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普遍用于石油、化工、化肥、制藥、煉鐵、發(fā)電諸國民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵領(lǐng)域裝置及流程中的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械（汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)、離心壓縮機(jī)、軸流壓縮機(jī)、能量回收透平膨脹機(jī)、離心泵及其相關(guān)設(shè)備如變速機(jī)、液力耦合器、各式聯(lián)軸器、危機(jī)遮斷器等）是這些領(lǐng)域的心臟設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。因此，有必要對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行管理， 從事后維修過渡到事前預(yù)防、視情維修， 有效延長設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備的服役質(zhì)量，防止和避免設(shè)備發(fā)生損害或?yàn)?zāi)難性的意外事故， 保證機(jī)組安全、高效運(yùn)行。

1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)

運(yùn)行狀態(tài)一般分為啟動(dòng)過程、正常連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)及停機(jī)過程。

1.1 啟動(dòng)過程

　　啟動(dòng)過程是一臺(tái)機(jī)器一個(gè)生命周期的開始，是機(jī)器由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)，由冷態(tài)向熱態(tài)轉(zhuǎn)化的過程。在這個(gè)過程中，轉(zhuǎn)速按一定梯度爬升，撓性轉(zhuǎn)子還要通過各階臨界轉(zhuǎn)速，機(jī)器的各部分都在發(fā)生著質(zhì)的變化，經(jīng)受著各種嚴(yán)格的考驗(yàn)。由于慣性的影響，力的影響，熱脹的影響，原有的靜態(tài)平衡被打破，機(jī)器各部分重新進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)新環(huán)境的要求（這個(gè)過程也是機(jī)組比較容易發(fā)生問題的一個(gè)過程），這也就是制造廠家在產(chǎn)品出廠前必須進(jìn)行機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)的原因。新機(jī)組首次投入使用，停機(jī)后的重新啟動(dòng)或大修后投入使用，實(shí)際是在重復(fù)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)的過程，對(duì)啟動(dòng)過程的運(yùn)行姿態(tài)及其姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整，使機(jī)組在規(guī)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)安全達(dá)到正常連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，正式投入使用。

1.2 正常連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)

　　正常連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)是機(jī)組服役效力的主要狀態(tài)，也叫無故障運(yùn)行狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下，機(jī)組表現(xiàn)最為穩(wěn)定，各部分、各系統(tǒng)、各部件之間最為協(xié)調(diào)，各種配合、功能處于最佳狀態(tài)，同時(shí)也是設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)思想的集中體現(xiàn)。在這個(gè)狀態(tài)下，應(yīng)該說過程非常漫長，沒有突變發(fā)生，操作臺(tái)上一片綠燈，操作人員按有關(guān)運(yùn)行維護(hù)規(guī)定，定期進(jìn)行巡視、記錄及填寫運(yùn)行日記，按裝置要求手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)服役狀態(tài)。

1.3 非正常運(yùn)行狀態(tài)

　　機(jī)器在漫長的正常連續(xù)運(yùn)行中，由于受到各種復(fù)雜環(huán)境（如頻繁調(diào)節(jié)、潤滑油污染變質(zhì)、靜動(dòng)件之間磨損后間隙增大、轉(zhuǎn)子磨損平衡狀態(tài)破壞等）影響，原先所處的正常穩(wěn)定狀態(tài)被打破，機(jī)器慢慢脫離正常運(yùn)行狀態(tài)。由于這種變化過程非常緩慢，機(jī)器仍可連續(xù)運(yùn)行，稱為帶病工作，也就是非正常連續(xù)運(yùn)行狀態(tài) 。雖然這個(gè)過程非常緩慢，但它是發(fā)展的、變化的。隨著時(shí)間的推移和條件的繼續(xù)惡化，這種發(fā)展和變化的速度會(huì)逐步加快，越來越快，總有一天會(huì)由量變發(fā)展到質(zhì)變，問題越來越嚴(yán)重。所以非正常運(yùn)行狀態(tài)是進(jìn)行狀態(tài)管理的重點(diǎn)區(qū)段，必須高度重視，嚴(yán)密觀察，分析每一點(diǎn)異常發(fā)生的真實(shí)原因，尋求解決方案。

1.4 報(bào)警狀態(tài)

　　當(dāng)非正常運(yùn)行狀態(tài)由量變發(fā)展到質(zhì)變，并呈線性趨勢時(shí)，機(jī)器也就進(jìn)入了報(bào)警狀態(tài)。

　　報(bào)警，只說明是一種臨界，而絕非災(zāi)難點(diǎn)，當(dāng)這種狀態(tài)到來時(shí)，從理論上講，機(jī)器仍可繼續(xù)工作，但隨時(shí)存在著發(fā)生事故或?yàn)?zāi)難的危險(xiǎn)。在沒有特殊需要的前提下，馬上停機(jī)檢修是一種合情合理的選擇，損失最少，成本最低，風(fēng)險(xiǎn)也最小。

1.5 停機(jī)過程

　　停機(jī)過程有兩種，一種為正常停機(jī)，一種為非正常停機(jī)。這兩種停機(jī)狀態(tài)都需要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。

　　停機(jī)過程是一臺(tái)機(jī)器一個(gè)生命周期的結(jié)束，是機(jī)器由動(dòng)態(tài)向靜態(tài)，由熱態(tài)向冷態(tài)轉(zhuǎn)化的過程。在這個(gè)過程中，動(dòng)態(tài)平衡被打破，同樣機(jī)器各部分需要重新進(jìn)行調(diào)整。

　　對(duì)正常停機(jī)過程進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，是為了防止發(fā)生意想不到的破壞，為重新啟動(dòng)作準(zhǔn)備。

　　對(duì)非正常停機(jī)過程進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，是為了驗(yàn)證非正常運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)的原因分析和采取應(yīng)對(duì)措施的正確性，同時(shí)也防止發(fā)生新的破壞，使機(jī)組安全停機(jī)。

2 運(yùn)行狀態(tài)的基本特征參數(shù)

　　運(yùn)行狀態(tài)要用基本特征參數(shù)來描述。描述運(yùn)行狀態(tài)的基本特征參數(shù)很多，涉及很多方面，但從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度考慮，主要有運(yùn)轉(zhuǎn)速度（頻率）、軸承溫度、振動(dòng) 烈度 、軸位移、軸心軌跡及噪聲等。

2.1 運(yùn)轉(zhuǎn)速度

隨著技術(shù)的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越來越高，機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性也就要求越來越高。

機(jī)器各零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)動(dòng)部件的配合選擇都是以轉(zhuǎn)速為依據(jù)的。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度超過設(shè)計(jì)速度時(shí)，轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械性破壞。

振動(dòng) 烈度 、軸位移、軸心軌跡及噪聲等級(jí)等描述運(yùn)行狀態(tài)的基本特征諸參數(shù)都與轉(zhuǎn)速有關(guān)。

2.2 軸承溫度

對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，隨著旋轉(zhuǎn)速度的變化，從大的分類講，選用的軸承分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類。

對(duì)于滾動(dòng)軸承，可直接測量軸承外圈的溫度作為軸承溫度，設(shè)置一個(gè)高位限值作為軸承的控制溫度。

對(duì)于滑動(dòng)軸承，測量軸承溫度有兩種方法，一種是直接測量澆鑄的軸承合金外側(cè)溫度；另一種方法是測量軸承進(jìn)出口的潤滑油油溫，利用軸承進(jìn)出口的油溫溫差來控制軸承的工作環(huán)境。在無其它熱交換、熱輻射途徑的情況下，軸承進(jìn)出口油溫可以真實(shí)地反映軸承的工作環(huán)境。

2.3 振動(dòng)烈度

到目前為止，反映振動(dòng)烈度的參數(shù)有振幅和振動(dòng)速度兩種。

振幅在軸承軸徑處用接觸法直接測量，用雙向最大振幅值進(jìn)行控制，衡量單位用μ m。

振動(dòng)速度是表征機(jī)器振動(dòng)烈度的另一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于一種頻率的簡諧振動(dòng)或由幾種不同頻率的簡諧振動(dòng)復(fù)合而成的振動(dòng)用振動(dòng)速度的有效值來衡量振動(dòng)烈度，可用具有平方檢波特性的電子儀器測量和直接顯示。

　　ISO10816-1：1995《機(jī)械振動(dòng)——在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評(píng)價(jià)機(jī)器振動(dòng) 第1部分：總則》將機(jī)器分為4類：Ⅰ類：15kW 以下電動(dòng)機(jī)；Ⅱ類：無獨(dú)立底座的中型機(jī)器（如輸出功率 15～75kW 的電機(jī)），有獨(dú)立底座的發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器（30kW 以下）；Ⅲ類：安裝在剛性重型底座上的大型原動(dòng)機(jī)和其它大型機(jī)器；Ⅳ類：安裝在柔性底座上的大型原動(dòng)機(jī)和其它大型機(jī)器（如具有 10MW 輸出功率的汽輪發(fā)電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)）。并將振動(dòng)限制區(qū)域分為A 、B 、C 、D 4 個(gè)區(qū)域。區(qū)域 A ：新交付投入使用的機(jī)器；區(qū)域 B ：在此區(qū)域，機(jī)器可以不受限制地長期運(yùn)行；區(qū)域 C：機(jī)器在該區(qū)域不適宜作長期連續(xù)運(yùn)行。否則，應(yīng)采取補(bǔ)救措施；區(qū)域D ：機(jī)器在該區(qū)域的振動(dòng)烈度足以危害機(jī)器。

　　 　　　　通常，機(jī)器的振動(dòng)速度均方根值（區(qū)域邊界限值 ）按表1的推薦原則選取。

表1 機(jī)器的振動(dòng)速度均方根值選取

2.4 軸位移

　　影響旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的另一個(gè)重要參數(shù)就是軸位移。軸位移有軸向位移和角位移，角位移受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，而軸向位移則主要是由軸向力所引起的。

　　在正常的情況下，軸向力總是處于平衡狀態(tài)，機(jī)器內(nèi)部各部件之間的相對(duì)位置都比較固定、和諧。但是，當(dāng)這一平衡被打破，轉(zhuǎn)動(dòng)件的軸向移動(dòng)量超過靜、動(dòng)件之間所留軸向間隙時(shí)，靜、動(dòng)件之間將會(huì)發(fā)生碰撞、摩擦、膠合而造成機(jī)器破壞，所以要對(duì)軸位移進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置基線值、報(bào)警值和停機(jī)值。

2.5 軸心軌跡

　　軸心軌跡是描述軸的中心位置隨時(shí)間所發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化。軸心軌跡的形狀取決于軸、軸承、軸承座、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，轉(zhuǎn)子上的軸向位置以及振動(dòng)激勵(lì)的形式。人們一般稱軸心軌跡為渦動(dòng)軌跡。當(dāng)激勵(lì)是單一頻率正弦力時(shí)，軌跡通常表現(xiàn)為橢圓。當(dāng)最主要的激勵(lì)力是轉(zhuǎn)子的不平衡量時(shí)，激勵(lì)頻率等于軸的旋轉(zhuǎn)頻率。而當(dāng)軸振動(dòng)是由許多不同振源引起時(shí)，軌跡將非常復(fù)雜，它是各個(gè)激勵(lì)力的矢量和。

　　一般情況下，軸心軌跡可用安裝在徑向截面上相隔 90°的兩個(gè)振動(dòng)傳感器進(jìn)行測量。如果傳感器測量的是絕對(duì)振動(dòng)，所測軌跡則是軸的絕對(duì)軌跡，與非旋轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)無關(guān)；假如測量的是相對(duì)振動(dòng)，所測軌跡則是安裝傳感器的部件的軌跡。

3 監(jiān)測位置

　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)受外界因素影響很大，特別是外界動(dòng)力。運(yùn)行狀態(tài)特征參數(shù)的測量位置一般選擇在對(duì)其它動(dòng)力有明顯響應(yīng)的部位。以測量振動(dòng)為例，其測量位置多選擇在軸承、軸承支座或其它能表示機(jī)器整體振動(dòng)特性的結(jié)構(gòu)部件上。

　　為了確定各測量位置上的振動(dòng)特性，對(duì)于正在運(yùn)行的機(jī)器進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測測量時(shí)，通常是在徑向方向上進(jìn)行（即在水平——橫向和 /或垂直方向上）。由于推力軸承對(duì)軸動(dòng)力有非常強(qiáng)烈的反應(yīng)，所以，軸位移的測量應(yīng)選在推力軸承位置上。

　　軸心軌跡一般選在各支撐軸承處，在徑向截面上用相隔 90°的兩個(gè)振動(dòng)傳感器進(jìn)行測量。

4 運(yùn)行狀態(tài)的基本管理模式

　　運(yùn)行狀態(tài)管理最早是從石化企業(yè)開始的，其目的是為了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)組故障進(jìn)行早期預(yù)測，提高生產(chǎn)線的運(yùn)行可靠性，延長運(yùn)行周期。在近60多年的實(shí)踐中，運(yùn)行狀態(tài)管理已經(jīng)從被動(dòng)反應(yīng)管理發(fā)展到了主動(dòng)預(yù)測管理，基本形成了三大基本管理模式。

4.1 被動(dòng)反應(yīng)（Reactive）管理

　　這種管理比較原始、簡單，必須安排專人長期進(jìn)行工作值班，定期（巡查密度）到運(yùn)行現(xiàn)場巡查，填寫值班日記。若運(yùn)行現(xiàn)場有狀態(tài)參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、壓力、流量、溫度、電壓、功率）直接顯示時(shí)，可人工填寫在值班日記中，對(duì)于沒有直接顯示的狀態(tài)參數(shù)項(xiàng)目（如振動(dòng)、軸位移、軸心軌跡、噪聲、對(duì)中等）可用筆式儀表或便攜式測試儀現(xiàn)場測量。按照這種管理模式，必須根據(jù)事前規(guī)定的周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)檢修或大修，定期更換某些零部件，要不待機(jī)組損壞后停機(jī)修理。

4.2 自動(dòng)保護(hù)（Predictive）管理

這種管理將現(xiàn)場巡查、現(xiàn)場顯示和遠(yuǎn)傳顯示結(jié)合在一起，根據(jù)設(shè)定的報(bào)警值、停機(jī)值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連鎖控制。在這種管理模式中，便 攜式狀態(tài)監(jiān)測被普遍采用，自動(dòng)記錄儀代替了人工手動(dòng)記錄。根據(jù)自動(dòng)描述的運(yùn)行狀態(tài)曲線，定期召集有關(guān)專家、人員進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)趨勢分析，提出預(yù)防措施。 這種管理模式雖然仍然比較被動(dòng)，但可最大程度地對(duì)機(jī)組實(shí)行自動(dòng)保護(hù)。實(shí)行這種狀態(tài)管理的前提是系統(tǒng)中必須要有備機(jī)，否則將影響到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4.3 故障預(yù)測（Proactive）管理

　　故障預(yù)測管理也叫主動(dòng)反應(yīng)管理，是目前世界各國在大型生產(chǎn)線上普遍采用的一種狀態(tài)管理模式。其又分為離線（便 攜式 ）狀態(tài)監(jiān)測和在線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測。對(duì)一個(gè)企業(yè)而言，離線狀態(tài)監(jiān)測是對(duì)在線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測的補(bǔ)充。

在線狀態(tài)監(jiān)測有如下優(yōu)點(diǎn)。

　?。?）早期故障診斷：全自動(dòng)連續(xù)記錄系統(tǒng)內(nèi)各機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)（包括異常現(xiàn)象），實(shí)現(xiàn)早期故障預(yù)測。

　　（2）自動(dòng)報(bào)警：在數(shù)秒至數(shù)分鐘內(nèi)自動(dòng)巡查系統(tǒng)內(nèi)的所有監(jiān)測量，對(duì)于超過報(bào)警值的量，自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警。

　?。?）故障診斷精確：由于傳感器和測量位置固定，保證了測量精度的可重復(fù)性及測量的連續(xù)性，故障診斷的精確度大為提高，實(shí)現(xiàn)視情維修。

　?。?）專家系統(tǒng)：任何操作人員均可使用網(wǎng)絡(luò)上的專家系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行診斷。

　?。?）節(jié)省人工：由于系統(tǒng)全自動(dòng)化，僅需少許狀態(tài)監(jiān)測專家定期對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測。

　?。?）遙測診斷服務(wù)：任何一地的故障診斷專家均可通過電話與網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，對(duì)機(jī)組所出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷。