1.本课题研究背景、目的及意义

随着当代旋转设备逐步大型化、复杂化、自动化及连续化，当设备发生故障时，会给生产和质量乃至人民的生命财产产生的严重后果，为使设备能够正常运行花费的维修费用占据了企业经营费用中很大比重，因此，为使维修更加高效科学，必须对设备的劣化状况、故障状态、故障产生部位和原因有正确了解。另一方面，随着信息传感技术、信号处理技术和现代测试技术等学科的发展，尤其是计算机技术和网络技术的快速发展，为旋转设备故障的诊断提供了有力的支持，使得设备更好运行。

旋转设备故障诊断历经几十年的发展，理论研究成果取得了重大突破，按照采用的技术手段可分为:振动分析法、声学分析法、红外分析法、润滑油分析法、计算机辅助诊断及专家系统等方法等。按照诊断对象可分为:旋转机械故障诊断、往复机械故障诊断、机械零件故障诊断、工程结构故障诊断、液压设备故障诊断、电气设备故障诊断等。在这些众多的分支中，旋转机械故障诊断是一个极为重要和引人注目的分支，国内外无论是企业还是高等院校都投入大量人力物力研究。旋转机械的种类繁多，如汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机、航空发动机、离心压缩机等机械设备，是电力、石油化工、冶金、机械、航空以及一些军事工业部门的关键设备。生产设备系统之间的联系也越来越紧密。旋转机械长期处于高速运行状态(一般为每分钟3000转以上甚至高达10000转)，由于各种随机因素的影响，难免会出现一些机械故障，而旋转机械的任何一个小小的故障，都可能引起连锁反应，因此，旋转机械故障发生频率较高并且故障发生后往往造成巨大经济损失甚至灾难性后果。1986年与1986年2月，我国先后于山西和陕西发生两起20万千瓦电站机组由于运行失稳使机组剧烈振动，轴系断裂，零件飞出毁坏厂房的恶性电站事故。1988年秦岭电厂5号机组主轴断裂，损失达亿元以上，1971年美国300MW发电机因振动而引起断轴毁机事件，1973年前西德600MW发电机组联轴器变型事件，国外类似的事故自1970年以来仅正式报道就达50多起。据国内石化行业统计，1976至1985年期间，我国化肥五大机组由于事故停车造成的直接经济损失就高达四亿七千五百万元。旋转机械故障诊断技术的研究和应用能及时发现故障隐患，故障发生后也能及时准确判别故障发生的原因、部位、严重程度及其发展趋势，这对于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生有着重要意义。

旋转机械故障诊断技术的研究和应用，可在以下几方面给企业带来重大的经济效益:通过运行状态监测与趋势分析，以避免不必要的停机检修和盲目大修，节约人力物力，提高设备利用率;通过在线故障诊断技术，发现一些潜在故障，及早进行处理，减少事故发生率，确保机组安全、长期、满负荷运转; 提供发生事故的性质和原因，缩短故障查找和检修时间，提高检修质量;为设计单位和生产厂家提供设备实际运行状况及存在的问题，有利于提高设计和制造质量。

2 .国内外旋转机械故障诊断发展现状

随着企业的现代化和生产设备的大型化，近20年状态监测和故障诊断技术获得了迅速的发展。通过应用现代设备监测诊断技术，保证了重要设备的安全连续运行、排除了复杂设备的复杂故障、为设备的预知性维修提供了可靠依据。己经基本满足了能定量地监测设备的状态(指故障、劣化、强度、和性能等)，并能预测其未来的要求。所获得的经济效益非常显著。

简要回顾国内外大型旋转机械设备的状态监测和故障诊断发展的历史，其主要经历了如下四个阶段：

第一阶段，20世纪60年代至70年代，针对大型旋转机械运行中出现的故障，利用一些简单的诊断仪器，进行诊断分析处理，解决了不少机械的振动问题。

第二阶段，20世纪70年代至80年代初，电子技术的迅速发展，得以利用FFT技术，使频谱分析仪的分析速度、精度、功能、通道个数均有较大提高。出现了单通道、多通道频谱分析仪和磁带记录仪等设备。

第三阶段，20世纪80年代后期至90年代初，在信号处理和计算机技术的帮助下，出现了各类状态监测系统，能够离线，实时或在线监测，打下了预知性维修的坚实基础。