對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷研究

薛靜

摘 要：目前在我國(guó)，針對(duì)軋鋼機(jī)械震動(dòng)故障檢測(cè)最常采用的方法是通過檢測(cè)裝置和安裝監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)震動(dòng)的振幅和頻率進(jìn)行檢測(cè)，通過分析檢測(cè)結(jié)果查找出相應(yīng)位置的軋鋼機(jī)械震動(dòng)故障。在具體的振動(dòng)故障檢測(cè)過程中要做好數(shù)據(jù)收集和記錄工作，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷故障類型，運(yùn)用新的技術(shù)以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度，保障軋鋼機(jī)械的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：軋鋼；機(jī)械振動(dòng)；故障診斷

軋鋼機(jī)械因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)強(qiáng)度特別大，造成的震動(dòng)也比較強(qiáng)烈，所以經(jīng)常發(fā)生故障導(dǎo)致生產(chǎn)停止，并隨故障次數(shù)的增多而嚴(yán)重?fù)p害機(jī)械的壽命，還會(huì)對(duì)軋鋼成品的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。目前隨著科技的進(jìn)步對(duì)于軋鋼機(jī)械故障的診斷研究取得了一定的成果，并隨著技術(shù)的改進(jìn)發(fā)生故障的幾率在不斷的降低。

1 判斷軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的標(biāo)準(zhǔn)

目前主要的判斷標(biāo)準(zhǔn)有3種，即故障類比評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)、故障定量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)以及故障相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)。但是在實(shí)際操作中機(jī)械震動(dòng)故障的發(fā)生原因有很多方面，一般來說影響軋鋼機(jī)械故障判斷的主要原因如下：（1）機(jī)械工況變化；（2）機(jī)械實(shí)際的運(yùn)行速度；（3）振動(dòng)故障的類型；（4）故障檢測(cè)傳感器安裝位置。綜上所述，構(gòu)建具有故障診斷的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是困難的。因此在進(jìn)行機(jī)械故障診斷過程中不僅需要使用一些量化標(biāo)準(zhǔn)，而且還需要加入相對(duì)指標(biāo)的判斷。具體地說就是使用相同的故障檢測(cè)方法在相同的狀態(tài)下分別對(duì)同一位置進(jìn)行測(cè)試，并以正常條件下機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)作為對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，通過分析數(shù)據(jù)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)來判斷是否會(huì)出現(xiàn)故障和故障可能發(fā)生的嚴(yán)重程度。

2 采集數(shù)據(jù)

在實(shí)際的運(yùn)行中，軋鋼機(jī)械振動(dòng)的位置一般是在兩個(gè)或多個(gè)齒輪的嚙合處，或者是在軸承上。機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和負(fù)載的變化都會(huì)在機(jī)械振動(dòng)中傳遞，在軋鋼機(jī)械生產(chǎn)中會(huì)有多種干擾信號(hào)的產(chǎn)生。因此，在軋鋼機(jī)械震動(dòng)故障的數(shù)據(jù)采集工作中，如何準(zhǔn)確地排除不同噪音的干擾變的極為重要。這就給振動(dòng)故障的檢測(cè)工作增加了難度，不僅需要從業(yè)人員具有較高的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，還要求檢測(cè)人員具有多年的工作經(jīng)驗(yàn)和精確的判斷能力。然后，在進(jìn)行軋鋼機(jī)械振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集工作時(shí)，要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)嚴(yán)格記錄，精確計(jì)算，科學(xué)分析，避免誤差的產(chǎn)生，認(rèn)真找出各個(gè)不同狀態(tài)下的故障類型，準(zhǔn)確的找出機(jī)械振動(dòng)故障的產(chǎn)生位置、故障類型和故障嚴(yán)重程度等。

對(duì)不同的震動(dòng)故障進(jìn)行比較判斷時(shí)，主要可以從以下兩個(gè)方面入手。首先，對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)域性，數(shù)據(jù)的峰值和平均值進(jìn)行分析。其次，從數(shù)據(jù)頻域的觀點(diǎn)來看，主要是對(duì)頻域特性進(jìn)行分析，包括兩個(gè)方面：其一是軸故障齒輪的改變和咬合的頻率數(shù)據(jù)，其二是均方頻率，中心頻率的特性。而在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)常采用FFT算法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。振動(dòng)機(jī)械故障判斷需要從這些測(cè)定數(shù)據(jù)入手進(jìn)行分析，不利數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致準(zhǔn)確性的判斷，分析結(jié)果也就失去了指導(dǎo)意義。因此，只有利用檢測(cè)者的經(jīng)驗(yàn)和判斷力盡可能的消除噪音的影響，才有可能獲得相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3 軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的特征數(shù)據(jù)

通過在軋鋼機(jī)械上安裝傳感器對(duì)機(jī)械針進(jìn)行記錄，可以實(shí)現(xiàn)故障的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和在線分析。較為常用的傳感器有位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。其中，所述頻帶使用不同的振動(dòng)，使用各自的傳感器安裝在測(cè)試部分。例如，為了獲得軸承部分的機(jī)械振動(dòng)特性，就要在軸承上安裝加速傳感器。上述方法導(dǎo)致在實(shí)際操作中在做數(shù)據(jù)收集工作時(shí)效果并不令人滿意，主要的原因是加速度傳感器的頻率范圍寬，要想較為全面的識(shí)別和記錄頻率范圍是很困難的，尤其機(jī)械在持續(xù)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，低頻振動(dòng)的信息更難被傳感器所記錄。位移傳感器可能克服這方面的問題，可以較為準(zhǔn)確的獲得低頻振動(dòng)的信息，因此位移傳感器被較為廣泛的應(yīng)用，測(cè)量結(jié)果也更加的準(zhǔn)確。

4 斷層特征資料分析及處理

（1）振動(dòng)故障在線檢測(cè)的滾動(dòng)機(jī)械，特別是鋼軋鋼機(jī)繼續(xù)當(dāng)?shù)退龠\(yùn)行在很長(zhǎng)一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以得到加速度傳感器和位移傳感器代替，能有一個(gè)更好的感知的低頻振動(dòng)，測(cè)量效果會(huì)更好。

（2）對(duì)軋制機(jī)械振動(dòng)特性分析具有十分重要的意義，首先，對(duì)軸承磨損動(dòng)態(tài)的把握能力，我們知道作為一個(gè)失敗的最常見的形式，將導(dǎo)致徑向間隙的變化，以及變化的傳感器之間的間隙電壓。加速度傳感器不能準(zhǔn)確區(qū)分這種電壓變化范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸和探針的檢測(cè)之間的間隙變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以在圓度變化作用下軸承磨損，故障判斷的有效實(shí)施。但因?yàn)橛刑厥馇闆r的個(gè)人影響振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸的存在，所以在間隙電壓的變化作為判斷依據(jù)，通常采取的是平均間隙。第二，軸承的轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)觀察。所謂的故障頻率的特征頻率，由于故障信號(hào)分析是隨機(jī)選擇的，所以不可能通過頻率理論計(jì)算完全相同。在這種情況下，我們通常選擇的最大變化幅度在一定時(shí)間內(nèi)的特征頻率的限制幅度。電渦流傳感器的安裝，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集渠道不同，軸承的振動(dòng)將顯示一個(gè)好的周期性特征，特征頻率是基于觀測(cè)和計(jì)算的速度會(huì)更準(zhǔn)確的。第三，對(duì)振動(dòng)頻率特性的分析和研究。根據(jù)強(qiáng)度和相位的振動(dòng)一般是不同的，齒輪，軸承，振動(dòng)頻率較低，在振動(dòng)的特點(diǎn)，他們有自己的特點(diǎn)，同一時(shí)間，這就要求我們不僅對(duì)加速度傳感器的安裝，但也與組合使用的位移傳感器，擴(kuò)展的頻率范圍，可以收集，為軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障查找的數(shù)據(jù)支持，分析和解決。明確具體的實(shí)施中存在的問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及時(shí)治療，保障生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所示，軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷工作是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作，同時(shí)也是一項(xiàng)技術(shù)含量較高、對(duì)操作人員要求較高的工作。僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)的判斷是無法達(dá)到要求的精確度和準(zhǔn)確性，而同樣只依靠技術(shù)也無法找到故障的根源。因此，必須把技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，形成軋鋼機(jī)械振動(dòng)診斷的體制，加強(qiáng)管理，多培養(yǎng)創(chuàng)新型和實(shí)踐性的技術(shù)人才，以確保安全生產(chǎn)的同時(shí)，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

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