大型旋转机械状态监测与故障诊断

大型旋转机械的状态监测与故障诊断大型旋转机械作为连续化工生产的单系列心脏设备，对其运行的可靠性有非常高的要求，要求它在装置的运行周期内必须稳定的运转。对其进行准确的状态监测和故障诊断就显得尤为重要，必须随时准确的掌握其运行状态，并且在其出现异常时，能够准确的分析出异常原因，找出对策。再不影响其安全运行的基础上进行故障运行或进行特护，以优化生产与设备维护的时间。本章节对公司内普遍采用的在线及离线状态监测与故障诊断系统作一介绍，并对机组出现的常见故障作一些介绍，并根据经验，教授一些实际处理问题的方法。第一节：基本参量与监测系统一部运转的机器，都伴有振动信号的产生，它的变化常常隐含着初期故障特征信号，因此需对振动信号进行监测，这种监测方法有以下特点：方便性：利用现代的各种振动传感器及二次仪表，可以很方便的检测出设备振动的信号。在线性：监测可以在现场以及在设备正常运转的情况下进行。无损性：在监测过程中，通常不会给研究对象造成任何形式的损坏。但是一部机械是非常复杂的，仅仅靠振动信号来判断它是否正常，显然不够，这就需要对它多方面进行了解，亦即需要对多方面的参量进行测量。每一种故障在下列参数上均有不同表现，因此测量以下基本参数，再通过分析，可以掌握机器的运转状态。基本参量振动参量振幅振幅值有三个单位，即振动位移(μm)，速度(mm/s)，加速度(mm/s2)，都是振动强度的标志，用来表明机器运行是否平稳，振动位移是通过非接触式的电涡流传感器直接测量的轴与轴承座（探头安装的基础）的相对位移量。振动速度与加速度是通过测量机壳而得到的振动数据。振动速度是通过惯性式速度传感器（磁力线圈）测量的，而加速度是通过压电式加速度传感器测量的，振动位移，速度，加速度三者之间的关系是微积分关系D=∫vdt=∫∫adt。三者在实际应用中是相辅相成的，有时对异常的信号需要对两个参数进行测量，以求精确的掌握机组运行状态。频率振动频率常表示为机器运转的倍数，其原因主要是机器的振动频率趋向于机器的整数倍或分数倍。下面简单介绍一下几种振动与频率的关系。强迫振动问题：指由外来确定的扰动力应起的振动问题，而振动本身并不反过来影响扰动力，比如由于质量不平衡引起的强迫振动，发电机转子不均匀磁拉力而引起的强迫振动。强迫振动问题的特点在于强迫振动的频率总是等于扰动力频率。由质量不平衡力引起的强迫振动其频率恒等于转速。由3000rpm二极发电机不均匀磁拉力引起的强迫振动，其频率为6000rpm即100Hz。自激振动问题：第二类是属于自激振动问题。自激振动的引起归之于转子--支承系统中存在某一机械能量办反馈环节。这一反馈环节使转子从转动中获取能量，并转变为某一特定频率下的横向振动能量（一般不等于转速），而这一横向振动又通过反馈环节进一步从转动中取得能量，从而加剧了横向振动，直至获取的能量等于消耗于阻尼的能量，则振动稳定在某一极限环上。实际上，有时自激振动未到达极限环之前，转子已不允许再运转或已引起破坏。这些在转子--支承系统中出现的自激振动现象有油膜半速涡动和油膜振荡；由于转子的内阻而引起的不稳定自激振动；由于动静部分间的干摩擦而引起的自激振动以及由于不均匀蒸汽泄漏所引起的气隙振荡（蒸汽轮机）等等。非定常强迫振动问题：第三类是属于非定常强迫振动。这一类问题在性质上是属于强迫振动，因为振动仍然是由外来扰动力所引起的，而且与扰动力具有相同的频率。但不同的是振动本身又反过来影响扰动力的大小与相位。这样，它虽属强迫振动，但强迫振动的幅值与相位是在变化的。比如转子轴上某一局部出现不均匀热变形，它相当于给转子增添了不平稳质量，从而使强迫振动的幅值和相位都发生了变化，而当强迫振动的幅值和相位发生变化时，反过来又影响转子轴上局部不均匀热变形的部位。这样，表现出来的强迫振动，其幅值和相位都在连续不断地变化。这里暂且将这类强迫振动称之为不定常强迫振动，并单列为一类。相角就是利用键相器描述一特定时刻转子的位置，通过这一相角，可以确定转子的平衡状态及转子上残留的非平衡重的位置。在故障诊断中，相角具有很大作用，在一些不同的故障中，相角有不同的特点，比如在关于不平衡及不对中的区分中。有时相角的测量与比较是影响测量判定效果的直接因素，通过测量同一轴承座各个方向上的相位角及两端轴承座上各测点的相位角，为准确判断提供了依据。振动形式振动形式是显示在示波器上的原始振动波形，有两种形式：振动的时域波形：轴心轨迹：振型转子在一定转速下，沿轴向的一种变形。位置参量轴在轴承内的径向位置径向位置是指转子在轴承内的径向位置。在出现重大负荷情况下，因偏心较大，振幅并不增大，但可能由于偏心太大而发生故障，在这种情况下必须及时检查偏心位置，才能做出早期预报，径向位置的检查非常简单，只需察看电涡流传感器反应的间隙电压即可。轴向位置转子运行中的轴向位置关系到机器的安全运行。在监测中对同一监测点一般选用两只以上的探头同时监测。它能比较容易的反映止推轴承的工作情况。偏心度峰—峰值测量转子静态时的弯曲量，特别是发电用大型蒸汽透平机，在启动时必须测量转子静弯曲量。当低于允许的弯曲量时，可以启动，以防止引起密封件与转子之间的摩擦。另外在往复式压缩机的连杆（水平式）上，有时安装探头，以测量其下降程度，以便监测活塞托瓦的磨损量。差涨，机壳膨胀，对中（各机壳之间）其他测量参数机器的转速用以找出振动与转速的关系。温度这是机械的重要参数，轴承处温度能直接反映轴承工作状况。相关性测量各工艺状况参数（T、P、V）及其它一些可能影响机器运行状态的外部参数，分析它们的相互关系对优化生产维修时间、帮助决策有很大作用。监测系统监测系统分为离线监测系统和在线监测系统，它们在实际工作中相辅相成，不可或缺。在线监测系统对机组运行参数进行不间断监测的系统。我们以公司大机组普遍采用的Bently监测系统来进行说明。轴承座前置轴承座前置放大器轴指示表离线监测系统一种巡检系统，在机组需要时进行测试，以明确机组的运行状况或判断设备故障。离线状态监测的分析手段很多，较在线系统有很多优点，诸如使用灵活，分析精密，数据便于管理等，而与在线监测相比则缺少了监测的连续性。下面就介绍一下我公司的离线监测仪器及系统。在线监测系统与离线监测系统的相互关系我公司的大型机组，绝大部分带有Bently监测系统，对机组进行实时在线监测与保护。对于出现异常的设备，采用专用仪器（离线手段）通过在线系统进行数据采集与故障分析。对于特护的设备，离线手段可以临时实时服务于现场，以监测故障部位的运行有是用于机组的开停车，监视、采集开停车数据。离线手段巡检在线监测系统结果故障分析分析系统数据异常正常采集数据离线手段巡检在线监测系统结果故障分析分析系统数据异常正常采集数据第二节：大型旋转机械典型故障的诊断及处理方法转子不平衡故障转子不平衡的概念及特征众所周知，旋转机械的转子由于受材料质量和加工技术等各方面的影响，转子上的质量分布相对于旋转中心线不可能绝对地轴对称的，因此任何一个转子不可能做到“绝对平衡”，转子质量中心和旋转中心线之间总是有一定的偏心距存在，这就使得转子旋转时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，使机器发生振动。我们把产生离心力的原因——旋转体质量沿旋转中心线的不均匀分布叫做“不平衡”，也可以认为，不平衡就是指处于平衡状态的旋转体上存在多余（或不足）的质量。GωRF=MRω2转子不平衡式旋转机械主要的激振源，也是许多种自激振动的触发因素。不平衡会引起转子的挠曲和内应力，实际其产生振动和噪音，加速轴承、气封等部件的磨损，降低机器的工作效率，引发各种事故。因为所有转动设备均存在这种不平衡振动，只有这种不平衡振动超过机器的设定标准，才称之为不平衡故障。转子不平衡故障特征是：在转子径向测点的频谱图上，转速频率成分具有突出的峰值；转子频率的高次谐波幅值很低，因此反映在时域上的波形很接近于一个正弦波；除了悬臂转子之外，对于普通两端支撑的转子，轴向测点上的振值一般并不明显；垂直与水平的振动相位相差90°，在轴心轨迹上表现为近似一个圆。常见不平衡振动的机械原因固有不平衡即使机组在制造过程中对各个转子以作了动平衡，当时在连接起来的转子系统中还是不可避免的出现某些固有不平衡，其不平衡原因有：各个转子残余不平衡的积累结果；平衡方法、平衡转速不对，于机器实际使用情况差别较大；转子由于材质不良，热处理不当，安装、运输过程中的碰撞，运转过程中的碰摩而产生永久性弯曲。叶片飞离由于缺少质量，引起不平衡。转子弯曲永久性弯曲由于转子和静子之间发生间歇性的局部摩擦产生热量引起转子的临时性弯曲；转子不均匀受热所引起的临时性弯曲。转子自重或外力影响引起的临时性弯曲。刚性转子与挠性转子的动平衡技术刚性转子的动平衡技术。从转子平衡观点看，工作中的转子可分为刚性转子和挠性转子两类。转子在较低转速下运行时（一般认为工作转速低于其临界转速的0.5倍），由于离心力产生的动挠度变形很小，可以忽略不计，转子可以看作不发生变形的“刚体”，这种转子成为刚性转子。但在高速时（工作转速通过一阶临界转速的0.7倍）,由于分布在轴向不同位置上的不平衡力作用，转子产生很大的挠度变形，轴向弯矩增大，轴承振动也随之增大，这种转子就不能视为“刚性”，成为挠性。刚性转子因为不考虑挠曲变形的影响，因而可以在转子上任意选择一个或两个平衡校正面进行不平衡量的校正，经过平衡校正后的转子，在最高转速范围以内，其不平衡量都不应该有明显变化。大部分刚性转子按照其厚度不同、结构形式和平衡工艺的要求不同，分为静平衡和动平衡两种方法，或称单面平衡和双面平衡，也有少数刚性转子（如曲轴一类）采用多面平衡。挠性转子的动平衡技术。转子在高速时（工作转速通过一阶临界转速的0.7倍）,由于分布在轴向不同位置上的不平衡力作用，转子产生很大的挠度变形，轴向弯矩增大，轴承振动也随之增大，这种转子就不能视为“刚性”，成为挠性。由于挠性转子的工作转速超过转子的一阶临界转速，这时转子因挠曲变形而产生的质心偏移将增大离心力的作用，而且挠曲变形又是随着转速的变化而变化的，因此它的平衡原理不同于刚性转子。由上式看出，转速变化，转子上离心力也跟随变化，由于转子的挠曲情况不一样，就不能保证在一种转速下平衡后，其它转速下也能平衡，因此挠性转于的平衡效果不仅和校正质量在转子上的轴向位置有关，也和转速有关，这就不同于刚性转子平衡。在实际中，对于挠性转子而言，新转子必须作高速动平衡，否则极有可能在低速动平衡中起到反作用。实例介绍甲醇车间C/T-601氯碱厂氯气压缩机塑料厂循环气压缩机转子不对中在此只讨论由于联轴节而导致的转子不对中。在工程中，有以下常见的不对中情况：1）理想对中2）平行不对中3）角度并不对中4）组合不对中1．转子不对中引起的故障，主要特征如下：（1）由于不对中的原因，改变了轴承中的油膜压力。联轴节两侧轴承的支承负荷有较大变化，负荷减小的轴承在某些情况下可引起油膜失稳。因此不对中所出现的最大振动往往表现在紧靠联轴节两端的轴承上。（2）不对中引起的振动幅值与转子的负荷有关，它随负荷的增大而增高。（3）平行不对中主要引起径向振动，如果轴承架在水平和垂直方向上的刚度基本相等，则在轴承两个方向上进行振动测量，显示振幅最大的方向就是原始不对中方向。当然刚度在两个方向上不相同时，不对中方向是要通过测量和计算分析来确定的。角度不对中主要引起轴向振动，对于刚性联轴节，轴向振动要大于径向振动。（4）不对中使联轴节两侧的转子振动产生相位差。平行不对中时，两侧轴承径向振动相位差基本上为180°；角度不对中使联轴节两侧轴承轴向振动相位差180°，而径向振动时同相位的。上述故障特征均指刚性联轴节情况。（5）从振动频率上分析，不同类型的机组和不同形式的不对种情况引起的振动频率时不相同的。对于刚性联轴节，平行不对中易激起两倍转速频率的振动，同时也存在工频（转速频率）和多倍频的振动成分。角度不对中易激起工频振动，同时也存在多倍频振动。对于挠性联轴节，按其结构形式不同，安装和负荷的状态不同，所表现的振动方向和振动频率是不相同的。（6）大型涡轮机械上多跨转子的不对中，一般因为伴随有其他故障因素，因而振动情况更为复杂。例如，悬臂较长的联轴节，如果悬臂倾斜或联轴节平行不对中，则可引起像平衡一样的工频振动。2．刚性联轴节的故障特征和诊断方法刚性联轴节平行不对中的特征频率：dB1X2X3X4X5X6XHzFx=ke/4Sin2ωt即水平扰动力的频率为2倍的转速，2倍频作为判断不对中的特征之一。对上述概念的简单理解就是：轴1和轴2半联轴节发生平行不对中，则在不对中方向上有一对用螺钉连接的螺孔，当螺钉拉紧时，一个螺孔的旋转半径受拉伸，另一个受压缩。它们在旋转过程中，每转动180度，各螺孔旋转半径拉伸和压缩交变一次，作用在半联轴节上的力也交变一次；旋转360度，则力交变两次，是轴在径向方向上产生两倍频振动。（2）不对中的诊断方法●通过对轴心轨迹的研究发现，转子不对中的全息谱轴心轨迹为“8”字形或香蕉形（电涡流信号）。全息谱轴心轨迹●频谱分析中，存在2倍频（占相当大成分），还有偶次倍频，但不对中有时不会出现较大的2倍频，而是以工频或轴心振动增加而表现出来。●对于同时表现为工频振动的不平衡和不对中的故障可以通过机器的负荷调整来进行区分。在运行状态下，不平衡振动只与转速有关，而不对中与传递的力矩有关。因此，根据这种性质，我们可以通过调整机组的转速（电机驱动的机组可以通过调整负荷），来确定振幅与转速或振幅与负荷的关系。表现为工频的不平衡和不对中故障的区分：μμ不对中不平衡不平衡不对中Hzμμ不对中不平衡不平衡不对中Hz3、诊断实例因为受到机械安装、热态和冷态的状态的差别等原因，任何旋转机械要达到转子的绝对对中是不可能的，资格就要求在机组对中时严格按照设计要求进行调整。运行后，要看不对中振动情况（超标或趋势增加）来判断机组是否处于不对中故障。某空压机组大修后，处于45μm振动报警状态，较大修前20μm有明显增加，而且与负荷大小有直接关系，见下列频谱：频谱图轴心轨迹图图不能说明为不对中故障而类似为不平衡，通过轴心轨迹图与现场振幅与负荷的关系判断为不对中。停车后，对中复查结果验证了以上结论，用4小时重新对中后，运行状态良好。滑动轴承故障f涡动f涡动油膜涡动是轴承的一种不稳定的工作状态，发生于圆柱轴承中，振动时频率为f涡动=（0.43-0.48）n转速有理论得出，f涡动=0.5n转速但是在实际中，其为转速的0.43~0.48倍。当出现油膜涡动时，其涡动频率会随转速而变化，当机组的转速达到2倍的一阶临界转速时，便会出现油膜振荡故障。这是油膜振荡的频率不会改变，稳定在一阶临界转速上，是一种自激振荡，能量非常大，能发生灾难性事故。国内某电厂机组因产生油膜振荡而出现整台机组报废的恶性事故。实例：公司某原料气循环气压缩机，在开车氮气运行升温时，振动突然增加，有频谱分析得知，其幅值集中在0.45倍转速频率的低频振动上。通过作全息轴心轨迹分析得知，机组运行处于一不稳定的油膜涡动状态，两轴承侧同时产生相同的涡动。此机组为5油楔轴承，是不应该出现不稳定状态的，那又是什么原因造成的油膜涡动呢？机组为浮环密封结构，我们认为密封环失去浮动作用，成为转子的第二个支承，产生轴承作用。基于这种分析，我们要求绝对控制压缩机在低转速运行，不能超过其2阶临界转速，待压缩机在设计的工作介质上运行时，机组轴承会趋于稳定。经过一个运行周期，机组解体后发现浮环密封的浮动环磨损严重，证明了我们的分析是正确的。2、滑动轴承常见故障（1）巴氏合金松脱主要是表面巴氏合金（常称钨金）与基体金属结合不牢引起的，其原因多半是在浇注钨金前基体金属清洗不够，材料镀锡，浇注温度不够。当钨金材料松脱时，轴承就加速疲劳，部分钨金可能与基体金属分离，润滑油窜入分离面，此时轴承将很快损坏。（2）巴氏合金磨损磨损现象是多种多样的，轴颈在加速起动跑合过程中轻微的磨合磨损和配研磨损是属于正常磨损。但是当轴承存在装配缺陷（如两半轴瓦错位、轴承对中不良、存在单边接触或局部压力点）、轴承不圆、油膜振荡或转子失稳时产生的高振幅，就会出现严重的异常磨损，钨金表面减磨层被强烈磨去。还有一些机器因安装时轴承装反，供油孔错位或转子反转而造成供油不足、润滑不良，也会发生严重磨损，有些甚至把钨金瓦上刮下的金属粘咬在轴颈上。另外，机组在停工盘车时，长时间盘车因油膜形成不好会导致轴承下部出现磨损。（3）腐蚀腐蚀损坏主要是由润滑剂的化学作用引起的。如果润滑剂选用不当，在工作条件下生成氧化膜和反应物，使润滑剂很快“老化”，丧失润滑性能。滑动性能良好的轴承合金中主要成分铅是特别容易受到腐蚀的，添加锡和锑的成分可以大大提高耐腐蚀性能。但是如果轴承在工作时发生气蚀、高温的情况，仍然会发生表面层腐蚀。腐蚀损坏和磨损损坏有某些相似，但是从轴瓦表面上看，可发现腐蚀往往有局部或全部因腐蚀而变色的氧化层，在金相显微镜下观察，可看到一些化学腐蚀凹坑，凹坑内一般有腐蚀沉积物，腐蚀层并不像磨损那样发生在油膜承载区域，它在任意部位上均可能出现。另外，还有因电刷损坏而引起的电腐蚀。（4）气蚀气蚀是在轴承内油液压力低的区域（压力低于油液的饱和蒸汽压）生成一个个微小的气泡，这些气泡带到高压区时被挤破，挤破瞬间形成的压力冲击波冲击轴承表面，使表面金属很快产生疲劳裂纹或金属层剥落。轴承工作时如果轴颈涡动幅度增大，涡动速度又高，则间隙中的油液存在很大的压力差。容易发生气蚀；高速轴承在油孔、油槽以及轴承剖分面的接合处，油流发生强烈的涡流或断流，容易发生气蚀；润滑油粘度下降或油中混有空气或水分，也容易发生气蚀。减缓气蚀的方法有：减小油的扰动，增加油的粘度，加大供油压力等措施。转子的低频振动轴承系统不稳定造成的低频振动。（详见前所述的油膜涡动）工艺介质的扰动。气流小间隙扰动。机械松动。压缩机气流的不稳定当离心式和轴流式风机、压缩机，因操作点远离它的设计工况点，气流会在机器流道内产生严重的压力脉动，导致机器和管道的强烈振动，产生一系列严重后果。本章内容简单介绍原理及在现场的表现及处理实例。旋转脱离p旋转脱离非稳稳定工况Q当气量减少到一定程度后，进入叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化，气流向凸面冲击在凹面产生许多气流旋涡,这些旋涡的多少、大小与减少的气量有关，并且相对于叶轮作反向运动，这种气流减速所形成的压力脉动是一种受迫振动，它具有一定周期性，如果受迫振动频率与叶栅固有频率和拍，将引起结构共振，导致机器的损坏；另外，旋转脱离是喘振的前兆，如果不及时发现，采取措施，一旦发生喘振会造成装置停车，损失巨大。旋转脱离在实际中有以下特点。由于失速区内部气流减速流动以次在叶轮各个流道内出现，它以叶轮旋转相反方向作环向移动，这就破坏了叶轮内部的轴对称性。是苏区内因为压力变化剧烈，就会引起叶轮出口和管道内的压力脉动发生机器和管道的振动。旋转失速产生的振动基本频率，叶轮失速在0.5~0.8转速频率范围内，扩压器失速在0.1~0.25转速频率范围内。在振动频率上既不同于低频喘振，又不同于较高频率的不稳定进口涡流。故可以利用振动诊断将这种故障鉴别出来。压缩机进入旋转失速范围以后，虽然存在压力脉动，但是机器的流量基本上是稳定的，不会发生较大幅度的波动，这一点与喘振有根本性的不同。旋转失速引起的振动，在强度上比喘振要小，但比不稳定进口涡流要大得多。此外，由于旋转失速引起的机器振动又不同于其他机械故障的振动，转子的不平衡、不对中可能使转子振幅较高，但在机壳和管道上并不一定感到明显的振动，而属于气流激振一类的旋转失速却与此不同，有时在转子上测得的振幅虽然还不太严重，然而机壳和管道（尤其是排气管道）却表现出不可忍受的剧烈振动。实例：供排水厂空压机振动监测报告99年9月21日，现场操作人员发现空气压缩机入口过滤器箱体有间断的异音，压缩机各运行参数稳定。该机组自身配有Bently7200系列监测仪表，机组结构简图见图1。CCTCCCCCC1234图1空气压缩机组结构简图我们通过数据采集器和全息数据采集系统，对轴承壳和电涡流数据进行了采集分析，得出以下两条结论：机组振动的通频振动值(包括电涡流数据和轴承壳数据)稳定，处于一个良好的趋势内。图2是C-3点的振动趋势。图2C-3点振动趋势图2．局部点的频谱图和全息轴心轨迹发生变化。图3为C-3点的振动频谱图与轴心轨迹图。C-3点是压缩机的出口(既高压)侧，在此处发现明显的亚异步振动信号，频率为工频的0.44倍，在轴承壳测取得振动能量与工频相仿，约0.4mm/s;在C-3点测取的电涡流全息轴心轨迹杂乱，与运行正常时稳定的圆形轨迹形成鲜明的对比。以上是压缩机发生气流旋转脱离明显的特征，再者，操作者发现的入口过滤器间断的异音，也是气流旋转脱离产生的一个明显现象。旋转脱离是压缩机处于正常运行工况与喘振工况之间的一种异常工况，继续发展就造成压缩机发生喘振，发生事故停机，所以必须尽快查出造成气流发生旋转脱离的原因。图3C-3点频谱图与轴心轨迹图p旋转脱离由图4可知，在一定转速下，流量的非稳减少，会使压缩机向非稳区发展。稳定工况Q图4压缩机性能曲线示意图现场透平调节阀开度已经达到最大，既压缩机在最高转速上运行。此时仪表测试的转速为9030rpm，而通过对压缩机工频频率的测量，发现实际转速为9480rpm。而压缩机的排气量为9000rpm的排气量，因此，可以确定压缩机的实际排气量远远小于设计排气量。打开过滤箱体的人口，使气流走短路，撇开过滤网直接进入压缩机，发现压缩机的排气量几乎没有变化。因此，首先排除了过滤网堵塞的可能。从压缩机的运行趋势中可知(图5)，在夏季压缩机气封齿曾发生过磨擦现象，可以确认机组的效率已有下降。从该机组的历史记录中得知，压缩机运行周期一般一年左右。所以，我们得出结论，由于压缩机级间气封齿的磨损，造成设备排气量的降低，使压缩机运行向非稳态运行区发展，现在使压缩机处于喘振边缘上运行。必须尽快对压缩机进行大修处理，更换级间气封齿，以防出现事故停机和对设备造成的损伤。图5压缩机振动幅值趋势气封齿的使用寿命不应如此短暂，说明过滤器对空气的过滤质量太差，应对过滤器的结构进行改进，以提高过滤质量。在做好准备后，水厂于10月7日停车对空气压缩机进行抢修(储满液氮储罐，防止公用系统出现问题)。利用4天时间完成了抢修工作，实际情况说明，压缩机转子高压级气封齿磨损已相对严重。在水厂停车抢修过程中，公用系统的大空分装置(二化)突然事故停车，幸亏水厂氮气储备系统有准备，否则如果无准备情况下突然停车，会造成氮气系统的停车，损失将是惨重的。喘振喘振在离心式和轴流式压缩机中已为人们所熟知的一种现象，然而在很多情况下，其他一些不稳流动所造成的机器故障，往往也会错误地认为是机器发生了喘振（喘振是突变型失速的进一步发展）当气量进一步减小时，压缩机整个流道为气流旋涡区所占据，这时压缩机出口压力将突然下降，但是较大容量的管网系统压力并不马上下降，出现管网气体向压缩机倒流现象。当管网中压力下降到低于压缩机出口压力时，气体倒流才停止，压缩机又恢复向管网输气。然而，因为进气量的不足，当压缩机在倒流气体排出、管网回复到原来压力以后，又会出现整个流道内的旋涡区。如此周而复始，机器和管道内的总流量发生周期性的忽上忽下变化，机器进出口处的压力也将出现大幅度脉动。由于发生喘振时气体在压缩机进出口处吞吐导流，并且伴随有巨大气流吼声和剧烈的机器振动。这些现象可以从仪表操作的压力流量振动信号大幅度变动的记录上清楚地反映出来，从操作现场也可以立即发觉得到。由喘振引起的机器振动频率、振幅与管网容积大小密切相关，管网容积越大，喘振频率越低；振幅就越大，一些大容量的机器喘振频率多数小于1Hz。当气量进一步减小，进入图示的非稳定工况区，便发生喘振，喘振的特征明显，一般情况下会损伤机器造成停工。在轴心轨迹上，表现杂乱。非接触式密封中的流体激振在讨论气隙激振的机理中，认为引起转子不稳定的根本原因，是转子周围的密封工作流体存在一个与转子位移相垂直的作用力，此力即为切向力或横向力，如图所示。由于该力的存在，加剧了转子在轴承中的涡动运动，使其振幅不断扩大，假如没有足够的阻尼力与之抵消，转子就失去稳定。机械松动供排水厂压缩机止推盘与二化103-J中压缸止推盘松动实例。仪表系统故障大机组的监测系统往往与机组保护系统相连的，因此检测系统是否能够真实地反映机组状况或者说测取的数据是否可靠，直接关系到装置的稳定运行监测系统如果出现误报，要么使已经出现故障的机组状态得不到反映，发生设备事故；要么是平稳运行的机组出现虚假的故障信号或数据，造成机组联锁停机，给生产造成巨大损失。在日常的监测工作中，对测取信号的质量及真实性必须做首要的简单判别，因为这会影响到后续的分析。本章节对如何判断信号或数据的真实性作一介绍。趋势历程：一台运转平稳的设备，其振动历程趋势应当是平稳的。如果出现振动突然增高，那说明该设备或仪表系统出现异常，一般首先分析仪表系统的真实性。运用机械知识、仪表知识、工艺参数及现场经验，粗略判断数据的真实性。在机械设备故障诊断中，经常穿插着分析测取数据是否真实准确的工作。现举例如下：公司某机组监测系统指示透平前机组振动值突然增加，达到报警值，因影响装置的安全生产，所以引起重视，经过现场检查发现，只是机头水平方向的振动大幅度增加，而垂直方向、机尾、压缩机两侧振动并没有增加，工艺参数也没有任何变化，这从机械知识上是讲不通的，很明显是仪表误反映。通过测试仪器进一步分析，证实了判断是正确的。信号结构：在线监测系统受电信号干扰的情况在实际中经常出现，电信号有时在振动幅值中占有较大比例，使振动数值上升，严重影响了对设备运行情况的正确判断，有时突然的振动增大会导致连锁停机，造成重大损失。在频谱分析中，这样的故障有比较明显的特征，即存在50Hz或其倍频的信号。举例如下：以上是在某压缩机侧取得的频谱信号，很明显，其存在着50HZ的电信号干扰，在转速作调整时，1×及其倍频不变化，验证了为电信号干扰的判断；另外，从全息谱分析看出，其轴心轨迹为一条线（滤波轴心轨迹）。有时探头在有毒介质中被腐蚀。在有毒介质中探头长时间运行会产生腐蚀，造成探头失效，这时振值会发生大幅度变化，在频谱中会表现出大片的噪声信号。往复压缩机状态监测及故障诊断简介往复压缩机作为容积式压缩机，本身特点就是往复惯性力大，压力冲击大，特征频率繁多等特点，导致在状态监测及故障诊断中一些有价值的判别信号被淹没，给判别工作带来难度。现在，还没有一套行之有效的监测方法。本章节简易介绍一下监测往复压缩机常用的方法。（1）、振动趋势法（2）、P-V示功图（3）、活塞沉降法附录资料：不需要的可以自行删除地下连续墙施工工艺标准1、范围本工艺适用于工业与民用建筑地下连续墙基坑工程。地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑；竖井等。2、施工准备2.1材料要求2.1.1水泥用32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，要求新鲜无结块。2.1.2砂宜用粒度良好的中、粗砂，含泥量小于5%。2.1.3石子宜采用卵石，如使用碎石，应适当增加水泥用量及砂率，以保证坍落度及和易性的要求。其最大粒径不应大于导管内径的1／6和钢筋最小间距的1／4，且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加剂可根据需要掺加减水剂、缓凝剂等外加剂，掺入量应通过试验确定。2.1.5钢筋按设计要求选用，应有出厂质量证明书或试验报告单，并应取试样作机械性能试验，合格后方可使用。2.1.6泥浆材料泥浆系由土料、水和掺合物组成。拌制泥浆使用膨润土，细度应为200～250目，膨润率5～10倍，使用前应取样进行泥浆配合比试验。如采取粘土制浆时，应进行物理、化学分析和矿物鉴定，其粘粒含量应大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为3～4。掺合物有分散剂、增粘剂(CMC)等。外加剂的选择和配方需经试验确定，制备泥浆用水应不含杂质，pH值为7～9。2.2主要机具设备2.2.1成槽设备有多头钻成槽机、抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)、轨道转盘等∥2.2.2混凝土浇灌机具有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。2.2.3制浆机具有泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、软轴搅拌器、旋流器、振动筛、泥浆比重秤、漏斗粘度计、秒表、量筒或量杯、失水量仪、静切力计、含砂量测定器、pH试纸等。2.2.4槽段接头设备有金属接头管、履带或轮胎式起重机、顶升架(包括支承架、大行程千斤顶和油泵等)或振动拔管机等。2.2.5其他机具设备有钢筋对焊机，弯曲机，切断机，交、直流电焊机，大、小平锹，各种扳手等。2.3作业条件、2.3.1在工程范围内钻探，查明地质、地层、土质以及水文情况，为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据.。同时进行钻探，摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。2.3.2按设计地面标高进行场地平整，拆迁施工区域内的房屋、通讯、电力设施以及上下水管道等障碍物，挖除工程部位地面以下m内的地下障碍物。施工场地周围设置排水系统。2.3.3根据工程结构、地质情况及施工条件制定施工方案，选定并准备机具设备，进行施工部署、平面规划、劳动配备及划分槽段；确定泥浆配合比、配制及处理方法，编制材料、施工机具需用量计划及技术培训计划，提出保证质量、安全及节约等的技术措施。2.3.4按平面及工艺要求设置临时设施，修筑道路，在施工区域设置导墙；安装挖槽、泥浆制配、处理、钢筋加工机具设备；安装水电线路；进行试通水、通电、试运转、试挖槽、混凝土试浇灌。3、操作工艺3.1工艺流程(图3.1)图3.1多头钻施工及泥浆循环工艺3.2导墙设置3.2.1在槽段开挖前，沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙，采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇3.2.2导墙深度一般为1～2m，其顶面略高于地面50～100mm，以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100～200mm，内墙面应垂直，内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为40～60mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为±10mm，内外导墙间距允许偏盖±5mm，导墙顶面应保持水平。3.2.3导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模，以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时，应用粘性土分层夯实，以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。3.2.4导墙顶面应高出地下水位1m以上，以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上，且不低于导墙顶面0.3m。3.2.5导墙混凝土强度应达到70%以上方可拆模。拆模后，应立即将导墙间加木支撑至槽段开挖拆除。严禁重型机械通过、停置或作业，以防导墙开裂或变形。3.3泥浆制备和使用3.3.1泥浆的性能和技术指标，应根据成槽方法和地质情况而定，一般可按表3.3.1采用。泥浆性能指标表3.3.1项目性能指标检查方法一般地层软弱土层密度粘度胶体率稳定性失水量pH值泥皮厚度静切力(1min)含砂量1.04～1.25kg／L18～22s>95%<0.05g／cm3<30mL／30min<101.5—3.0mm／30min10～20mg／cm2<4%～8%1.05～1.30kg／L19～25s>98%<0.02g／cm3<20mL／30min8～91.0～1.5mm／30min20～50mg／cm2<4%泥浆密度秤500～700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或稳定计失水量仪pH试纸失水量仪静切力计含砂量测定器注：1.密度：表中上限为新制泥浆，下限为循环泥浆。一般采用膨润土泥浆时，新浆密度控制在1.04～1.05；循环程中的泥浆控制在1.25～1.30；对于松散易坍地层，密度可适当加大。浇灌混凝土前槽内泥浆控制在1.15～1.25，视土质情况而定；2.成槽时，泥浆主要起护壁作用，在一般情况下可只考虑密度、粘度、胶体率三项指标；3.当存在易塌方土层(如砂层或地下水位下的粉砂层等)或采用产生冲击、冲刷的掘削机械时，应适当考虑，泥浆粘度，宜用25～30s。3.3.2在施工过程中应加强检查和控制泥浆的性能，定时对泥浆性能进行测试，随时调泥浆配合比，做好泥浆质量检测记录。一般作法是：在新浆拌制后静止24h，测一次全项(含砂量除外)；在成槽过程中，一般每进尺1～5m或每4h测定一次泥浆密度和粘度。在槽结束前测一次密度、粘度；浇灌混凝土前测一次密度。两次取样位置均应在槽底以上200mm处。失水量和pH值，应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定。稳定性和胶体率一般在循环泥浆中不测定。3.3.3泥浆必须经过充分搅拌，常用方法有：低速卧式搅拌机搅拌；螺旋桨式搅拌机搅拌；压缩空气搅拌；离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上，或加分散剂膨润土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆，如重复使用，必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理，它是利用泥浆和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥浆进入贮浆池，贮浆池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下均可，但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土造浆循环时，应将高压水通过导管从钻头孔射出，不得将水直接注入槽孔中。3.3.5在容易产生泥浆渗漏的土层施工时，应适当提高泥浆粘度和增加储备量，并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏，应及时补浆和堵漏，使槽内泥浆保持正常。3.4槽段开挖3.4.1挖槽施工前应预先将连续墙划分为若干个单元槽段，其长度一般为4～7m。每个单元槽段由若干个开挖段组成。在导墙顶面划好槽段的控制标记，如有封闭槽段时，必须采用两段式成槽，以免导致最后一个槽段无法钻进。3.4.2成槽前对钻机进行一次全面检查，各部件必须连接可靠，特别是钻头连接螺栓不得有松脱现象。3.4.3为保证机械运行和工作平稳，轨道铺设应牢固可靠，道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为±5mm，轨道标高允许误差±10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳，并使悬挂中心点和槽段中心一致。钻机调好后，应用夹轨器固定牢靠。3.4.4挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆，以保持槽壁稳定。成槽时，依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时，依砂泵是否潜入泥浆中，又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣，操作简便，排泥效率高，但开始钻进须先用正循环方式，待潜水砂泵电机潜入泥浆中后，再改用反循环排泥。3.4.5当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时，可辅以采用冲击钻将其破碎，用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面。3.4.6成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度，应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况，不断调整钻机操作，并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。3.4.7挖槽时应加强观测，如槽壁发生较严重的局部坍落时，应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等项目，合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应作好施工记录。3.5清槽3.5.1当挖槽达到设计深度后，应停止钻进，仅使钻头空转而不进尺，将槽底残留的土打成小颗粒，然后开启砂泵，利用反循环抽浆，持续吸渣10～15min，将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。3.5.2当采用正循环清槽时，将钻头提高槽底100～200mm，空转并保持泥浆正常循环，以中速压入泥浆，把槽孔内的浮渣置换出来。3.5.3对采用原土造浆的槽孔，成槽后可使钻头空转不进尺，同时射水，待排出泥浆密度降到1.1左右，即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时，为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定，应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。3.5.4清理槽底和置换泥浆结束1h后，槽底沉渣厚度不得大于200mm；浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽内泥浆密度为1.1～1.25、粘度为18～22s、含砂量应小于8%。3.6钢筋笼制作及安放3.6.1钢筋笼的加工制作，要求主筋净保护层为70～80mm。为防止在插入钢筋笼时擦伤槽面，并确保钢筋保护层厚度，宜在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有100～200mm，当采用接头管时，水平钢筋的端部至接头管或混凝土及接头面应留有100～150mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内，利钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸，应比导管连接处的外径大100mm以上。3.6.2为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确，钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊，其余交点处采用交错点焊。对成型时临时扎结的铁丝，宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度，除结构受力要求外，尚应考虑增设斜拉补强钢筋，将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用搭接时，为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重，部分接头应焊牢固。3.6.3钢筋笼制作允许偏差值为：主筋间距±l0mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼厚度和宽目±l0mm；钢筋笼总长度±50mm。3.6.4钢筋笼吊放应使用起吊架，采用双索或四索起吊，以防起吊时因钢索的收紧力而目起钢筋笼变形。同时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼，以免造成弯曲变形。为避免钢筋吊起后在空中摆动，应在钢筋笼下端系上溜绳，用人力加以控制。3.6.5钢筋笼需要分段吊入接长时，应注意不得使钢筋笼产生变形。下段钢筋笼入槽后.临时穿钢管搁置在导墙上，再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内时，吊点中心必须对准槽段中心，竖直缓慢放至设计标高，再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地摄入槽内，应重新吊出，查明原因，采取相应措施加以解决，不得强行插入。3.6.6所有用于内部结构连续的预埋件、预埋钢筋等，应与钢筋笼焊牢固。3.7浇注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比应符合下列要求：混凝土的实际配制强度等级应比设计强度等级高一级；水泥用量不宜少于370kg／m3；水灰比不应大于0.6；坍落度宜为18～20cm，并应有一定的流动度保持率；坍落度降低至15cm的时间，一般不宜小于lh；扩散度宜为34～38cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝土的初凝时间，应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求，一般不宜低于3～4h。3.7.2接头管和钢筋就位后，应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必使用导管，其内径一般选用250mm，每节长度一般为2.0～2.5m。导管要求连接牢靠，接头用橡胶圈密封，防止漏水。导管接头若用法兰连接，应设锥形法兰罩，以防拔管时挂住钢筋。导管在使用前要注意认真检查和清理，使用后要立即将粘附在导管上的混凝土清除干净。。3.7.3在单元槽段较长时，应使用多根导管浇灌，导管内径与导管间距的关系一般是：导管内径为150mm，200mm，250mm时，其间距分别为2m、3m、3～4m，且距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥浆卷入导管内，导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度，一般应控制在2～4m为宜。在任何情况下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4导管下口与槽底的间距，以能放出隔水栓和混凝土为度，一般比栓长100～200mm。隔水栓应放在泥浆液面上。为防止粗骨料卡住隔水栓，在浇注混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水栓用铁丝吊住，待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑，导管底端能埋入混凝土中0.8～1.2m时，才能剪断铁丝，继续浇筑。3.7.5混凝土浇灌应连续进行，槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2m／h，中途不得间歇。当混凝土不能畅通时，应将导管上下提动，慢提快放，但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼。3.7.6随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持2～4m。不宜大于6m，并不小于1m，严禁把导管底端提出混凝土上面。3.7.7在一个槽段内同时使用两根导管灌注混凝土时，其间距不应大于3.0m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，混凝土应均匀上升，各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土浇筑完毕，终浇混凝土面高程应高于设计要求0.3～0.5m，此部分浮浆层以后凿去。3.7.8在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量，应有专人每30min测量一次导管埋深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点，用平均值确定混凝土上升状况，以决定导管的提拔长度。3.8接头施工3.8.1连续墙各单元槽段间的接头型式，一般常用的为半圆形接头型式。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管，后放入钢筋笼，浇灌混凝土，根据混凝土的凝结硬化速度，徐徐将接头管拔出，最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面，在浇筑下段混凝土前，应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次，刷去接头处的残留泥浆，以利新旧混凝土的结合。3.8.2接头管一般用10mm厚钢板卷成。槽孔较深时，做成分节拼装式组合管，各单节长度为6m、4m、2m不等，便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小10～20mm，直径误差在±3mm以内。接头管表面要求平整光滑，连接紧密可靠，一般采用承插式销接。各单节组装好后，要求上下垂直。3.8.3接头管一般用起重机组装、吊放。吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心，保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底，上端固定在导墙或顶升架上。3.8.4提拔接头管宜使用顶升架(或较大吨位吊车)，顶升架上安装有大行程(1～2m)、起重量较大(50～100t)的液压千斤顶两台，配有专用高压油泵。3.8.5提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度、混凝土的凝固硬化速度，不失时机地提动和拔出，不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快，则会造成混凝土壁塌落；过迟、过缓，则由于混凝土强度增长，摩阻力增大，造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后2～3h即开始提动接头管，然后使管子回落。以后每隔15～20min提动一次，每次提起100～200mm，使管子在自重下回落，说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落，管内又没有涌浆等异常现象，宜每隔20～30mm拔出0.5～1.0m，如此重复。在混凝土浇灌结束后5～8h内将接头管全部拔出。4、质量标准4.1地下连续墙均应设置导墙，导墙形式有预制及现浇两种，现浇导墙形状有“L”型或倒“L”型，可根据不同土质选用。4.2地下墙施工前宜先试成槽，以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可复核地质资料。4.3作为永久结构的地下连续墙，其抗渗质量标准可按现行国家标准《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208执行。4.4地下墙槽段间的连接接头形式，应根据地下墙的使用要求选用，且应考虑施工单位的经验，无论选用何种