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摘要： 绝大多数机械都有旋转件，所谓旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械，尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。任何转动机械都会发生一些，所谓的故障是指机器的功能失效，即其动态性能劣化，不符合技术要求。
关键词：船转动设备；特征；种类；故障分析
中图分类号：U672
船转动机器发生故障的原因不同，所反映出的信息也不一样，根据这些特有的信息，可以对船故障进行诊断。但是，船机器发生故障的原因往往不是单一的因素，一般都是多种因素共同作用的结果，所以对船设备进行故障诊断时，必须进行全面的综合分析研究。
1. 船转子不平衡的故障分析
1.1不平衡的种类
造成船转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。
原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的
渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。
突发性不平衡是由于船转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，船机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。
不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。
1.2不平衡故障的特征
实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而船转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90°，因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆。
由上述分析知，船转子不平衡故障的主要振动特征：振动的时域波形近似为正弦波。频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“枞树形”。当ω<ωn 时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当ω>ωn后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当ω接近于ωn时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感。当工作转速一定时，相位稳定。转子的轴心轨迹为椭圆。从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。
1.3船转子不平衡故障原因分析及治理措施
上述三类船转子不平衡的故障原因分析及相应治理措施见表1。
2.不对中故障分析
2.1船转子不对中的类型
船转子不对中包括船轴承不对中和轴系不对中两种情况。船轴颈在船轴承中偏斜称为轴承不对中。船轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响到油膜性能和阻尼。在船转子不平衡情况下，由于船轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动。
机组各船转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。通常所讲的不对中多指轴系不对中。造成轴系不对中的原因有安装误差、管道应变影响、温度变化热变形、基础沉降不均等。由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。由于不对中引起的振动会随不对中严重程度的增加而增大。不对中是非常普遍的故障，即使采用自动调位轴承和可调节联轴器也难以使轴系及轴承绝对对中。当对中超差过大时，会对设备造成一系列有害的影响，如联轴节咬死、轴承碰磨、油膜失稳、轴挠曲变形增大等，严重时将造成灾难性事故。船轴系不对中一般可分为以下三种情况：（1） 船轴线平行位移，称为平行不对中； （2） 船轴线交叉成一角度，称为角度不对中；（3） 船轴线位移且交叉，称为综合不对中。
2.2船转子不对中的故障特征
实际工程中遇到的船转子不对中故障大多数为齿式联轴器不对中，在此以齿式联轴器不对中为例介绍其故障特征。
由上述分析知，齿式联轴器连接不对中的转子系统，其振动主要特征包括：故障的特征频率为角频率的2倍；由不对中故障产生的对船转子的激励力随转速的升高而加大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求；激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大；船联轴器同一侧相互垂直的两个方向，2倍频的相位差是基频的2倍；船联轴器两侧同一方向的相位在平行位移不对中时为0°，在角位移不对中时为180°，综合位移不对中时为0°～180°；船轴系转子在不对中情况下，中间齿套的轴心线相对于联轴器的轴心线产生相对运动，在平行位移不对中时的回转轮廓为一圆柱体，角位移不对中时为一双锥体，综合位移不对中时是介于二者之间的形状。回转体的回转范围由不对中量决定；船轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使船转子在运动中产生巨大的附加径向力和附加轴向力，使船转子产生异常振动，轴承过早损坏，对船转子系统具有较大的破坏性。
2.3故障原因与治理措施
3. 船转子弯曲的故障分析
3.1船转子弯曲的种类
船机组停用一段时间后重新开机时，有时会遇到振动过大甚至无法启动的情况。这多半是机组停用后产生了船转子弯曲的故障。
船转子弯曲有永久性弯曲和临时性弯曲两种情况。
永久性弯曲是指船转子轴呈弓形弯曲后无法恢复。造成永久弯曲的原因有设计制造缺陷（船转轴结构不合理、材质性能不均匀）、长期停放方法不当、热态停机时未及时盘车或遭凉水急冷等。
临时性弯曲是指可恢复的弯曲。造成临时性弯曲的原因有预负荷过大、开机运行时暖机不充分、升速过快局部碰磨产生温升等致使转子热变形不均匀等。
3.2船转子弯曲的故障特征
船转子永久性弯曲和船转子临时性弯曲与船转子质量偏心基本相同。其不同之处是，具有船转子永久性弯曲故障的机器，开机启动时振动就较大；而船转子临时性弯曲的机器，则是随着开机升速过程振幅增大到某一值后有所减小，其振幅矢量域如图1所示。
3.3船转子弯曲的故障原因与治理措施
船转子弯曲的故障原因与治理措施如表3所示。
4.结语
笔者简述了船转子不平衡故障、船不对中故障和船转子弯曲故障的种类、特征，并分析了故障的原因，提出了了相应的治理措施。
参考文獻：
[1]孙和信.加快船转动设备故障诊断技术开发[J].化工自动化及仪表.2010（1）.
[2]奉云，侯文富. 加氢装置船转动设备故障及处理[J].石油化工通用机械.2011（10）.
[3]张贵峰，王波. 4M80往复式气体压缩机试车中的故障及处理[J]. 炼油企业技术与管理，2010（3）.
关键词：船转动设备；特征；种类；故障分析
中图分类号：U672
船转动机器发生故障的原因不同，所反映出的信息也不一样，根据这些特有的信息，可以对船故障进行诊断。但是，船机器发生故障的原因往往不是单一的因素，一般都是多种因素共同作用的结果，所以对船设备进行故障诊断时，必须进行全面的综合分析研究。
1. 船转子不平衡的故障分析
1.1不平衡的种类
造成船转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。
原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的
渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。
突发性不平衡是由于船转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，船机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。
不平衡按其机理又可分为静失衡、力偶失衡、准静失衡、动失衡等四类。
1.2不平衡故障的特征
实际工程中，由于轴的各个方向上刚度有差别，特别是由于支承刚度各向不同，因而船转子对平衡质量的响应在x、y方向不仅振幅不同，而且相位差也不是90°，因此转子的轴心轨迹不是圆而是椭圆。
由上述分析知，船转子不平衡故障的主要振动特征：振动的时域波形近似为正弦波。频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个频谱呈所谓的“枞树形”。当ω<ωn 时，即在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大；当ω>ωn后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小的稳定值；当ω接近于ωn时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感。当工作转速一定时，相位稳定。转子的轴心轨迹为椭圆。从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。
1.3船转子不平衡故障原因分析及治理措施
上述三类船转子不平衡的故障原因分析及相应治理措施见表1。
2.不对中故障分析
2.1船转子不对中的类型
船转子不对中包括船轴承不对中和轴系不对中两种情况。船轴颈在船轴承中偏斜称为轴承不对中。船轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响到油膜性能和阻尼。在船转子不平衡情况下，由于船轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动。
机组各船转子之间用联轴节连接时，如不处在同一直线上，就称为轴系不对中。通常所讲的不对中多指轴系不对中。造成轴系不对中的原因有安装误差、管道应变影响、温度变化热变形、基础沉降不均等。由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。由于不对中引起的振动会随不对中严重程度的增加而增大。不对中是非常普遍的故障，即使采用自动调位轴承和可调节联轴器也难以使轴系及轴承绝对对中。当对中超差过大时，会对设备造成一系列有害的影响，如联轴节咬死、轴承碰磨、油膜失稳、轴挠曲变形增大等，严重时将造成灾难性事故。船轴系不对中一般可分为以下三种情况：（1） 船轴线平行位移，称为平行不对中； （2） 船轴线交叉成一角度，称为角度不对中；（3） 船轴线位移且交叉，称为综合不对中。
2.2船转子不对中的故障特征
实际工程中遇到的船转子不对中故障大多数为齿式联轴器不对中，在此以齿式联轴器不对中为例介绍其故障特征。
由上述分析知，齿式联轴器连接不对中的转子系统，其振动主要特征包括：故障的特征频率为角频率的2倍；由不对中故障产生的对船转子的激励力随转速的升高而加大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求；激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大；船联轴器同一侧相互垂直的两个方向，2倍频的相位差是基频的2倍；船联轴器两侧同一方向的相位在平行位移不对中时为0°，在角位移不对中时为180°，综合位移不对中时为0°～180°；船轴系转子在不对中情况下，中间齿套的轴心线相对于联轴器的轴心线产生相对运动，在平行位移不对中时的回转轮廓为一圆柱体，角位移不对中时为一双锥体，综合位移不对中时是介于二者之间的形状。回转体的回转范围由不对中量决定；船轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使船转子在运动中产生巨大的附加径向力和附加轴向力，使船转子产生异常振动，轴承过早损坏，对船转子系统具有较大的破坏性。
2.3故障原因与治理措施
3. 船转子弯曲的故障分析
3.1船转子弯曲的种类
船机组停用一段时间后重新开机时，有时会遇到振动过大甚至无法启动的情况。这多半是机组停用后产生了船转子弯曲的故障。
船转子弯曲有永久性弯曲和临时性弯曲两种情况。
永久性弯曲是指船转子轴呈弓形弯曲后无法恢复。造成永久弯曲的原因有设计制造缺陷（船转轴结构不合理、材质性能不均匀）、长期停放方法不当、热态停机时未及时盘车或遭凉水急冷等。
临时性弯曲是指可恢复的弯曲。造成临时性弯曲的原因有预负荷过大、开机运行时暖机不充分、升速过快局部碰磨产生温升等致使转子热变形不均匀等。
3.2船转子弯曲的故障特征
船转子永久性弯曲和船转子临时性弯曲与船转子质量偏心基本相同。其不同之处是，具有船转子永久性弯曲故障的机器，开机启动时振动就较大；而船转子临时性弯曲的机器，则是随着开机升速过程振幅增大到某一值后有所减小，其振幅矢量域如图1所示。
3.3船转子弯曲的故障原因与治理措施
船转子弯曲的故障原因与治理措施如表3所示。
4.结语
笔者简述了船转子不平衡故障、船不对中故障和船转子弯曲故障的种类、特征，并分析了故障的原因，提出了了相应的治理措施。
参考文獻：
[1]孙和信.加快船转动设备故障诊断技术开发[J].化工自动化及仪表.2010（1）.
[2]奉云，侯文富. 加氢装置船转动设备故障及处理[J].石油化工通用机械.2011（10）.
[3]张贵峰，王波. 4M80往复式气体压缩机试车中的故障及处理[J]. 炼油企业技术与管理，2010（3）.