1汽輪機故障分析概述故障診斷技術，從理論到實現(xiàn)，要經(jīng)歷三個階段。首先是狀態(tài)的檢測，通過各種傳感和觀測儀器記錄并上傳所采集的數(shù)據(jù)，為故障診斷提供參考數(shù)據(jù)和根本依據(jù)；然后是信息的處理，包括了信息的分類整理和信號的運算與篩選，以及信號之間的轉(zhuǎn)換，從龐大的數(shù)據(jù)中整理出對故障診斷工作有價值的信息；最后是對處理之后的信息進行模糊識別，以期對設備的運行狀態(tài)、運轉(zhuǎn)趨勢進行判斷和預測。診斷的基本流程，如圖2-1：圖2-1故障診斷的基本流程診斷的實施方法也用很多種，雖然在各個領域都各不相同，但總體來講，可以分為三個方面：（1）按照核心部分分類，有離線經(jīng)驗分析和在線設備監(jiān)視等等。（2）按照檢測方法分類，有振動檢測法、噪聲檢測法、溫度壓力檢測法、聲波檢測法、金相分析法等等[6]。（3）按照診斷的原理分類，有頻域診斷法，時域分析法、統(tǒng)計分析法、信息理論分析法、模式識別法等等【7】。2.2振動診斷檢測法對汽輪機的故障診斷時所選擇的特征信號，應該同時具備敏感性和實時性兩方面：即蘊含了機器運行時的最本質(zhì)的信息，又能表明當前的運行情況，有利于設備的工況判別。旋轉(zhuǎn)設備發(fā)生故障的最明顯的特征就是伴隨著劇烈的振動和刺耳的噪聲，而其中振動是最主要的信號特征[8]。在汽輪機所發(fā)生的故障中，振動往往是最普遍的現(xiàn)象。由此可見，振動診斷檢測法是一種十分合理的汽輪機故障診斷方法。2.2.1振動信號的監(jiān)測2.2.1.1振動的測量裝置在工程實際中，想要了解汽輪機的運行狀態(tài)，往往通過監(jiān)測它的通頻振幅而得出。用來測量通頻振幅的裝置叫拾振器，拾振器的核心組成部分是傳感器。在工程現(xiàn)場，應根據(jù)不同的使用環(huán)境和現(xiàn)場條件，來選擇使用何種傳感器。測振儀器的種類有很多，以被測參數(shù)來劃分，有位移傳感器（電阻式、應變式、電容式、渦流式），速度傳感器（動圈式、動磁式、變間距式），加速度傳感器（壓電式和應變式）【9】。2.2.1.2振動信號的評定需要采集的振動信號可以根據(jù)實際應用情況分為：（1）軸承振動評定,測量點位于軸承基座。（2）軸振動值評定，測量點位于基座上，軸的兩側(cè)。2.2.1.3振動的監(jiān)測參數(shù)振動的監(jiān)測參數(shù)可以分為以下兩種：（1）動態(tài)參數(shù)1）振幅，表征被測器件因振動離開其平衡位置的最大距離。圖2-23個方向上的測點2）振動烈度，是國際上統(tǒng)一的機械振動狀態(tài)特征量。圖2-23個方向上的測點3）相位，用于確定旋轉(zhuǎn)機械的動態(tài)特性及動平衡。（2）靜態(tài)參數(shù)1）軸心位置，在平衡狀態(tài)下，軸承中心相對于軸頸中心的位置[10]。2）軸向位置，是指機器轉(zhuǎn)子上安裝的止推環(huán)相對于止推軸承的位置[11]。3）漲差，指的是汽輪機轉(zhuǎn)子與氣缸的相對膨脹量。4）對中度，指軸系轉(zhuǎn)子之間的連接對中程度[12]。5）溫度，軸瓦溫度反映了軸承當前的運行情況。6）潤滑油壓，可以以此判斷軸承油膜的狀態(tài)。2.2.2振動信號的分析在工程實際中，過程參數(shù)與過程狀態(tài)之間，其實并沒有嚴格的一一對照的關系。因此，在故障診斷的準確與否，取決于先期信息的分類處理。故障診斷其實是由工況監(jiān)測和故障分析兩個部分組成。不論是從字面意思還是其背后機理，二者有著明顯的不同，但是二者確是相輔相成，不可或缺。工況監(jiān)測是故障分析的基礎，故障分析是工況監(jiān)測的目的。工況監(jiān)測是對實時狀態(tài)的監(jiān)視及實時信息的收集，從汽輪機側(cè)接收數(shù)字信號并進行處理。故障分析則是從汽輪機的故障出發(fā)，目的在于判斷查明故障的部位以及發(fā)生原因。然而在工程實際中，汽輪機故障往往是一種十分復雜的多參數(shù)形態(tài)，因此在分析數(shù)據(jù)時，不僅要應用到模擬量分析，等基本處理手段，也要嘗試用了一些新的方法，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)、混沌模型系統(tǒng)等。2.2.2.1對比分析法在工程實際中，采用了一種頻譜分析儀，分析所測得振動信號的頻譜中的峰值等數(shù)據(jù)，通過與參考模式的對比，就可以判斷出運行是否正?；蚴亲R別出什么故障、何種原因。這種把當前信息與過往經(jīng)驗相比對，通過分析其中的區(qū)別和聯(lián)系并以此為根據(jù)進行信息處理的方法，稱為對比分析法對比分析法的順利應用，有兩個十分必要的先決條件：一是要熟悉機器的各種狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)參數(shù)和故障特征，并統(tǒng)計為參考模式；而二是要有鑒定人員需要有一定的技術水平，對操作儀器有著相當?shù)牧私狻?.2.2.2邏輯判別法 前面提到，在工程實際中，過程參數(shù)與過程狀態(tài)之間，其實并沒有嚴格的一一對照的關系。導致了我們沒法直接通過分析對比就能得出二者之間的關系，因此我們需要后退一步，通過梳理二者的邏輯，進行故障判別。邏輯判別法可以分為數(shù)理邏輯判別和物理邏輯判別兩種方法[13]。所謂的數(shù)理邏輯判別法，簡單來講，就是將采集的數(shù)據(jù)通過函數(shù)運算轉(zhuǎn)變?yōu)樘卣鲄?shù)，比對該特征參數(shù)是否大于或小于某些故障的閾值，依次判斷是否存在該故障。物理判別法則是從關鍵部位的零部件所用材料物理變化的角度來判斷該部位零件的當前情況。例如：通過對潤滑油的分析，測得潤滑油溫度、壓力是否正常，以及各種金屬微粒的含量大小，就可以分析得出，油膜是否正常、被潤滑件是否產(chǎn)生嚴重磨損等。2.2.2.3貝葉斯分類法在機械的運行過程中個，出現(xiàn)的問題大多是隨機的。雖然機械故障的出現(xiàn)不可預見，但我們?nèi)匀豢梢愿鶕?jù)已有的統(tǒng)計模型和現(xiàn)場數(shù)據(jù)估計出故障發(fā)生的概率，這種利用已有模型和經(jīng)驗對故障出現(xiàn)的概率做出的估計，稱為先驗概率[14]。因為故障狀態(tài)是一個隨機量，以此故障狀態(tài)的空間可以寫成Ωj=（ω1，ω2…ωi，ωm），其中ωi（i=1,2,3,…，m）稱為故障狀態(tài)空間中的模式點。在診斷過程中，主要用于判別運行狀況的正?；虍惓煞N狀態(tài)，因此他們的先驗概率P（ω1）+P（ω2）=1。僅僅得出先驗概率還不足以達到判條件，還需要考慮到各種觀測數(shù)據(jù)、各種狀態(tài)下的條件密度。例如：P（x/ω1）——正常狀態(tài)下的類條件事件發(fā)生密度；P（x/ω2）——異常狀態(tài)下的類條件事件發(fā)生密度；由此，根據(jù)貝葉斯公式：Pωi式中Pω圖2-3貝葉斯分類算法2.2.2.4模型判別法在生產(chǎn)實際中，汽輪機的故障的發(fā)生是一個動態(tài)的過程，而且遵循著一定的規(guī)律。最常使用的模型判別法，是展開對故障發(fā)生的前后動態(tài)和瞬態(tài)時間域的數(shù)據(jù)分析。也就是所謂的時間域分析。時間域分析是根據(jù)觀測數(shù)據(jù)建立的數(shù)學表達式，只要擁有合理的模型結構和參數(shù)設置，那么動態(tài)過程的基本規(guī)律、運行狀態(tài)的異常與否等信息一定蘊含在分析模型及數(shù)據(jù)結構當中。在工程實踐中已經(jīng)證明：用時間域分析法進行的建模，在運行狀態(tài)預測、故障提前預警方面已經(jīng)取得了一定的效果。目前的汽輪機診斷技術中，已經(jīng)大范圍采用時間序列分析法中的線性和非線性檢驗方法，來判斷一個運行工況是否整體在一個正常或是異常的范圍內(nèi)。2.2.2.5模糊診斷法機器在運行過程中，我們所監(jiān)測得的測量值和特征參數(shù)往往是確定的，但它們對應的現(xiàn)象及故障卻是存在一定的不確定性，也就是存在一定的偶然性和模糊性。因此在工程實際中，我們并不能將故障準確地定義為某一類，同樣地，也無法判斷機輪機的當前的狀態(tài)屬于具體哪一種故障。我們只能以一種范圍性的說法來概括。例如振動有大有小，有徑向振動也有徑向振動，有倍頻振動也有同步振動等等，我們通過逐步模糊處理的方法，先把振動信號模糊歸類在振動大這一分類中，在通過后續(xù)的算法做詳細分類。但是，這里所說的模糊分類并不是靠人工思維分類那么簡單，它有著一定的模糊運算規(guī)則以及運算邏輯，并可以通過復雜的數(shù)學運算把相應的想象用數(shù)學模型來體現(xiàn)。2.2.2.6故障樹分析法故障樹分析法，是利用樹狀圖將汽輪機故障與汽輪機運行時的異?，F(xiàn)象、異常狀態(tài)、異常參數(shù)等等聯(lián)結起來的圖形式分析方法，它模糊了各個事件與故障發(fā)生原因的微小差別，強調(diào)了故障前后現(xiàn)象的因果關聯(lián)。通過鮮明的分支和嚴謹?shù)慕Y構關系，將故障-現(xiàn)象-因素這三者緊密地結合起來，具有邏輯性強、合理程度大、便于分類和處理等優(yōu)點，因此在故障診斷領域被廣泛使用。下面是應用故障樹的步驟：（1）給故障以明確的定義，選定可能發(fā)生的故障作為頂事件。（2）分析該故障的成因（3）做出系統(tǒng)故障的邏輯圖。（4）對故障樹的各級結構做定性分析，分析各個因素與頂事件的關聯(lián)程度。（5）對故障樹的各個結構做定量分析，就可以根據(jù)故障樹邏輯，對系統(tǒng)故障做出分析。圖2-4汽輪機故障的故障樹分析圖2.2.2.7圖形分析法所監(jiān)測的數(shù)據(jù)，通過分析處理，可以得到一系列的圖形數(shù)據(jù)，有的可以直觀的看出機器當前的運行狀況、某一參數(shù)的大致走向等等。針對汽輪機振動故障的特點，常常采用的圖形分析方法有：（1）波特圖（Bodeplot），又稱為幅頻響應圖，是一種應用于線性的非時變系統(tǒng)的坐標圖。一般由兩張圖組合而成，波特圖中橫坐標表示為轉(zhuǎn)速頻率的半對數(shù)坐標尺度，波特圖縱坐標則分別表為振動幅值和振動相位。因此它也是一種幅頻響應和相頻響應曲線。有著繪制簡單，對比直觀等優(yōu)點。 圖2-5機組升速時的波特圖（2）極坐標圖，也稱奈奎斯特（Nysquist）圖，在進行振動的分析繪圖時，也稱之為振型圓。其是指是一種工頻振動矢量圖，原理是將振動頻率特性分析計算成相應的極坐標函數(shù)后，以振動頻率特性的實部為橫坐標，虛部為縱坐標，以幅頻特性ω為參變量的圖，可以直觀地表示出振幅與相位的關系。它的繪制范圍很廣，可以繪制整個范圍域的特性曲線，因此在數(shù)據(jù)分析領域被被廣泛使用。圖2-6產(chǎn)生振動時的極坐標圖（3）軸心位置圖利用相互垂直的兩個傳感器，通過監(jiān)測和分析得到的數(shù)據(jù)，得出軸中心的徑向位置。軸心位置圖與極坐標圖不同，軸心振動圖是以不存在徑向振動為前提的，它給出的是轉(zhuǎn)子中心的軸向振動特性。圖2-7失穩(wěn)時的軸心位置圖（4）軸心軌跡圖主要是借助安裝在軸的截面上的傳感器，可以得到軸心軌跡大致圖像和軸系的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，進而可以確定軸的進動方向。還可以用來測算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、空間振型曲線及部分故障，如轉(zhuǎn)子不對中、軸頸處的動靜碰磨、油膜振蕩（正進動時發(fā)生）等等[17]。圖2-8軸心軌跡圖（5）頻譜圖汽輪機振動的絕大部分信號是由多種激勵信號合成的復雜信號，根據(jù)傅里葉分析原理，這種合成的復雜信號可以被分解成一系列的諧波分量，即概率成分。每一個諧波分量又含有幅值和相位特征量。各個諧波分量以頻率軸為坐標，按轉(zhuǎn)速高低為幅值頻率排列起來的譜圖，就叫做頻譜圖[19]。圖2-9頻譜圖把一段時間內(nèi)收集的所有頻譜圖疊加進一個圖形了，就得到了瀑布圖：圖2-10瀑布圖（6）趨勢分析趨勢分析是把所測得的特征數(shù)據(jù)值和預報值按一定的時間順序排列起來進行分析。這些特征數(shù)據(jù)可以是通頻振動、1倍振幅、二倍振幅以及軸心位置等[18]。圖2-11趨勢分析圖第三章汽輪機主要故障的分類3.1汽輪機故障概述以汽輪機為代表的大型旋轉(zhuǎn)是動力機械，是現(xiàn)帶工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵動力設備。如何維護管理好這些設備，避免機器出現(xiàn)故障和事故，以確保生產(chǎn)過程中的安全性和高效率是當前工業(yè)的發(fā)展目標之一。由于汽輪機的復雜的結構組成以及對零部件精度的高要求使得機器，以及運行過程的低容錯率等等，很容易使汽輪機在運行或是實驗過程中發(fā)生故障，其常見原因見下表：表3-1汽輪機發(fā)生故障的常見原因分類故障分類主要原因設計原因結構不合理，動靜間隙過??；參數(shù)選用不合理，工況下易磨損腐蝕；工作轉(zhuǎn)速距離臨界轉(zhuǎn)速太近；熱膨脹量計算不精確，易產(chǎn)生摩擦振動制造原因零件材料選用錯誤，強度不夠；零件處理不夠，鍛造工藝不足；轉(zhuǎn)子出廠時的動平衡調(diào)整不到位安裝維修安裝時未嚴格按照要求，各部位安裝精度不夠；軸系整體對中性不良，各段轉(zhuǎn)子軸心落差不在可以接受的范圍內(nèi)；機器靜平衡調(diào)整不當，熱套過盈配合性不好；安裝問題導致個別部位應力集中；管道的空間布置不當，有較大的節(jié)流損失和沿程阻力損失；檢修方法不當，破壞了機組原有的平衡性能操作運行未在正常工況下運行，實際運行主參數(shù)與設計值不同；汽輪機經(jīng)常超速超負荷運行；在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)子的升速率過高或過低，引起振動損壞機組；軸承與轉(zhuǎn)子軸頸處潤滑不良導致磨損；轉(zhuǎn)子工藝缺陷導致金相較差的部位產(chǎn)生疲勞和磨損；啟停機過程中盤車時間不夠，暖機時間不夠機器劣化長期運行，保養(yǎng)不當，機組各部分狀態(tài)較差；零部件磨損、腐蝕、脫落；機組的熱套過盈配合發(fā)生變化；機器的基礎沉降不均勻，機器殼體變形等3.2汽輪機振動基礎轉(zhuǎn)子時旋轉(zhuǎn)式機械設備發(fā)揮功能的主要構造，高溫蒸汽在汽輪機內(nèi)膨脹做功，從而使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。在工程實際中，對于高速旋轉(zhuǎn)設備，發(fā)生故障的特征就是旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不能實現(xiàn)自動定心，伴隨著振動和噪聲。因此，在現(xiàn)場可以通過分析汽輪機的振動情況來推斷出汽輪機的運行狀態(tài)以及該狀態(tài)的會如何發(fā)展。也可以通過故障前采集到的各種振動圖形，判斷汽輪機出了在什么部位，出了何種故障，是否嚴重，是否對汽輪機主體造成了損害等等。3.2.1汽輪機振動的分類我的導師曾經(jīng)提到過：汽輪機的故障診斷技術從某種層面上看就是汽輪機的振動診斷技術。如果知道轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速、故障時的頻率及轉(zhuǎn)速等特征，就可以大體了解故障發(fā)生的原因。可以作為一種初步汽輪機故障診斷方法，可以幫助我們排除不可能因素，找出發(fā)生故障的大致原因。根據(jù)不同振動的類型，振動的成因，振動的影響大小等等的特性，我們對機組故障時的振動做了如下分類：3.2.1.1按振動頻率分類按振動頻率的高低可以分為基振動、倍頻振動（20、3f0）、頻率為基頻分數(shù)（如1/2f0、1/3f0等）的振動與基頻呈比例（如20%f0-35%3.2.1.2按振動的原因分類根據(jù)汽輪機發(fā)生振動故障的原因分類，可分為如下（1）由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)心偏移造成的不平衡振動。（2）由于轉(zhuǎn)軸靜置彎曲或受熱彎曲、軸系對中性不良、不同的部分熱膨脹性不一致、機基礎的沉降不均勻等造成的轉(zhuǎn)子不對中振動。（3）由于軸頸處油膜半速渦動，產(chǎn)生自激振蕩。（4）由于各部件摩擦破壞轉(zhuǎn)子動平衡引起的振動。（5）其他因素并發(fā)導致機組運行狀態(tài)異常并引發(fā)的振動。3.2.1.3按照振動發(fā)生的部位分類根據(jù)汽輪機振動故障的不同發(fā)生部位做了不同的分類。3.2.1.4按照振動的激振力的不同按照汽輪機發(fā)生振動的激振力的不同，可以把振動分為：（1）強迫振動，由外界提供的激振力引起的，振動頻率與該激振力振動頻率較為接近，因此也稱之為同步振動[]；（2）自激振動，是由于高速運轉(zhuǎn)的汽輪機自身產(chǎn)生力矩引起的振動，頻率一般為一階臨界轉(zhuǎn)速的一半，也稱之為半頻振動[]；（3）由各種擾動力誘發(fā)的不規(guī)則振動，叫做非定常振動。圖3-1多盤轉(zhuǎn)子的常見振形3.2.2汽輪機振動特征汽輪機的振動特征見表3-2:表3-2汽輪機振動特征匯總表序號故障名稱頻譜特征其他特征1轉(zhuǎn)子原始彎曲1倍頻振幅、相位隨時間緩慢變化到一定值，轉(zhuǎn)子冷卻后狀態(tài)恢復2轉(zhuǎn)子不平衡1倍頻在運行初期機組振動處于較高水平，在達到臨界轉(zhuǎn)速時的振幅較小3轉(zhuǎn)子熱變形1倍頻伴隨有2倍頻的高次諧波，振動多為徑向，轉(zhuǎn)子進動方向為正進動4轉(zhuǎn)動部件飛脫1X倍頻振動突然增加，相位突變，伴隨異響5聯(lián)軸器松動1倍頻、2倍頻與轉(zhuǎn)速和負荷有關，帶高負荷是更明顯6軸系不對中1倍頻、2倍頻振動較為穩(wěn)定，聯(lián)軸器兩側(cè)的振動較大，軸心軌跡為雙環(huán)橢圓7動靜件摩擦1倍頻、整分數(shù)倍頻振動不穩(wěn)定，有削波現(xiàn)象，含有豐富的次諧波與高次諧波，軸心呈現(xiàn)反向渦動等8油膜渦動0.35倍頻~0.5倍頻振動非常劇烈，頻率與轉(zhuǎn)子固有頻率相近，且振幅較大，渦動方向與轉(zhuǎn)動方向相同9氣流激振0.6倍頻~0.9倍頻其軸心軌跡表現(xiàn)出由小變大的振動方式，由于受到軸承限而達到一種飽和狀態(tài)，但由于不穩(wěn)定激勵力的存在，使得軸心軌跡由大變小10油膜振蕩fcnt突發(fā)性的大振動，頻率與轉(zhuǎn)子到達第一臨界轉(zhuǎn)速時的頻率相等，且振幅大于1X[21]11基礎共振1ｘ倍頻振幅和頻率隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化12轉(zhuǎn)子裂紋1倍頻、2倍頻減速到1/2臨界轉(zhuǎn)速時有振幅為2X的峰值，并且隨著時間逐漸增大13結構剛度不足1倍頻X與轉(zhuǎn)速有關，振動幅度和頻率與瓦振軸振相接近14中心孔進油1倍頻、0.8~0.9倍頻轉(zhuǎn)軸的振動幅度運行時間的增加而增大15軸承座剛度不對稱2倍頻故障可能引起轉(zhuǎn)子的分數(shù)次諧波共振，在垂直振動和水平振動時的特征差別較大16轉(zhuǎn)軸截面剛度不對稱2倍頻呈非線性變化3.2.3轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速對振動的影響在汽輪機達到一定的速度時，由于軸系的連接誤差以及轉(zhuǎn)子自重造成的自然彎曲，轉(zhuǎn)子各段的軸心并不能完全落在中心軸線上，因此會出現(xiàn)較強的振動現(xiàn)象，此時的轉(zhuǎn)速，我們稱之為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。它不是一個特定的速度數(shù)值，而是一段數(shù)值區(qū)域，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在這段區(qū)域內(nèi)，會產(chǎn)生頻率與轉(zhuǎn)速頻率相同，振幅較大的振動。那么汽輪機系統(tǒng)如何能度過這個難關呢？Jeffcott用一個對稱的單轉(zhuǎn)子模型在理論上分析了這一現(xiàn)象，證明只要在振幅還未上升到危險程度時，迅速提高轉(zhuǎn)速，越過臨界點后，轉(zhuǎn)子的振幅就會降下來[22]。汽輪機在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域停留的時間和沖過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域的跨越速度等運行參數(shù)與汽輪機的其他振動問題也有一定的聯(lián)系，也是一個表征汽輪機性能的參數(shù)量，故在汽輪機系統(tǒng)設計、參數(shù)測量、運行模擬和故障診斷中，準確地計算臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域也是十分有必要的。3.2.4汽輪機振動標準振動已經(jīng)被電力行業(yè)以及機械制造、機械維修行業(yè)作為評定機器運行狀態(tài)的標準，汽輪機的振動也被認定為是判斷汽輪機故障的第一要素。但在最開始，各國對于振動的描述和測量方位有著很大的不同，為了規(guī)范使用與方便交流，1972年，國際電工委員會規(guī)定，汽輪機的振動評定尺度主要有軸承座振動位移、軸承座振動烈度和軸徑向位移三種[23]。軸承座振動軸承座振動，又稱為軸承振動或瓦振，它是以軸承座垂直、水平和軸向三個方向中的最大振動為評定依據(jù)[24]。我國的電力行業(yè)起步較晚，于是在一開始就借鑒國外技術與經(jīng)驗，通過衡量軸承振動位移信號和軸承振動頻率信號來分析和判斷軸承座振動情況的，并于1980年納入我國電力工業(yè)部實行的《電力工業(yè)技術管理法規(guī)》，進一步規(guī)范了我國電力行業(yè)的振動評價標準。規(guī)范中給出的規(guī)范如下表：表3-3軸承振動標準轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）優(yōu)良合格150030507030002030503.2.4.1軸承振動烈度早在20實際40年代末，工業(yè)上就提出了在一般的機械振動故障診斷，僅僅采用振動頻率、振動幅度、振動速度并不能正確的反映振動的情況。因此，為了精確表達振動情況，大多數(shù)情況下建議使用三個方向上的振動速度的均方根值：其表達式如下：νrms=如果振動信號只含有單一頻率成分ω，振動位移和振動速度的表達式分別為yt=νt=把連個式子聯(lián)立求解，由此可以得出振動的速度和位移的關聯(lián)式：νrms=0.707×對于頻率為50Hz的振動量而言ν而當頻率分量較為復雜時，根據(jù)傅里葉變換可以求出不同頻率的分量fi對應的振動幅值Ai，速度的均方根可由下面這個公式計算：νrms=π×注：當頻率分量較大時，采用上式換算誤差較大。速度有效值應該以儀表直接顯示為準。GB11347.1-89《大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度現(xiàn)場測量與評定》給出了振動烈度的評定等級[25]。如表3-4所示：表3-4振動烈度評定等級振動烈度支承類別νrms（mm/s）剛性支撐柔性支承0.46AA0.711.121.82.8B4.6B7.1CB11.2C18.0D28.0D46.071.0然后根據(jù)現(xiàn)場的實際應用，將振動評價分為了四個區(qū)，各評價區(qū)域的具體定義見表3-5：表3-5振動評定區(qū)域分界定義區(qū)域描述區(qū)域A剛剛投入生產(chǎn)的機組應該在此區(qū)域內(nèi)區(qū)域B符合運行標準，可以連續(xù)運行區(qū)域C不符合運行標準，應該停機維護或檢修區(qū)域D振動可能損壞機組，應該大修或更換3.4.2.2轉(zhuǎn)軸振動標準研究表明，當激振力一定時，支承剛度越大，軸承座振動越小，軸振越大。因此，在工程實際中要注意此處的引用。振動的評定標準中應充分考慮該因素[26]。表3-6和表3-7是《陸地安裝大型汽輪發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)軸向振動測量與評價標準》[27]。該標準適用于在陸地安裝、功率大于等于50MW、額定轉(zhuǎn)速范圍從1500-3600r/min的電站大型發(fā)電汽輪機組，振動區(qū)域劃分與表2-5相同。表3-6相對振動位移推薦值區(qū)域上界額定轉(zhuǎn)速/（r/min）1500180030003600A/B100908075B/C200185165150C/D300290260240表3-7絕對振動位移推薦值區(qū)域上界額定轉(zhuǎn)速/（r/min）1500180030003600A/B12011010090B/C240220200180C/D385350320290我國電力行業(yè)在最初多采用進口汽輪機，且大多購自歐美，所以我國應用的軸振標準參考自美國GE公司：表3-8GE汽輪機軸振標準軸振標準良好報警跳閘雙振幅75以下125以上250以上需要注意的是，由于測量設備會受到現(xiàn)場的機械干擾和電磁干擾等因素的影響，將會產(chǎn)生測量偏差，工程學中稱之為偏擺，當偏擺量超出一應范圍時，一般為振動限值的15%，應采取必要的補償措施，在軸振動的測量信號中應扣除偏擺分量。3.2.5小結工程實踐證明，要想正確地診斷出出機組的故障狀態(tài)，甚至預測故障趨勢，就必須深入透徹地研究振動這一征兆。本節(jié)介紹了振動這一汽輪機故障的重要表現(xiàn)形式和研究特征。從基礎概念著手，對振動進行了系統(tǒng)的分類，接著列表敘述了汽輪機各種因素所引發(fā)振動的主要特征，通過該表可以應用不多的數(shù)據(jù)來初步判別汽輪機的故障部位及大致情況。然后又介紹了臨界轉(zhuǎn)速對于汽輪機振動的影響，說明了振動的衡量標準，包括了相對振動和絕對振動，在結尾還給出了國際標準組織對于汽輪機振動標準的評定。3.3轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子的幾何軸心周圍質(zhì)量分布不均，質(zhì)心不在軸線上而產(chǎn)生的附加慣性力或力偶現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)子不平衡[28]。它是引起汽輪機振動的主要原因之一，而且無法避免，也無法預測。因為制作工藝的限制，難免在鑄造過程中導致某些部位質(zhì)量分布不勻，再加上其產(chǎn)生的不平衡量無論大小和方向都是隨機的，因此很難預判。但是在通常情況下，我們可以通過分析廣時間域的數(shù)據(jù)，來推測出產(chǎn)生不平衡故障時的慣性離心力矩的分布情況以及它和轉(zhuǎn)速的關系，進而可以在到達該轉(zhuǎn)速時，控制轉(zhuǎn)子不平衡振動，避免振動過大引發(fā)汽輪機故障。轉(zhuǎn)子不平衡故障的對機組產(chǎn)生的影響如下所述：會產(chǎn)生一定的慣性力矩和內(nèi)應力，造成轉(zhuǎn)子金屬疲勞和蠕性形變；產(chǎn)生巨大的振動和噪音，誘發(fā)其他故障，降低運行性能；縮短了維修周期，降低使用壽命。在工程現(xiàn)場，轉(zhuǎn)子不平衡是最常見的振動原因之一，因此一個完善可靠的汽輪機故障檢測系統(tǒng)，應該對該故障進行尤其深入的研究，這樣才能在應用實際中，發(fā)揮診斷故障的真正作用。圖3-2轉(zhuǎn)子不平衡的軸心軌跡分析圖3.3.1轉(zhuǎn)子不平衡的分類轉(zhuǎn)子的不平衡按照發(fā)生過程可以分為初始不平衡，漸變不平衡和突發(fā)不平衡三種情況[29]。⑴初始不平衡：由轉(zhuǎn)子本身的缺陷和問題、以及不正確的安裝方法、不合格的維護保養(yǎng)等因素造成的。⑵漸變不平衡：在運行了一段時間后才發(fā)生的不平衡故障，主要是由于轉(zhuǎn)子主要構造結垢、通流部位磨損等后期運行因素累積而導致的。⑶突發(fā)不平衡:主要是由于轉(zhuǎn)子上有零件脫落、管道內(nèi)出現(xiàn)異物等非正常的因素引起的振動。特點是機組振動突然增大，后穩(wěn)定在某一個水平。圖3-3三種不平衡的振幅變化趨勢3.3.2轉(zhuǎn)子不平衡故障的特征上面提到，大多數(shù)汽輪機振動故障都與轉(zhuǎn)子不平衡有著或多或少的聯(lián)系。因此，熟悉轉(zhuǎn)子不平衡現(xiàn)象的故障特征對于故障診斷頗為重要。因此，在電力行業(yè)總結分了相當數(shù)量的轉(zhuǎn)子不平衡故障發(fā)生前后的頻譜、轉(zhuǎn)速等一些基本參數(shù)后，做了如下總結：振動的時域波形近似為正弦波。轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的諧波大多為基頻諧波。當ω<ωn時，即在臨界轉(zhuǎn)速下，振幅隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大；當ω>ωn時，即在臨界轉(zhuǎn)速以上，轉(zhuǎn)速增加是振幅趨于較小的穩(wěn)定值；當ω約等于ωn時，發(fā)生共振。當工作轉(zhuǎn)速一定時，相位保持穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子的軸心軌跡為橢圓形。軸心為同步正進動。初始不平衡的向量域穩(wěn)定在某一允許范圍內(nèi)，漸變不平衡的向量域逐漸變化、突發(fā)不平衡向量域則會產(chǎn)生突變[30]。3.3.3轉(zhuǎn)子不平衡故障的原因轉(zhuǎn)子不平衡作為常見的汽輪機故障，其原因涉及到從設計制造到運輸安裝，從運行使用到維護保養(yǎng)的方方面面，具體的故障原因如下表所示：（為表示方便，某些名詞采用簡寫，如初始不平衡寫為初始）表3-9汽輪機轉(zhuǎn)子不平衡的原因序號原因分類主要原因初始漸變突發(fā)1設計原因設計不規(guī)范，圖紙有誤差參數(shù)計算不正確運行規(guī)范不合理材質(zhì)選用錯誤力矩分配，導致應力集中零部件易脫落2制造原因制造精度不夠加工不夠細致加工流程錯誤未做出廠試驗打磨精細度不夠高，關鍵部位易結垢表面鍍層不好，容易被腐蝕熱處理工序未達標，應力抵抗能力差濾網(wǎng)精細度、強度不好3安裝維修安裝誤差大零部件未嚴格按照說明書安裝維修時沒有及時除垢沒有檢查各零件的緊密性及濾網(wǎng)的完整性4操作運行沒有按照標準工況運行蒸汽中帶有水蒸汽或其他異物某些入口處節(jié)流阻力大，零件松脫速度、負荷突變5狀態(tài)劣化長時間工作運行使得轉(zhuǎn)子老化長期異工況運行導致轉(zhuǎn)子磨損或產(chǎn)生汽蝕長期應力集中導致裂紋長期使用導致其他部件老化斷裂3.3.4轉(zhuǎn)子不平衡的診斷在工程實際中，常常通過波形、頻率、振動方向等因素來判斷一個故障是否有轉(zhuǎn)子不平衡引起，詳細的判斷規(guī)則如下圖所示：（為表示方便，某些名詞采用簡寫，如初始不平衡寫為初始）表3-10轉(zhuǎn)子不平衡的診斷序號特征參數(shù)故障特征原始漸變突發(fā)1時域波形正弦波正弦波正弦波2特征頻率1X1X1X3伴隨頻率高次諧波高次諧波高次諧波4穩(wěn)定性能較穩(wěn)定逐漸增大突發(fā)性增大后穩(wěn)定5振動方向徑向徑向徑向6相位特征穩(wěn)定漸變突發(fā)后穩(wěn)定7軸心軌跡橢圓橢圓橢圓8進動方向正進動正進動正進動3.4轉(zhuǎn)子不對中出于對蒸汽內(nèi)能的最大程度利用的原則，以及某些大型機組的再熱回熱設計，汽輪機多采用多缸設計，即分為高壓缸、中壓缸、低壓缸三個部分，因此汽輪機的軸系是很長的。由于制造工藝的不足與安裝條件的限制，我們無法安裝相當長的一根轉(zhuǎn)子，亦無法在保證精確與剛度的同時鑄造一整根轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)。因此我們將轉(zhuǎn)子分段鑄造，不同段的轉(zhuǎn)子使用聯(lián)軸器連接。圖3-4組合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機器工作時各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生的平行位移、軸線角度位移等變化誤差，稱為轉(zhuǎn)子不對中故障【31】。具有不對中故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中將產(chǎn)生一系列有害于設備的動態(tài)效應，例如一起軸系聯(lián)軸器的偏轉(zhuǎn)、咬死，軸承的損壞，軸主體撓曲變形，為軸承添加附加負荷，甚至使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加彎矩，致使軸上的負荷比重新分配，導致軸及軸承的損壞[32]。圖3-5在不對中故障軸系的受力情況3.4.1轉(zhuǎn)子在不對中的分類轉(zhuǎn)子的不對中故障根據(jù)發(fā)生的位置不同，可以分為兩大部分：一種是軸系不對中故障，這種故障非常普遍，普遍到幾乎每一臺汽輪機都有此故障。另一種是軸承不對中故障，這種并不嚴重，從技術層面來講，比較容易處理和預防。下面將分別介紹這兩種不對中故障。3.4.1.1軸系不對中軸系不對中相對于上一種故障，具有較高的普遍性，在工程實際中，被人們掛在嘴邊的轉(zhuǎn)子不對中，大多數(shù)情況下指的是軸系不對中。造成軸系不對中的原因可能使安裝誤差、材料蠕性形變、基礎沉降不均勻等造成的[33]。通常我們會采用可調(diào)節(jié)矢量式聯(lián)軸器和自動位移軸承來緩解和調(diào)節(jié)不會中故障，雖然在理論上講不可能是轉(zhuǎn)子達到絕對對中，但可以把振動降低到機器允許和運行可接受的范圍內(nèi)。軸系不對中一般分為三種情況：1)兩段轉(zhuǎn)子的幾何中軸線仍然平行，但不在同一條水平線上，稱為平行不對中；2)偏角不對中，兩段轉(zhuǎn)子的截面切線皆與法線相交，幾何中軸線呈一定角度；3)綜合不對中，幾何中軸線存在垂直方向上的位移和水平方向的交叉，為前兩者的綜合情況，也稱為偏角平行不對中。圖3-6轉(zhuǎn)子的幾種不對中情況3.4.1.2軸承不對中軸承不對中實際上反映的是軸承坐標高和左右位置的偏差[34]。由于結構上的原因，軸承在水平方向和垂直方向上具有不同的剛度和阻尼，不對中的存在加大了這種差別[35]。我們?yōu)榱私鉀Q摩擦問題在軸系與軸承之間加入一層油膜，油膜根據(jù)油泵壓力來調(diào)整厚度，因此從理論上來講，在轉(zhuǎn)子出現(xiàn)輕微不對中故障的情況下，我們可以利用油膜彈性并通過提高油膜厚度來緩解軸承不對中所帶來的負面效應。但是一旦不對中狀態(tài)惡化到一定程度，會使得油楔失穩(wěn)，這時只能選擇停機重新校準轉(zhuǎn)子后再繼續(xù)運行。軸承不對中故障會引起軸頸中心線的位移，打破軸的動平衡性能。同時將改變軸的各向應力，使得不同方向上的軸系所分配到的支承負荷不同。如果某一段油膜負荷較大，則將在此產(chǎn)生半速渦動并導致失穩(wěn)；而分配到較小支承負荷的油膜則有可能發(fā)生油膜振蕩。另一方面，支撐負荷的變化還會導致汽輪機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速以及振形發(fā)生改變。3.4.2轉(zhuǎn)子不對中的主要故障特征出于聯(lián)軸強度、傳矩能力、傳動精度、使用壽命等等的一系列考量，在大多數(shù)的汽輪發(fā)電機組中，全部采用的是齒式聯(lián)軸器下圖為齒式聯(lián)軸器的示意圖：圖3-7齒式聯(lián)軸器示意圖根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，在發(fā)生該故障時，有以下特點：不對中故障的頻率為基礎頻率的二倍。由不對中故障引起的轉(zhuǎn)子的激勵應力，隨著轉(zhuǎn)速的升高而增大[36]。在聯(lián)軸器的軸向和徑向上，不同頻率的相位差不同。而且根據(jù)不對中的情況不同，所差的相位角也不同。由于兩段軸心不在同一水平線上，因此中心齒套圍繞軸心的運動軌跡可以近似處理成一個三維模型。在平行位移不對中的旋轉(zhuǎn)輪廓為一圓柱體，角位移不對中時為雙錐體[37]。3.4.3轉(zhuǎn)子不對中故障的產(chǎn)生原因轉(zhuǎn)子不對中引作為汽輪機的常見故障，其誘因也是有很多的，從設計制造到使用維護的整個過程，都會影響到轉(zhuǎn)子的對中性能。例如，在設計制造時，計算了錯誤的轉(zhuǎn)子參數(shù)或采用了不合格的材料，都會導致轉(zhuǎn)子在運行時各個方向上的熱膨脹量不均勻，不同轉(zhuǎn)子在同一水平高度上的伸縮量不同，嚴重影響對中性能；或是對介質(zhì)壓力、介質(zhì)溫度、介質(zhì)流速及真空度的變化對轉(zhuǎn)子及機殼的影響計算不準確，導致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生與設計不相符的運行偏差，會讓安裝時對中完畢的軸系無法在運行時對中。在安裝維修時，由于校準的精度不足或者維修規(guī)程不符合要求，都會讓轉(zhuǎn)子難以準確對中。此外，長期的超負荷運行、運行工況長期偏離設定值，都會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生損害，使其受到腐蝕和形變，導致轉(zhuǎn)子對中性無法達到要求。3.4.4轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷表3-11轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷序號特征參數(shù)故障特征平行不對中偏角不對中綜合不對中1時域波形1X與2X疊加波形1X與2X頻疊加波形1X與2X頻疊加波形2特征頻率2X頻明顯提高2X頻明顯提高2X頻明顯提高3常伴頻率1X頻，高次諧波1X頻，高次諧波1x頻，高次諧波4振動穩(wěn)定性穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定5振動方向軸向為主徑向、軸向均較大徑向、軸向均較大6相位特征較穩(wěn)定穩(wěn)定較穩(wěn)定7軸心軌跡雙環(huán)橢圓雙環(huán)橢圓雙環(huán)橢圓8進動方向正進動正進動正進動3.5動靜碰摩此轉(zhuǎn)子的動靜碰摩是一種非常常見的汽輪機故障。由于汽輪機的分缸設計與同軸一體設計，導致了現(xiàn)代工廠使用的汽輪機全部由基座、轉(zhuǎn)動部分、上殼體三個部分組成。為了提高機組效率、提高轉(zhuǎn)自的旋轉(zhuǎn)速度、減少漏氣損失和熱量損失、提高沖動級做工能力，我們常常把轉(zhuǎn)子與殼體、轉(zhuǎn)子與軸承之間的間隙設計得很小。雖然成功地減小了漏氣、散熱等，但也大大增加了碰摩發(fā)生的概率。因但其看似簡單的發(fā)生機制和故障機理背后，其實有著相當復雜的轉(zhuǎn)子動力學行為。下面簡述其誘發(fā)振動機理：以靜子為參照物，碰摩可以概括為兩個階段：接觸與彈回。當轉(zhuǎn)子由于熱變形等因素與靜子部分接觸，根據(jù)剛度公式：Ｋ=Ｐ/δ（3—6）K為剛度Ｐ為外力δ為形變量可知：由于轉(zhuǎn)子具有相當?shù)膹姸?，因此在碰撞過程中的形變量δ變化率很小，幾乎為零，而在碰撞時由于轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速，會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個很強的反作用力Ｐ，因此轉(zhuǎn)子的剛度K增大。而在轉(zhuǎn)子與靜子碰撞后，接觸部分相互脫離，施力Ｐ的減小導致剛度K的減小，因此轉(zhuǎn)子的剛度在這兩者之間變化，并由此產(chǎn)生了一個與轉(zhuǎn)子自身一階振動頻率相近的振動。筆者曾經(jīng)親歷過一次該故障，雖然碰摩發(fā)生在風機，但其原理類似。那是在邢臺某電廠實地研習時，該廠的一臺主風機突然產(chǎn)生振動并跳閘，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該主風機由于使用時間已久，設備老化，機殼部分小面積變形，在啟動過程中由于受熱的膨脹量不均勻，因此風機轉(zhuǎn)子與殼體之間產(chǎn)生了摩擦，動靜碰摩導致的風機出口的最大振動值為176μm，幾乎為二級警報值的兩倍。圖3-8動靜碰摩時的頻譜圖和軸心軌跡圖3.5.1動靜碰摩的分類按照發(fā)生位置的不同，可以分為轉(zhuǎn)動部分摩擦和非轉(zhuǎn)動部分摩擦。轉(zhuǎn)動部分摩擦指的是摩擦發(fā)生部位不在轉(zhuǎn)軸本體上，而是發(fā)生在葉片、葉輪等部位。轉(zhuǎn)軸摩擦則是指摩擦部位位于軸承本身，常見的有轉(zhuǎn)軸與軸承、轉(zhuǎn)軸與氣封、轉(zhuǎn)軸與殼體等。按照其發(fā)展過程分，大多數(shù)汽輪機的碰摩故障在最初都屬于局部的動靜碰摩，主要是發(fā)生在轉(zhuǎn)子的自激振動及渦動過程中的一種偶然性故障，其本身具有相當明顯的偶然性和規(guī)律性。隨著碰摩過程的持續(xù)，摩擦部位的表面溫度急劇升高，從而導致該部位金屬的熱變形，進而誘發(fā)轉(zhuǎn)子的不平衡等其他故障，從而引發(fā)全周摩擦，由于全周摩擦的進動方向多為徑向，因此也成為全周徑向摩擦。在發(fā)生全周摩擦振動時，轉(zhuǎn)子將完全失穩(wěn)。因此大多數(shù)機組在經(jīng)歷了全周徑向摩擦后，會發(fā)生較嚴重的損壞。3.5.2動靜碰摩的主要特征轉(zhuǎn)子的動靜碰摩有以下幾個特征：振動特征相對穩(wěn)定，但相位具有明顯的波動特性，在接觸瞬間會產(chǎn)生劇烈的相位跳動。振幅和摩擦的程度成正比。在經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域時，碰摩振動尤其明顯且十分不穩(wěn)定。振動會產(chǎn)生劇烈的噪音，其頻譜與轉(zhuǎn)子振動頻譜有一定的聯(lián)系。動靜碰摩時，不論是局部碰摩還是全周徑向碰摩，其轉(zhuǎn)子的軸心軌跡總是與轉(zhuǎn)子渦動方向相同，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反，并且不論碰摩的輕重程度，其軸心軌跡圖都帶有一個附加的環(huán)。另外，當轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生軸向摩擦時，轉(zhuǎn)子的振動特征幾乎與正常狀況一致，不存在明顯的、決定性的異常特征，因此不能通過分析波形、軸心軌跡和頻譜的方法來診斷動靜軸向摩擦[38]。圖3-9動靜碰摩故障時的波形、頻譜和軸心軌跡圖圖3-10動靜碰摩故障時域波形圖3.5.3動靜碰摩的主要原因引起動靜碰磨故障的因素，歸納起來，主要有兩方面的因素：幾何因素：由于設計間隙偏小，制造過程中可能出現(xiàn)的誤差，制造、安裝時管道膨脹不均勻，引起的動靜碰摩[]；當汽輪機在高溫高壓下工作時，氣缸各部位的熱膨脹量不一可能會導致葉片頂部與氣缸內(nèi)壁間的徑向碰磨；汽輪機隔板在蒸氣壓力差的作用下造成的撓度過大，與預留間隙不匹配，可能造成隔板與葉輪的軸向碰摩；此外轉(zhuǎn)子的熱彎曲會使轉(zhuǎn)子的軸心偏心過大，造成軸系的動靜碰摩[]。過大的振動，如不平衡、不對中等故障的發(fā)生使得軸系振動過大，引起動靜碰摩。3.5.4動靜碰磨的故障診斷表3-12動靜碰磨的故障診斷序號特征參數(shù)故障特征局部徑向摩擦全周徑向摩擦軸向1波形削波削波正弦波2特征頻率1/nX及nX1/2X及nX3常伴頻率1X1X1x4振動穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定5振動方向徑向徑向徑向、軸向6相位特征反向反向波動7軸心軌跡紊亂紊亂波動8進動方向正反反3.5.5動靜碰摩故障的處理1).重新調(diào)整轉(zhuǎn)子與靜子之間的各個間隙。2).安裝時嚴格按照圖紙要求。3).重新調(diào)整轉(zhuǎn)子高度及轉(zhuǎn)子定心高度。4).重新調(diào)整基礎位置，以此來抵消沉降量。3.5.6動靜碰摩故障的預防1).將設計精度、制造精度盡可能的提高。2).安裝時盡量嚴格按照要求。3).定期檢修，避免其他震動故障引發(fā)碰摩。3.6轉(zhuǎn)子彎曲由于轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的高速度，過高的質(zhì)量及過大的徑向面積會導致轉(zhuǎn)子在運動時產(chǎn)生較大的慣性力，對轉(zhuǎn)子的運行和起停都十分不利，因此我們把轉(zhuǎn)子設計得很細；為了在較細轉(zhuǎn)子的情況下保持轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩不會變得很小，我們又增加了轉(zhuǎn)子的軸向長度來維持轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)動慣量。因此在工程現(xiàn)場的實際應用中，汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子大多又細又長。再加上支承轉(zhuǎn)子兩端的軸承基座是剛性結構，屬于剛性支撐，因此轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生中間部分向下的彎曲變形。3.6.1轉(zhuǎn)子彎曲的分類根據(jù)轉(zhuǎn)子彎曲的嚴重程度與矯正難度可以分為:臨時性彎曲，顧名思義，就是指汽輪機可以在運行中自行準直或經(jīng)過簡單的就地維修后可以在短時間內(nèi)恢復的彎曲。造成臨時性彎曲的的原因有預負荷過大、開機運行時暖機不充分、升速過快局部碰摩產(chǎn)生溫升導致轉(zhuǎn)子熱變形不均勻等[39]。永久性彎曲，即短時間內(nèi)無法恢復的彎曲，機器沒有辦法自行準直,在就地的簡單維修處理也無法解決問題，必須要送回軸承廠進行直軸處理，并重新校準轉(zhuǎn)子動平衡。造成永久形彎曲的原因有轉(zhuǎn)軸材料使用不當，轉(zhuǎn)子自身強度不夠；轉(zhuǎn)子長期放置未使用，也沒有定期進行盤車；機組進行緊急停機后沒有及時盤車；蒸汽帶水進入氣缸導致轉(zhuǎn)軸極冷，溫度不均。3.6.2轉(zhuǎn)子彎曲的主要特征序號特征參數(shù)故障特性永久臨時1時域波形正弦波正弦波2特征頻率1X1X3常伴頻率2X，高次諧波2X，高次諧波4穩(wěn)定性穩(wěn)定，且初始振動高穩(wěn)定，振動有凹谷5振動方向徑向徑向6相位特征穩(wěn)定開機過程有變化7軸心軌跡橢圓橢圓8進動方向正進動正進動3.6.3轉(zhuǎn)子彎曲的原因轉(zhuǎn)子彎曲的故障原因見下表：表6-1轉(zhuǎn)子彎曲故障的原因序號原因分類主要原因永久性彎曲臨時性彎曲1設計原因結構不合理結構不合理2制造原因材料材質(zhì)不均勻材質(zhì)不均勻，制造誤差大3安裝維修①未按照檢修規(guī)程檢修②轉(zhuǎn)子長期存放不當①轉(zhuǎn)子有較大的預負荷②局部動靜碰摩導致熱彎曲4操作運行未及時盤車升速降速時暖機不充分5狀態(tài)劣化長期運行彎曲長期運行彎曲3.6.4直軸方法1).局部加熱直軸法：適用于臨時性彎曲，方法是在彎曲處施以高溫。2).機械直軸法：在彎曲部位世家一定的機械應力。3).機械加熱直軸法：加熱彎曲部位，同時對該部位施以機械應力，該種方法效力很高。4).熱狀態(tài)直軸法，也稱松弛法。3.6.5預防方法1).轉(zhuǎn)子靜置不用時要定期盤車，定期檢查。2).延長停車后的盤車時間。3).提高機組的暖機時間。4).經(jīng)常維護保養(yǎng)轉(zhuǎn)子。3.7油膜渦動與油膜振蕩3.7.1油膜渦動在工程實際中，汽輪機組大多采用徑向滑動軸承。為了減小摩擦力，提高相對轉(zhuǎn)速，常常利用潤滑油泵把潤滑油注入到軸瓦，在軸承與軸頸之間形成具有一定壓力的潤滑油膜，兼具潤滑軸系接觸部位以及支承軸頸的作用。根據(jù)流體力學，在軸瓦表面的油膜相對速度為零，設為V0=0。在軸頸表面的油膜速度與軸頸轉(zhuǎn)速相同，設為V1，因此在將油膜模型簡單化處理后：油膜速度V=V0+V12可見油膜的平均速度為軸頸轉(zhuǎn)速的二分之一，并且在圓周的任意一點都是如此，所以油膜渦動也叫油膜半速振動。圖3-11軸頸的半速渦動分析圖3.7.2油膜渦動的主要特征 1).油膜渦動的頻率約為軸頸轉(zhuǎn)速頻率的二分之一[]。2).油膜渦動的振動和相位都相對較穩(wěn)定[]。3).軸心軌跡為雙環(huán)橢圓，這是由于油膜的各向異性。正進動方向3.7.3如何消除油膜渦動1）.讓軸頸和軸瓦保持一個較大的偏心率。2）.選用傾斜式可抑振軸承。3）.降低潤滑油溫度。3.7.4油膜振蕩在汽輪機的運行過程中，油膜的平均流速基本不變，但油膜厚度卻隨著軸頸振動作楔形變化，稱為油楔三角形。由于潤滑油具有一定的不可壓縮性，因此當油膜厚度變薄時，多余的油將從軸瓦的兩側(cè)排出。由此可見油膜的建立其實是非常不穩(wěn)定的，因此在轉(zhuǎn)速達到第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時，產(chǎn)生的振動將與油膜的半速渦動產(chǎn)生共振。這時的轉(zhuǎn)速稱為失穩(wěn)轉(zhuǎn)速。這種振動稱為油膜振蕩。從本質(zhì)上講，油膜振動是一種自激振動，它必須在油膜渦動已經(jīng)建立的情況下發(fā)生。他的振動非常激烈，加上其普遍性，使其成為汽輪機運行中的難題。3.7.5油膜振蕩的機理軸頸中心的運動微分方程為：me-meψ2meψ+2me圖3-12轉(zhuǎn)子在軸承上的受力狀態(tài)圖3-12轉(zhuǎn)子在軸承上的受力狀態(tài)Fψ≈F=L—軸承長度，C—軸頸和軸承之間的間隙，η—潤滑油的粘性系數(shù)，R—軸頸半徑。所以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的油膜振蕩與切向力Fψ有關，而F3.7.6油膜振蕩的主要特征油膜振蕩約在軸轉(zhuǎn)速為第一臨界轉(zhuǎn)速的2倍或兩倍以上發(fā)生。一旦發(fā)生油膜振蕩，該故障就會在較寬得轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)持續(xù)存在，繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速也不能越過油膜振蕩。對于在2倍臨界轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)中發(fā)生的油膜振蕩，要想使油膜振蕩消失，必須把轉(zhuǎn)速降到1.5-2倍臨界轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)，有時甚至更低。這種現(xiàn)象稱為油膜振蕩的慣性效應。油膜振蕩時的渦動頻率約等于轉(zhuǎn)子的第一臨界角速度，而與軸的轉(zhuǎn)速無關，故也可以稱為油膜共振。油膜振蕩時，軸心的渦動方向與軸的轉(zhuǎn)向一致。軸承載荷越小或偏心率越小，越容易產(chǎn)生油膜振蕩。油膜振動非常劇烈，通常情況下，它的振幅通常比轉(zhuǎn)子不平衡引起的共振振幅要大。3.7.6油膜振蕩的處理采用事先銑好凹槽的軸瓦，凹槽銑在軸瓦上側(cè)可以增加油膜向下的壓力，提高穩(wěn)定性。凹槽銑在軸瓦下側(cè)則可以降低油膜承載壓力，提高轉(zhuǎn)子與軸頸的偏心率。在設計轉(zhuǎn)子時，使用剛度較高的設計和材料，可以提高剛性轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，延緩油膜振動發(fā)生的時間。采用橢圓形瓦，從而減小軸頸與軸瓦的接觸角，并產(chǎn)生一定的收斂楔隙[]。采用穩(wěn)定性較好的軸承結構，在選擇軸承時，應考慮到系統(tǒng)偏心率的考量，如偏心率小于0.75且軸瓦承受載荷較輕時，應采用非圓柱式軸承。采用外加阻尼支承結構，可以提高穩(wěn)定性，同時大大降低共振振幅。3.8中心孔進油故障在轉(zhuǎn)子完成鍛造后，在轉(zhuǎn)子鍛造完成后在整根轉(zhuǎn)子的軸心位置打上中心孔。這樣做是出于一下考量：去掉軸心處的雜物，提高強度。切掉金相較差的部分，防止缺陷擴展。由于中心孔的存在，方便加工時進行定位、運輸時的起吊和固定。在維修和保養(yǎng)時，便于探傷。在保證轉(zhuǎn)子剛度的基礎上，降低了轉(zhuǎn)子質(zhì)量。但是，這樣做也會產(chǎn)生一些不良影響，目前其他國家已經(jīng)漸漸放棄了轉(zhuǎn)子中心孔，采用無孔轉(zhuǎn)子，這樣做的優(yōu)點有：轉(zhuǎn)子上開了中心孔，會明顯提高工作應力。使安全性變差，無法使用較長葉片。降低了機組的啟停效率，大大延長了啟停時間。中心打孔技術使得轉(zhuǎn)子造價更加高昂，導致到多數(shù)電廠出于經(jīng)濟性的考量，只維修不更換。中心孔內(nèi)容易進油，并產(chǎn)生振動。3.8.1中心孔進油的主要特征液體的豁性剪切力使得液體的離心力相對于高點有一個超前角,這樣,離心力可以分解出一個與渦動方向一致的切向力[40]。因為渦動一般是次同步的,轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)容易發(fā)生以它本身的固有頻率一致的渦動,當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于其臨界轉(zhuǎn)速時,由液體離心力分解出來的渦動力造成次同步失穩(wěn)[41]。從現(xiàn)場機組發(fā)生中心孔進油的實例看,具體有如下一些特征:1）一般出現(xiàn)在機組大修或轉(zhuǎn)子維修之后。2）工頻振幅隨時間緩慢增大。3）開機后的前一兩次啟動往往不會發(fā)生，隨后有很大的概率發(fā)生。4）振動強度與中心孔內(nèi)進油量的多少有關。3.8.2中心孔進油故障的處理及預防3.8.2.1轉(zhuǎn)子中心孔進油故障的處理轉(zhuǎn)子中心孔進油的處理步驟是：在工程現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)汽輪機振動并確定是中心孔故障后，如震動不劇烈可以堅持運行至可停機檢修時刻；如震動劇烈則應立即停機檢修。檢修方法：取下位于轉(zhuǎn)軸端口處的株洲，并清理中心孔內(nèi)的油。3.8.2.2中心孔進油的預防：采用無中心轉(zhuǎn)子設計。采用更加嚴密的軸端封堵系統(tǒng)。經(jīng)常檢驗維修系統(tǒng)和軸端堵頭。第四章汽輪機故障診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)本章將綜合以上所述，以汽輪機組為例，設計一個簡易的汽輪機故障診斷系統(tǒng)。以前文所提到的各種故障特征及影響因素為參考，其本身具有一定的實用性和通用性，可以應用在汽輪機的振動故障振動方面。4.1汽輪機故障診斷的流程故障診斷大致分為如下幾步：狀態(tài)監(jiān)測，即故障信號的監(jiān)視與采集，在設備的關鍵部位測得相應的數(shù)據(jù)、信息，剔除掉虛假信號、信噪比過低的信號以及不可靠信號后，將其輸送至系統(tǒng)的識別模塊。狀態(tài)識別，經(jīng)過傅里葉計算和模糊分析后，從數(shù)據(jù)庫中抽出與監(jiān)測信息相同或相似分類的已存儲的經(jīng)驗信息并進行比較，以此來判斷可能發(fā)生故障的概率，并根據(jù)故障程度給予早期預警、緊急報警和強制停機等等動作，并將所得數(shù)據(jù)送至下一級做分析處理。狀態(tài)分析，也可以稱作是狀態(tài)的預測，根據(jù)檢測的信息找出故障產(chǎn)生的位置，并根據(jù)故障前后采集的時間域數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)庫存儲的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行邏輯推理和比對分析，判斷故障的可能產(chǎn)生原因以及對整個系統(tǒng)的影響，估計故障事件的走向趨勢，并將分析所得數(shù)據(jù)輸送給下一級。決策處理，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的進一步分析，在確定無誤后開始進行對系統(tǒng)的干預，并根據(jù)結果來決定最終操作：持續(xù)觀察、繼續(xù)控制、臨時維護、停機維修等等。圖4-1故障診斷流程圖圖4-2故障診斷系統(tǒng)的硬件構成4.2汽輪機故障診斷系統(tǒng)的設計（STSFDS）4.2.1STSFDS的總體設計STSFDS系統(tǒng)，全名為SteamTurbineSetFaultdiagnosissystem汽輪機組故障診斷系統(tǒng)。以中小機組汽輪機故障診斷與應用技術為主體，在設計上兼顧了實時性、可靠性以及通用性。其在設計上應具有如下特點：具備實時可靠的在線自動診斷功能以及詳細完備的離線交互式診斷功能，以便同時滿足在工程實際中，對于汽輪機故障診斷系統(tǒng)的實時性和準確性的需求；具備龐大的后臺數(shù)據(jù)庫和完善的信息管理功能，可以實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速檢索和比對，以及對于各種信息的快速分類、快速存儲和快速處理功能；具備良好的交互界面，信息結果一目了然，方便使用者的分析和診斷。圖4-3汽輪機故障診斷系統(tǒng)的整體結構

4.2.2STSFDS的系統(tǒng)結構

4.2.3STSFDS的主要構成4.2.3.1機組數(shù)據(jù)庫一種配有機械硬盤和云端上傳功能的存儲模塊，用以存儲靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)指的是汽輪機組的結構尺寸、工況狀態(tài)等等，例如機組的各部位尺寸、軸系的結構、標準工況系數(shù)、軸間允許間隙等等；動態(tài)數(shù)據(jù)庫則是存放就地監(jiān)測裝置傳回的實時數(shù)據(jù)，例如振動信號、轉(zhuǎn)速信號、壓力信號、溫度信號等等。4.2.3.2用戶管理模塊該模塊用于完成操作者的登錄認證與信息識別，以及進行用戶管理等功能。使用權限按照級別劃分，從只能訪問數(shù)據(jù)到可以設置數(shù)據(jù)。由于不屬于本專業(yè)知識，這里不做贅述。4.2.3.3數(shù)據(jù)分析模塊數(shù)據(jù)分析模塊是整個診斷系統(tǒng)可以發(fā)揮效用的關鍵之一，其作用相當于整個系統(tǒng)的大腦。所采集到的信息被送到這里進行分類出分類，并根據(jù)不同的信息類別進行不同的數(shù)據(jù)處理。這里的分析可以大致分為兩個方面：瞬態(tài)分析，指的是在一段狀態(tài)下的所收集的數(shù)據(jù)的處理，例如在汽輪機啟停的過程中，整個啟停過程的數(shù)據(jù)要收集并單獨存儲，并根據(jù)分析得出該機組在起停過程中的狀態(tài)；穩(wěn)態(tài)分析，指的是對于一些列運行數(shù)據(jù)的總結和分析，所描述的是機組在一段時間內(nèi)的情況，我們可以通過穩(wěn)態(tài)分析得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在全局角度觀察機器的運行性能和發(fā)展趨勢。4.2.3.4知識管理模塊該模塊集成了參數(shù)設置、模糊關系、診斷規(guī)則等。參數(shù)設置，根據(jù)不同的現(xiàn)場應用情況，不同類型的機組有著不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的機組配置不同的診斷基礎參數(shù)，可以讓診斷更加精確。模糊關系，認為定義某些故障和某些特征現(xiàn)象之間的模糊關系，比如軸心軌跡為雙環(huán)橢圓，我們可以把該故障與轉(zhuǎn)子不對中定為模糊關系；再如振動為軸向振動，波形不為正弦波，可以模糊定義為一定不是動靜碰摩。診斷規(guī)則，規(guī)定所用來形成故障征兆的診斷信息所通過的兩個途徑：自動獲取征兆和交互獲取。自動獲取指的是直接獲得從機組傳回的就地監(jiān)測信息，然后根據(jù)傅里葉分析法和模糊分類法診斷故障。交互獲取指的是，在采集數(shù)據(jù)后，由工程師分析數(shù)據(jù)并處理成軌跡特征、譜系特征和趨勢特征等等，結合系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)處理就后，再對產(chǎn)生的問題進行分析排除。5.2.3.5故障診斷模塊故障診斷分為自動診斷，非自動診斷以及兩者相輔相成的智能診斷三種。自動診斷過程主要是在模糊關系的層次上進行變換和運算，把數(shù)據(jù)聚類分析，并以此將故障識別到類的層次上。交互診斷則是利用了診斷系統(tǒng)中的模糊規(guī)則，通過一定的邏輯推理和演化，完成對問題的診斷。智能診斷則是當前的主流方式，集成了上面所說的模糊分析、邏輯關系診斷已經(jīng)