早期的診斷故障被稱為振動原因?qū)ふ遥櫭剂x,依據(jù)振動現(xiàn)象查明振動的故障原因),是采用對設(shè)備進(jìn)行解體檢查直觀尋找,后來被稱為振動故障原因分析,最后才被稱為振動故障診斷。三種不同的提法反映了人們認(rèn)識振動故障的思路和方法的不同轉(zhuǎn)變,但是對于診斷方法本身的研究,目前還未能引起人們的普遍關(guān)注。我們具體分節(jié)討論振動故障診斷思路的演變過程、正確診斷振動故障的思路和方法。
直觀尋找振動故障
早在20世紀(jì)60年代以前,國內(nèi)外為了消除設(shè)備的振動,查明故障原因,基本上都采用解體檢查來進(jìn)行尋找。當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時,不論與振動是否有關(guān)都要先消除,再啟動,若振動沒有解決,再拆再尋找。開始是小拆小查,逐漸擴(kuò)大,后來是大拆大卸,最后振動即使消除了,其故障原因往往還是不明白。
尋找振動故障的方法,其效果主要由下列因素決定:
1、振動故障的直觀可見性
由于采用肉眼或一般的測量方法直觀去尋找,因此,能找到的振動故障必然是直觀可見的故障。例如軸承座松動、基礎(chǔ)松動、轉(zhuǎn)子上存在松動部件等。對于直觀不能發(fā)現(xiàn)的故障,例如轉(zhuǎn)子不平衡、系統(tǒng)共振、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲等故障,即使多次尋找,也無法查明。
2、發(fā)現(xiàn)故障的直觀可見性
即使對于直觀可見的故障,也不是通過1~2次解體檢查就能發(fā)現(xiàn)的,這是由于尋找本身帶有較大的盲目性,因此,能發(fā)現(xiàn)故障往往帶有較大的偶然性。例如甘肅某電廠一臺國產(chǎn)100MW設(shè)備,新機(jī)啟動發(fā)生2、3號瓦振動大,經(jīng)開缸檢查,都未能找到故障原因,而且經(jīng)多次啟停觀察振動,都不能解釋其故障原因。正在一籌莫展的時候,一個運行人員無意間用聽棒在2、3號瓦之間聽到異聲,再次開缸檢查才發(fā)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)子4kg重的中心孔堵頭脫落掉在波形節(jié)聯(lián)軸器內(nèi)。
又如內(nèi)蒙某電廠2號機(jī)(北重100MW設(shè)備),因3、4號瓦振動大且不穩(wěn)定,經(jīng)幾次調(diào)整軸系平衡都未能解決。在大修中多方尋找檢查振動故障,發(fā)現(xiàn)低壓末級和次末級葉片軸向瓢偏超差,懷疑套裝葉輪失去緊力,為此準(zhǔn)備將轉(zhuǎn)子返廠檢查和消除葉輪套裝緊力不足等故障。后經(jīng)專家分析指點,套裝葉輪松動引起振動不穩(wěn)定可以排除,產(chǎn)生這種不穩(wěn)定振動只可能是轉(zhuǎn)子上存在自由活動部件,例如:平衡塊在平衡槽內(nèi)自由移動、中心孔堵頭脫落等,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)子5kg堵頭掉在波形節(jié)連接器內(nèi)。
3、設(shè)備結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理的復(fù)雜性
顯然對于結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理簡單的回轉(zhuǎn)機(jī)械,例如風(fēng)機(jī)、水泵、一般電動機(jī)等,采用解體直觀尋找振動故障成功率較高;但是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是大型汽輪發(fā)電設(shè)備,不僅零部件大而多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且引起振動的機(jī)理也很復(fù)雜,一次解體尋找振動故障不可能對設(shè)備每一個部件都作仔細(xì)檢查。即使是直觀可見的振動故障,在一次解體尋找中也未必能發(fā)現(xiàn),因此直觀尋找在大設(shè)備上的成功率往往很低。
振動原因的分析尋找
由于上述直觀尋找振動故障盲目性太大,所以不僅費時費力,而且有許多振動故障經(jīng)幾年多次尋找,都無法找到其故障原因。因此,國內(nèi)從20世紀(jì)60年代開始對設(shè)備振動首先進(jìn)行一些測試,觀察振動和哪些運行參數(shù)有關(guān),然后對其振動原因進(jìn)行分析,排除一些無關(guān)的因素,確定一個可疑的故障范圍,再去尋找振動故障原因。這樣不僅減小了振動故障的懷疑范圍,而且突出了尋找故障的重點,由此不僅減小了尋找時間和工作量,而且顯著地提高了尋找故障的成功率。
這種振動原因分析方法,雖然避免了直觀尋找的較大盲目性,但是它仍然沒有擺脫振動故障原因以眼見為實的思路。而且由于當(dāng)時對振動故障特征認(rèn)識不深,仍有不少設(shè)備振動雖經(jīng)多次分析尋找,但始終仍未有結(jié)果,或經(jīng)多次解體檢查消缺,最后振動消除了,但振動故障原因仍不清楚。
振動故障診斷
自上世紀(jì)60年代中期以后,隨著振動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和對振動現(xiàn)象、特征、機(jī)理研究、認(rèn)識的深入,并積累了一定的消振經(jīng)驗后,前蘇聯(lián)、日本、美國和西歐的一些發(fā)達(dá)國家,發(fā)表了較多的振動學(xué)術(shù)文章,開始以振動故障源對設(shè)備振動的現(xiàn)象、特征進(jìn)行描述,國內(nèi)外由此開始尋找和分析實際設(shè)備振動故障的原因,依據(jù)國外發(fā)表振動文章上的故障源為樣本進(jìn)行比對,對設(shè)備振動故障原因作出分析、判斷。
研究人員在將實際設(shè)備的振動現(xiàn)象、特征與樣本故障現(xiàn)象、特征進(jìn)行比對的過程中,采用了演繹推理的反向推理思維模式,這種以故障源為樣本進(jìn)行比對的思維方法,即為故障診斷,這種診斷故障思維模式,一直延用至今。
故障診斷與尋找故障方法的最大區(qū)別,是擺脫了振動故障以眼見為實的局限性。它是采用抽象的演繹推理的方法,以故障特征為基礎(chǔ),與振動特征進(jìn)行比較、分析,或采用逐個排除的方法,對振動性質(zhì)、故障原因和具體部件作出判斷。
演繹推理有反向推理和正向推理兩種形式,這兩種推理方式在目前的振動故障診斷中都使用。