江苏国恒安全评价咨询服务有限公司 江苏省南京市 210017
摘要：自从二十世纪九十年代开始进行旋转机械设计的应用，现如今旋转机械已经经过了三十年的发展，并且伴随着相关技术的不断发展，越来越多全新的技术应用到旋转机械故障的诊断中来，不仅仅是理论基础获得了较为完善的发展，并且能够将理论基础与实际操作进行了有效的融合。特别是在现代化技术应用的大背景下，数学、力学、化学、电子技术都应用到了旋转机械故障诊断中，能够集各种现代科学技术为一体，将其应用到旋转机械故障的诊断。笔者将会在本文的论述中对机械故障诊断技术的核心内容进行阐述，然后以此为基础对其机理以及相关技术的发展现状进行详细的分析，并且对未来的发展趋势进行展望。希望通过本文的论述能够为相关的从业者提供一定的帮助与借鉴，促进我国旋转机械故障机理及技术的快速发展。
关键词：旋转机械；故障机理；故障诊断；技术发展
引言
现如今旋转机械的应用范围已经非常的宽广，主要是应用在压缩机结构、风机结构、汽轮机结构、涡轮机结构、发电机结构、燃气轮机结构、航空发电机机构以及其他的电动结构设备中。并且因为旋转机械在系统建设的过程中具有着一定的难度，整体的复杂性较为突出，并且还需要对其特殊性以及非线性因素进行考虑，正是因为所涉及的相关技术以及因素较多，导致旋转机械设备在实际的应用过程中非常容易产生故障，如果对运行过程中出现的异常情况无法做到及时的发现以及排除，那么会极大地降低旋转机械设备自身的稳定性以及可靠性，甚至是引发重大的安全事故，从而造成不可挽回的损失。
1.旋转机械故障机理以及技术研究的重要性
在二十世纪九十年代在德国的一家电场中，有一台包含有旋转机械设计的发电机产生了故障，该发电机的功率达到了84MW，事故产生的原因就是旋转机械出现了故障没有做到及时的排除，并且因为发电器故障引发了氢气爆炸酿成严重的火灾，本次事故的经济损失超过了两千万马克。在本次事故不久之后，我国的一家钢铁生产厂在大功率高炉鼓风机应用的过程中，因为操作的失误导致数片叶片被折断，从而使整个钢铁生产炉陷入到了停产的未击中，造成的经济损失超过了数千万人民币。除此之外，印度的博帕尔化工厂惨案以及前苏联切尔诺贝利核电站的事故给与我们人类社会非常大的灾难，并且造成了巨额的经济以及生命损失，面对这些恶性事故的发生，使专家们意识到对大型旋转机械设备进行实时的运行状态分析，并且对其进行高质量的故障诊断是十分具有现实意义的。
2.旋转机械故障诊断的内容以及现状
2.1旋转机械故障诊断的内容
经过三十多年的发展，旋转机械状态监测与故障诊断技术已经成为了现阶段故障诊断技术中一个较为独立的分支，在该分支领域中所进行的研究主要是以下几个方向：旋转机械故障信息监测、旋转机械故障特征分析、旋转机械状态监测方法、旋转机械故障机理研究、旋转机械及其专家系统的研究。旋转机械故障信息的监测就是需要在机械运行的过程中对其产生的工作参数进行分析，然后判断其工作性能指标是否能够符合出厂设定，然后还需要对相关的物理量等信息进行检测以及量化，该项技术在实际的应用过程中主要是涉及到传感器技术、数据预处理技术、A/D转换技术、采集工作站技术等等，并且在应用的过程中还需要通过硬件的支持来实现。而旋转设备状态监测主要的目标就是对设备的运行状态进行实时的检测并且对检测所产生的数据进行分析，对旋转机械未来的运行状态趋势进行预测，并且伴随着现阶段网络技术、大数据分析技术、计算机技术的应用，已经能够实现较为精准的实施检测以及预测工作。通过分布式实时监测诊断系统的应用能够尽可能地保证检测工作的稳定性以及持续性，并且该项技术现如今已经在非常多的企业中得到广泛的应用。主要是分布在旋转设备的下位机处进行相关数据的采集工作，并且通过传输系统将所收集到的数据传送到系统中的检测上位机，主系统对所收集到的数据进行存储以及分类工作，从而进行高质量的分析以及处理，能够形成一个较为高效的监视网络，通过该项技术的应用能够对正在运行的旋转机械进行故障的判定，也是现阶段旋转机械设备故障诊断研究与发展的主要研究方向，举例来说：在浙江大学所研发的“大型旋转机械检测与诊断系统”所使用的原理就是分布式体系结构。而故障特征诊断分析同样是旋转机械设备运行过程中进行故障诊断的核心内容，在实际的检测工作进行的过程中需要对原始信号进行分析处理，然后以此为基础进行故障特征信息的采集工作。将所收集到的信息通过频谱分析仪、倒频谱分析仪、相干分析仪、传递函数分析仪、细化谱分析仪、时间序列分析仪等各种分析仪器的应用，对信号以及信息进行处理工作，能够有效地提升故障诊断的精准性以及早期故障预报的可信性。而对故障的机理进行研究主要是为了认识旋转机械设备在运行过程中形成故障的原因，以及故障所产生与发展的过程，进一步的了解到故障所存在的内在本质以及相关的特征情况，从建立起一个科学、合理的故障排除模式，故障机理的研究属于理论基础，能够为后续的旋转机械设备状态监测以及故障诊断技术的发展提供检视的基 础。
故障识别技术是故障诊断应用的核心内容，需要在故障信息监测以及故障特征分析的基础上，寻找到一定的规律以及标准，对机械设备的故障类型进行判断，并且还需要推断出故障出现的原因以及部位等等，针对此种情况在进行故障识别的过程中所能够参考的规律以及标准都是来源于专家系统。专家系统是通过计算机以及大数据技术所建立的一种人工智能，能够实现高效的信息处理以及专业技能的积累，帮助技术人员在进行故障判定的过程中提供技术支持。
2.2旋转机械故障诊断的研究现状
在实际的旋转机械设备故障诊断的过程中，需要诊断的对象一共有六大类，分别是：旋转机械故障诊断、往复机械故障诊断、机械零故障诊断、工程结构故障诊断、液压设备故障诊断、电气设备故障诊断，因为所涉及到的诊断对象的数量非常的繁杂，所以有非常多的专家选择在进行旋转机械故障诊断中投入了大量的精力以及实践，并且使旋转机故障成为了现阶段最为重要的一个诊断对象以及分支。
在国外所进行的旋转机械设备的故障研究一般都集中在大型旋转机械上，并且不断地进行技术的完善以及应用工作，并且世界上的发达国家已经在二十世纪九十年代取得了非常大的成就，以此为基础对大型旋转机械设备应用过程中的在线监测以及故障诊断系统进行了生机与完善。在现代化的旋转机械设备挂账诊断的发展历程中，美国是最先开始进行相关技术研究的，其中技术发展最具有成果的就是世界氢能源会议，从二十世纪八十年代开始，该组织就开始进行旋转机械故障诊断的研发工作，指导二十世纪九十年代已经成功的建立起一个网络化的汽轮发电机组智能化故障诊断专家系统，也就是人们口中常说的AID系统。除此之外，在美国的ENTER-IRD组织也开始进行该领域的技术研发，主要的方向是离线或者是在线的旋转机械振动检测、诊断系统以及相关的检测设备等等。现如今在我国的大型企业中，宝钢集团、大亚湾核电站、渤海油田、大连石化等都进行AID系统的应用，并且对大型机组建立起相对应的保护系统。
相较于国外发达国家起步较早的研发时间，而我国虽然相关技术的研究起步时间较晚，但是其研究的内容更加具有针对性，符合我国的真实国情，所以取得了较快的发展速度。我国从二十世纪八十年代中期就开始有相关研究所投入到旋转机械故障诊断技术的研究中来，并且经过十年多的努力，相关的理论基础以及实践操作内容都获得了较大的发展成果。现阶段我国的高等院校已经开始进行相对应人才的培养工作，并且由专业的研究团队与部门进行旋转机械故障诊断方面的研究。除此之外有一部分大型企业也加强了对该方面科研团队的资金注入，并且通过自己的生产厂房的公开使其研究进一步深入。现阶段我国已经开发出非常多的状态监测以及故障诊断系统，举例来说：较为常见的“20万千瓦汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统2HX-10”、“高速旋转机械的状态监测与故障诊断系统RB-20”、“ZZB-1振动诊断工程UN简报”、“汽轮机发电组诊断专家系统”东南大学所研制出的“网络化的火电机组振动监测和故障诊断系统”；国防科技大学所研制出的“远望号远洋科学考察团头使用的在线监控与故障诊断系统”；由清华、哈工大、华中理工大学、嗨嗨交通大学等众多高校联合完成的重大科技公建项目“大型旋转机械状态监测分析与故障诊断研究及时”等等，以上这些技术的存在使得我国在旋转机械故障诊断理论基础上面已经与世界先进水平相持平，但是在实践应用方面还有着一定的差别，需要继续追赶与研究。
3.旋转机械故障判断未来发展趋势
在现阶段的旋转机械设备故障判断中人们最看好的新技术为：传感技术、信号处理技术、非线性原理以及多项技术融合的系统，并且伴随着更多信息技术的应用，专家系统想需要承载的数据出现几何倍数的增长，针对此种情况必须要进行数据库系统的建立，并且通过虚拟现实以及神经网络技术的应用促进旋转机械故障诊断向着现代化、智能化的大方向发展。现阶段发展最为迅速的是网络远程故障诊断技术，通过通信技术、网络技术、计算机技术以及控制技术的相互融合，能够实现远程的故障诊断，并且促使大型企业以及相关行业内部形成诊断数据以及诊断知识的共享，更加有效地组织世界各地的专家进行大型会诊。就目前的情况而言开展远程诊断系统的研究与应用具有十分重要的现实意义以及应用价值。
4.结束语
旋转机械设备现如今是非常多大型企业生产过程中所涉及到的关键设备，自身通常具有大型、告诉以及连续工作的特点，一般情况而言旋转机械设备都是出于生产的核心地位。针对此种情况进行高质量、高水平的状态监测、故障诊断技术的研究就十分具有现实意义以及应用价值，并且伴随着我国的现阶段科学技术的不断发展，在未来旋转机械设备的相关技术必定会不断完善，进入到世界先进行列。
参考文献：
[1]王吉，蒋海军，王喆，张少鹏，王强.旋转机械振动故障机理及诊断方法分析[J].内燃机与配件，2020（15）：171-173.
[2]陈尧.旋转机械常见故障诊断[J].冶金动力，2012（05）：53-56.
[3]张祖德，王玉强.旋转机械转子不对中的故障诊断[J].特钢技术，2010，16（04）：56-59.
[4]罗邦劼.旋转机械故障诊断技术的研究现状及发展趋势[J].机电产品开发与创新，2008（03）：85-86+89.