基于振動監(jiān)測的設(shè)備故障診斷技術(shù)在大型軋鋼機械上的應(yīng)用

李傳鵬

摘要：振動監(jiān)測設(shè)備故障診斷技術(shù)是基于多種學科產(chǎn)生的新型診斷技術(shù)，涉及的內(nèi)容有監(jiān)測設(shè)備技術(shù)原理、旋轉(zhuǎn)機械振動規(guī)律、旋轉(zhuǎn)機械信號特征等等，將此類技術(shù)應(yīng)用在大型軋鋼機械的診斷中可以有效提升診斷準確性，將故障消除在萌芽中，為軋鋼廠的安全運轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。本文主要分析基于振動監(jiān)測的設(shè)備故障診斷技術(shù)在大型軋鋼機械上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測;設(shè)備故障診斷技術(shù);軋鋼

軋鋼機械是一種旋轉(zhuǎn)機械，直接影響著軋鋼廠的工作效率，對于軋鋼機械而言，轉(zhuǎn)軸組件屬于其中的核心，是由聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸、滾動軸承、齒輪傳動件有機組成，經(jīng)過長期的運行，旋轉(zhuǎn)機械往往會出現(xiàn)異常振動，只要掌握其規(guī)律就可以準確的尋找出設(shè)備故障類型。因此，在軋鋼廠中，技術(shù)人員需要科學的應(yīng)用振動分析技術(shù)，掌握軋機的運行情況，及時將故障消除在萌芽中，這樣才能夠保障軋鋼廠的安全運轉(zhuǎn)。

1?.信號的識別和獲取方式

機械設(shè)備在運行過程中，必然會出現(xiàn)振動，其振動信號中蘊含著豐富的信息，如果設(shè)備出現(xiàn)故障或者發(fā)生異常，振動信號也會產(chǎn)生變化，不同原因、不同性質(zhì)、不同類型的故障引起的振動特征是不同的，表現(xiàn)出來的相位差別、幅值大小、能量分布、波形形狀、頻率成分也不同。振動信號會受到系統(tǒng)特性與故障類型的影響，但是，在多數(shù)情況下，故障類型并不會與振動特征一一對應(yīng)，為了提升診斷的準確性，必須要采用科學的設(shè)備診斷技術(shù)。

軋鋼機械的轉(zhuǎn)速不恒定，功率也會出現(xiàn)周期性的波動，因此，其故障類型也是多種多樣的，檢測點、檢測設(shè)備、點檢時間、點檢方式對于診斷準確性有重要的影響，考慮到這一因素，在進行檢測時，需要考慮到幾個注意事項：

第一，測量需要選擇同一個測量點，否則測量結(jié)果會受到傳遞函數(shù)與激振源的影響，致使測量結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差;

第二，在測量時，需要保障參數(shù)的一致性，一般情況下，頻率超過1000Hz的振動需要應(yīng)用加速度作為測量參數(shù)，100～1000Hz的診斷需要應(yīng)用速度作為測量參數(shù)，10～100Hz的振動采用位移作為測量參數(shù);

第三，在進行測量時，需要保證機器工況的一致性;

第四，使用的測量方式與儀器類型是相同的。

2.?大型軋鋼機械的設(shè)備故障類型與診斷方式

根據(jù)振動性質(zhì)與轉(zhuǎn)子類型的不同，大型軋鋼機械設(shè)備故障包括轉(zhuǎn)子不對中、轉(zhuǎn)子與定子摩擦、滾動軸承故障、轉(zhuǎn)子不平衡等類型。

2.1?轉(zhuǎn)子不對中的診斷方式

轉(zhuǎn)子不對中有角度不對中、平行不對中、綜合不對中三種類型，引起轉(zhuǎn)子不對中的原因有地基變形、軸承支座變形、轉(zhuǎn)子與制作安裝有誤、熱不對中等等，如果出現(xiàn)該種問題，會出現(xiàn)附加彎矩。在相位特征上，如果為角度不對中，那么聯(lián)軸器兩端軸向振動相位差為180°，徑向相位無差異;如果為平行不對中，那么轉(zhuǎn)子兩端徑向振動相位差為180°。在振動頻率上，角度不對中即同頻振動突出;平行不對中會引起兩倍轉(zhuǎn)頻。

2.2?轉(zhuǎn)子與定子摩擦的診斷方式

轉(zhuǎn)子與定子摩擦大多屬于徑向摩擦，頻帶范圍寬，除了基頻之外，還會表現(xiàn)出1/2、1/3、2倍與3倍諧波成分，存在削波的問題。在部分特殊狀態(tài)下，還會引發(fā)固有頻率振動。

2.3?滾動軸承故障的診斷方式

滾動軸承主要由滾動體、內(nèi)圈、外圈、保持架組成，在進行振動診斷時，需要采用頻率分析法，從理論上而言，采用頻率分析法能夠分析出是否存在故障，也能夠判別出損壞元件的類型。研究顯示，滾動軸承振動因素與安裝是息息相關(guān)的，如果軸承裝歪、軸承過緊、軸承過松、旋轉(zhuǎn)軸系彎曲，都會導致滾動軸承發(fā)生故障。

2.4?轉(zhuǎn)子不平衡的診斷方式

轉(zhuǎn)子不平衡是最為常見的故障類型，配合松動、安裝不良、加工誤差、軸彎曲變形都是引起轉(zhuǎn)子不平衡的重要誘因，不平衡振動對于轉(zhuǎn)速的診斷是非常準確的，轉(zhuǎn)子不平衡會表現(xiàn)出這樣的振動特征：

在頻率上，會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子基頻;在相位上，垂直方向與水平方向的振動幅度會超過90°;柔性轉(zhuǎn)子的振幅會呈現(xiàn)出先增大，后減小的趨勢，剛性轉(zhuǎn)子振幅會表現(xiàn)出增大的趨勢。

2.5?基座與裝配松動的診斷方式

只要存在松動，振動就會出現(xiàn)非線性的表現(xiàn)，其中，由于地腳松動引起的振動是最為顯著的，由于零件配合松動引起的振動不明顯。在頻率上，基頻奇數(shù)倍會突出，頻譜結(jié)果呈現(xiàn)為梳狀;在振幅上，松動導致的振動會逐漸增大，但是與轉(zhuǎn)速之間無顯著關(guān)系。

2.6?感應(yīng)電機振動故障的診斷方式

電動機是旋轉(zhuǎn)機械，如果出現(xiàn)故障，會表現(xiàn)出轉(zhuǎn)子不對中、轉(zhuǎn)子松動、轉(zhuǎn)子不平衡、摩擦的故障，感應(yīng)電機振動故障與涉及電氣故障與機械故障兩個內(nèi)容，電壓不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)子與定子間隙不均勻、匝間短路也會導致電機的運行出現(xiàn)異常，如果在運動過程中，電動機突然斷電，那么就說明其故障類型屬于電氣故障，否則就是機械故障。

2.7?齒輪機構(gòu)振動故障的診斷方式

齒輪的運行狀態(tài)影響著機組運行的穩(wěn)定性，在齒輪箱之中，由于齒輪自身導致的故障是最常見的，齒輪損傷的類型有斷齒、齒面磨損、齒面疲勞、齒面劃痕等等，假設(shè)齒輪剛度是無限大的，齒輪在運動時不會出現(xiàn)振動，但是，在安裝問題、制造問題等因素的影響下，即使是新齒輪，在運動過程中也會發(fā)生振動。如果齒輪發(fā)生故障，在固有頻率與嚙合頻率上會出現(xiàn)一簇邊頻。

3.?結(jié)語

振動監(jiān)測設(shè)備故障診斷技術(shù)是基于多種學科產(chǎn)生的新型診斷技術(shù)，其中涉及的內(nèi)容有監(jiān)測設(shè)備技術(shù)原理、旋轉(zhuǎn)機械振動規(guī)律、旋轉(zhuǎn)機械信號特征等等，將該種技術(shù)應(yīng)用在大型軋鋼機械設(shè)備的診斷上可以取得理想的效果。采用該種技術(shù)，能夠同時測定統(tǒng)計域、相關(guān)域、頻域、時域等，也有著理想的分析能力與預(yù)測能力，這種技術(shù)的推動既能夠提升診斷準確性，減小工作人員的壓力，也可以取得理想的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]陳會蓮，谷明月，池丹丹，喬艷萍.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)在數(shù)控機床機械故障診斷中的應(yīng)用[J].?噪聲與振動控制.2010（01）.

[2]梁毅，陳功福，孫繼.數(shù)控機床機械故障診斷及處理[J].制造技術(shù)與機床.2008（12）.

[3]軒華，曹穎.軋鋼切斷階段動態(tài)HFS調(diào)度模型和LR算法研究[J].鄭州大學學報（理學版）.?2012（01）.