近年来，随着现代工业的发展，大型旋转机械需求数量不断增加，而且这类机械本身还不断向大功率、大容量、高转速、高效率和复杂化等方面发展。如何管理好这些设备，确保工作过程的安全性和可靠性，避免事故发生，让设备发挥最大的经济效益，已成为现代企业管理的重要目标之一。为此，要求通过对机器的在线监测尽早识别较小的故障，并监视故障的发展，以便在整个系统受到较大破坏之前，及时实施补救措施或有准备地停机。

另一方面，对大型旋转机械进行状态监测，可以更有效地指导设备的维修管理，将早期的事后维修方式和计划维修方式发展为预知维修，可以让机器在有限的使用寿命期内创造最大的价值。

机械故障是指机器的功能失效，即其动态性能劣化，不符合技术要求。例如，机器运行失稳，产生异常振动和噪声，工作转速、输出功率发生变化，以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同，所反映出的信息也不一样，根据这些特有的信息，可以对故障进行诊断。但是，机器发生故障的原因往往不是单一的因素，一般都是多种因素共同作用的结果，所以对设备进行故障诊断时，必须进行全面的综合分析研究。

由于旋转机械的结构及零部件设计加工、安装调试、维护检修等方面的原因和运行操作方面的失误，使得机器在运行过程中产生振动，其振动类型可分为径向振动、轴向振动和扭转振动，其中过大的径向振动往往是造成机器损坏的主要原因，也是状态监测的主要参数和进行故障诊断的主要依据。

从仿生学的角度来看，诊断设备的故障类似于确定人的病因：医生需要向患者询问病情、病史、切脉（听诊）以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析才能得出诊断结果，提出治疗方案。同样，对旋转机械的故障诊断，也应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障征兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，做出符合实际的诊断结论，提出治理措施。

根据故障原因和造成故障原因的不同阶段，可以将旋转机械的故障原因分为几个方面，如下所示。

1. 设计原因

设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动；

结构不合理，应力集中；

设计工作转速接近或落入临界转速区；

热膨胀量计算不准，导致热态对中不良。

2. 制造原因

零部件加工制造不良，精度不够；

零件材质不良，强度不够，制造缺陷；

转子动平衡不符合技术要求。

3. 安装、维修

机械安装不当，零部件错位，预负荷大；

轴系对中不良；

机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当；

管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度；

转子长期放置不当，改变了动平衡精度；

未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度。

4. 操作运行

工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常；

机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性；

运行点接近或落入临界转速区；

润滑或冷却不良；

转子局部损坏或结垢；

启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久。

5. 机器劣化

长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化；

转子局部损坏、脱落或产生裂纹；

零部件磨损、点蚀或腐蚀等；

配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度；

机器基础沉降不均匀，机器壳体变形。