淺論機(jī)械振動(dòng)在冶金設(shè)備中的控制及利用

邵曉光

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司 江西南昌 330013）

前言

在人類日常生活當(dāng)中，振動(dòng)可謂是無處不在，有些振動(dòng)對(duì)人類的生存生活是有利的，如人類自身的心臟跳動(dòng)、聲帶振動(dòng)、混凝土搗實(shí)等；而有些振動(dòng)則對(duì)人類是有害的，如地震、共振、噪聲等。對(duì)于有害性較大的振動(dòng)如果不對(duì)其加以控制，有可能給人類的生存生活造成嚴(yán)重?fù)p害；對(duì)有利振動(dòng)進(jìn)行科學(xué)合理的利用能夠有效改善人類生活方式，造福于人類。冶金生產(chǎn)中很多設(shè)備都涉及到機(jī)械振動(dòng)，對(duì)冶金設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行控制與利用非常必要。

1 有害機(jī)械振動(dòng)在冶金設(shè)備中的實(shí)際案例分析

風(fēng)機(jī)作為冶金設(shè)備中最為普遍與關(guān)鍵的一個(gè)機(jī)械裝置，在冶金企業(yè)日常生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，造成風(fēng)機(jī)產(chǎn)生有害振動(dòng)的原因主要有以下幾點(diǎn)：①軸承本身質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求。軸承本身存在質(zhì)量問題會(huì)造成表面損壞，進(jìn)而引發(fā)風(fēng)機(jī)形成有害振動(dòng)。②軸承安裝精度不達(dá)標(biāo)。軸承安裝精度不達(dá)標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷越來越大，從而加劇風(fēng)機(jī)有害振動(dòng)。③聯(lián)軸器安裝問題。聯(lián)軸器安裝不合理，使風(fēng)機(jī)與主軸不同心，造成聯(lián)軸器出現(xiàn)一定程度的磨損松動(dòng)，引起風(fēng)機(jī)發(fā)生較大振動(dòng)[1]。④風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡問題。如果風(fēng)機(jī)在安裝使用前沒有進(jìn)行現(xiàn)場動(dòng)平衡校正，也極易引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)，主要表現(xiàn)在葉輪磨損不均勻，葉輪維修后沒有恢復(fù)平衡，葉輪零件松動(dòng)，表面不均勻積灰等。

2 冶金設(shè)備中有害機(jī)械振動(dòng)的控制措施

根據(jù)上文對(duì)造成冶金風(fēng)機(jī)設(shè)備產(chǎn)生有害機(jī)械振動(dòng)的幾點(diǎn)主要原因分析，需要針對(duì)這幾種原因采取有效的措施對(duì)有害機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行控制，以降低其對(duì)冶金設(shè)備產(chǎn)生的不利影響，減少對(duì)設(shè)備的損害。具體控制措施如下：

2.1 做好安裝前的檢查工作

考慮到風(fēng)機(jī)初始振動(dòng)情況良好，因而需要針對(duì)其他幾個(gè)可能的原因進(jìn)行控制與預(yù)防。軸承作為風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要組成部分，在安裝前應(yīng)對(duì)軸承質(zhì)量與主軸精度進(jìn)行全面嚴(yán)格的檢查，對(duì)軸承各部位之間的配合度進(jìn)行仔細(xì)檢查，同時(shí)還要檢查各軸承主軸是否同心[2]。然后，利用先進(jìn)精密儀器測量軸承游隙，確保所用軸承質(zhì)量與規(guī)格符合風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，能夠滿足風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境要求。在主軸安裝過程中，保證主軸精度能夠達(dá)到設(shè)備運(yùn)行要求，保證聯(lián)軸承的安裝與滾動(dòng)軸承的安裝能夠符合設(shè)備設(shè)計(jì)要求，從而降低因軸承安裝問題而引起的風(fēng)機(jī)有害振動(dòng)發(fā)生頻率。

2.2 消除可能存在的摩擦碰撞問題

在風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行過程中，潛在的摩擦碰撞問題有可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)產(chǎn)生有害振動(dòng)。所以，將這些顯式存在的、潛在的摩擦碰撞問題進(jìn)行及時(shí)消除，能夠在一定程度上對(duì)風(fēng)機(jī)有害振動(dòng)進(jìn)行有效的控制。消除由摩擦碰撞問題引起的風(fēng)機(jī)有害振動(dòng)，需要保證密封裝置安裝精度達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，消除主軸與密封裝置之間可能產(chǎn)生的碰觸與摩擦，并在安裝調(diào)試階段，通過對(duì)溫度、聲音、振動(dòng)值等參數(shù)信息的檢測與分析，判斷主軸與密封裝置及其他裝置之間是否存在碰觸摩擦。同時(shí)，還應(yīng)該注意觀察機(jī)殼與葉輪之間的間隙變化情況，從各相關(guān)方面將可能存在的摩擦碰觸問題盡可能消除。

2.3 切實(shí)做好現(xiàn)場動(dòng)平衡校正

現(xiàn)場動(dòng)平衡技術(shù)隸屬于一種成熟的、實(shí)用的機(jī)械設(shè)備維修技術(shù)，能夠方便快捷、經(jīng)濟(jì)地消除不平衡問題，具有縮短維修時(shí)間、簡化拆裝工作、節(jié)省維修費(fèi)用、保留原有安裝精度等優(yōu)點(diǎn)。利用該維修技術(shù)能夠有效提高風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)平衡精度，減少不平衡問題出現(xiàn)[3]。做好現(xiàn)場動(dòng)平衡校正是控制冶金風(fēng)機(jī)設(shè)備有害機(jī)械振動(dòng)最為重要與關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。正常情況下，風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家會(huì)在風(fēng)機(jī)出廠前對(duì)其進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，但由于實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)場很多因素都會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡效果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)極易發(fā)生有害振動(dòng)。而為了對(duì)冶金設(shè)備有害機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制，就必須切實(shí)做好現(xiàn)場動(dòng)平衡校正工作。首先，待風(fēng)機(jī)全部安裝完成后，開始實(shí)施現(xiàn)場動(dòng)平衡校正，即在出現(xiàn)不平衡的旋轉(zhuǎn)部件相應(yīng)位置上，適當(dāng)?shù)脑鰷p配重單元，從而完成風(fēng)機(jī)設(shè)備的現(xiàn)場動(dòng)平衡校正。經(jīng)過現(xiàn)場動(dòng)平衡校正后，風(fēng)機(jī)的有害振動(dòng)問題可以得到有效的控制。

2.4 采用冶金設(shè)備在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

伴隨信息時(shí)代的來臨，越來越多的行業(yè)在生產(chǎn)、管理、控制等各方面都實(shí)現(xiàn)了一定程度的信息化，并且很多企業(yè)目前已具備屬于自己獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，如ERP系統(tǒng)、客戶管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營與管理方式帶來了前所未有的改變，對(duì)企業(yè)具有重要的影響與作用。所以，對(duì)于冶金企業(yè)來說，開發(fā)與利用在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)冶金設(shè)備中的有害振動(dòng)進(jìn)行預(yù)防和控制，必定會(huì)取得良好的控制效果。

冶金企業(yè)使用在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)流程大致為，首先通過系統(tǒng)中傳感器對(duì)監(jiān)控內(nèi)各個(gè)冶金設(shè)備的振動(dòng)情況信息進(jìn)行采集與分析，然后將數(shù)據(jù)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至光纖轉(zhuǎn)換設(shè)備當(dāng)中，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再傳送至主控機(jī)中的服務(wù)器上利用相關(guān)軟件對(duì)設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析與評(píng)估，從而判斷出每臺(tái)設(shè)備的實(shí)際的振動(dòng)情況。此外，該系統(tǒng)還具有報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)有害振動(dòng)時(shí)立即給出報(bào)警提示，提醒工作人員采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣韺?duì)其進(jìn)行控制，或系統(tǒng)以自動(dòng)化、智能化方式進(jìn)行自主調(diào)整，消除設(shè)備的有害振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金設(shè)備現(xiàn)場有害振動(dòng)的有效控制。

3 冶金設(shè)備中有利機(jī)械振動(dòng)的利用

3.1 加大對(duì)有利機(jī)械振動(dòng)的研究力度

在科技日益發(fā)達(dá)的今天，通過大量專家學(xué)者的不斷研究，有利機(jī)械振動(dòng)利用得以實(shí)現(xiàn)。例如，中科院某教授長期致力于振動(dòng)控制與利用工程方面的研究與探索，并在國際上首先提出了振動(dòng)利用工程概念，拉開了振動(dòng)利用的序幕，為振動(dòng)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對(duì)有利機(jī)械振動(dòng)的合理利用，使得機(jī)械振動(dòng)在很多工藝過程中都起到了良好的作用效果。例如，在冶金工藝生產(chǎn)過程中，利用機(jī)械振動(dòng)可以使物料運(yùn)動(dòng)，減少物料之間的內(nèi)摩擦，提高物料密實(shí)性，降低物料對(duì)輸送物體的阻力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的輸送、篩分與加工，提高機(jī)械設(shè)備使用效率和生產(chǎn)效率[4]。此外，將有利機(jī)械振動(dòng)應(yīng)用在不同的工藝當(dāng)中，還能夠?qū)崿F(xiàn)物料的破碎、磨粉等各種工藝過程。隨著有利機(jī)械振動(dòng)利用的不斷充分，各種振動(dòng)機(jī)械應(yīng)運(yùn)而生，目前已研發(fā)出的振動(dòng)機(jī)械有振動(dòng)研磨機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、自同步振動(dòng)機(jī)、振動(dòng)篩分機(jī)等等。因此，加大對(duì)有利機(jī)械振動(dòng)的研究力度，是實(shí)現(xiàn)冶金設(shè)備中對(duì)有利機(jī)械振動(dòng)充分利用的必要條件。

3.2 大力發(fā)展與應(yīng)用振動(dòng)機(jī)械

振動(dòng)機(jī)械的發(fā)展與應(yīng)用必須以深刻了解與掌握振動(dòng)原理為基礎(chǔ)與支撐。近年來，伴隨社會(huì)各界對(duì)冶金設(shè)備機(jī)械振動(dòng)研究的不斷深入，振動(dòng)機(jī)械得到了迅速的發(fā)展。為大力發(fā)展與推廣應(yīng)用振動(dòng)機(jī)械，需要在冶金設(shè)備運(yùn)行過程中，運(yùn)用兩臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行同步工作，共同完成既定的生產(chǎn)任務(wù)，以滿足振動(dòng)機(jī)械對(duì)生產(chǎn)提出的同步性要求，進(jìn)而達(dá)到生產(chǎn)預(yù)期的工藝效果。隨著振動(dòng)協(xié)同理論發(fā)展的不斷成熟，其在工程領(lǐng)域所具有的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值日益凸顯，使得自同步振動(dòng)機(jī)械在冶金行業(yè)得到了十分普遍的應(yīng)用。例如，雙激振器式振動(dòng)給料機(jī)、自同步振動(dòng)篩等就在冶金物料攻供給、篩分等工藝過程中得到了良好的應(yīng)用。

就目前冶金行業(yè)設(shè)備使用情況來看，自同步振動(dòng)機(jī)械在其中具有極為普遍的應(yīng)用，并呈現(xiàn)出進(jìn)一步擴(kuò)大的應(yīng)用趨勢[5]。通過對(duì)現(xiàn)有自同步振動(dòng)機(jī)械在冶金設(shè)備中的應(yīng)用效果分析發(fā)現(xiàn)，它的應(yīng)用使得很多大型機(jī)械設(shè)備構(gòu)造都得到了一定程度的簡化，使很多機(jī)械設(shè)備的性能都得到了有效的提升。由此可見，自同步振動(dòng)機(jī)械在冶金行業(yè)的大力發(fā)展與推廣應(yīng)用，具有極其重要的工程實(shí)際應(yīng)用和理論研究價(jià)值。

4 總結(jié)

通過上文對(duì)機(jī)械振動(dòng)在冶金設(shè)備中的控制與應(yīng)用分析可知，對(duì)其中產(chǎn)生的有害振動(dòng)進(jìn)行有效的控制，對(duì)有利的振動(dòng)進(jìn)行科學(xué)的利用，不僅對(duì)冶金生產(chǎn)、冶金設(shè)備正常高效使用具有重要的意義，而且對(duì)振動(dòng)機(jī)械的生產(chǎn)研發(fā)與推廣應(yīng)用也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義?？傊?，振動(dòng)機(jī)械既是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的一種改進(jìn)與創(chuàng)新，也是未來機(jī)械設(shè)備研究與發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象。它的不斷發(fā)展與應(yīng)用是推動(dòng)冶金行業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展的重要前提基礎(chǔ)。

[1]王得剛，李學(xué)金.機(jī)械振動(dòng)在冶金設(shè)備中的控制與利用[J].冶金設(shè)備，2015，05：62～65.

[2]劉鋼前，白云龍.冶金機(jī)械設(shè)備維修方法分析[J].現(xiàn)代冶金，2013，03：82～84.

[3]張琨.旋轉(zhuǎn)機(jī)械無線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[D].太原理工大學(xué)，2015.

[4]劉鑫.基于振動(dòng)控制模型的回轉(zhuǎn)軸控制策略研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2011.

[5]吳琴.回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測試與控制系統(tǒng)[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2010.