大型旋转机械中的透平机械(如离心式压缩机、涡轮式发动机、汽轮机等)是石油化工工业和航天航空工业的重要设备。随着科学技术的不断发展和对能源利用率要求的逐渐提高,大型旋转机械正向着超大型、超高速、高参数的方向发展[¨。由于理论研究和制造技术水平的限制,大型旋转机械在设计、制造中还存在着诸多问题,甚至由此导致严重事故,造成重大经济损失及人员伤亡。引起机组振动和失稳故障的主要因素是各种激振力,而气流激振力又是各种激振力中的重要组成部分,可见在研发大型透平机械的过程中,对气流激振问题的研究是非常必要的。本文结合实际工程故障诊断案例,对叶轮偏心引起离心压缩机气流激振故障机理及诊断方法做出了比较深入的研究。本文总结了国内外大型机组气流激振机理的研究现状,并在前人研究成果的基础上又考虑到叶轮转转时的动静偏心,应用动量定理推导出适合计算叶轮动偏心时气流激振力的计算公式。最后通过两个实际案例的分析计算,得出在研究气流激振力的时候,叶轮的动静偏心对气流激振力的影响都很大,二者皆不可忽略。在此基础上,本文利用Pro/e5.0建立某厂压缩机高压段叶轮三维模型,并将其导入Hypermesh11.0中划分网格,创建叶轮的有限元模型。最后利用Fluent12作为求解器,计算了该叶轮在特定工况下的内部压力场,并通过对叶轮周向积分得出气流激振力。在数值计算的过程中,通过设置不同的叶轮偏心及转速,模拟压缩机的不同工况。分析计算结果可以看出气流激振力与叶轮偏心和转速正相关,并且当偏心距增大时,转速的影响也逐渐增大,即转速与气流激振力的关系图中的曲线斜率随着偏心距的增大而增大。该数值计算结果与理论计算结果取得了良好的一致性。通过对国内外大型机组气流激振故障案例的总结与分析,得出了大型压缩机及汽轮机组发生气流激振故障时的运行特征,并从大型机组设计和工程运行检修两个方面提出改善设计和治理气流激振故障的一些可行性措施,为当前国内超临界机组的设计、运行和检修提供有益参考。最后结合某厂家的2MCL458型压缩机组的气流激振故障,从故障测试、测试数据分析、故障诊断、故障处理措施及故障治理结果等几个方面进行详尽分析,为当前国内压缩机组的现场检测与故障诊断提供有益参考。最后,通过对目前国内外及本文已有的研究进行的分析总结,指出了当前研究所存在的问题,并对该方向今后的研究进行了展望。