軋鋼機械振動故障的診斷研究

馮亮 丁莉

摘 要：軋鋼機械的振動故障對軋鋼機械的正常安全運轉有著基礎性的影響。在實際的工作中，現(xiàn)在較為普遍的故障診斷方法通常是在軋鋼機械設備中安置檢測和監(jiān)控系統(tǒng)，通過及時發(fā)現(xiàn)和定位振動頻率及幅度來判斷振動故障所在，并通過振動數(shù)據(jù)的采集、頻譜的分析來發(fā)現(xiàn)軋鋼機械振動故障的規(guī)律，制定一系列對應的判斷標準，從而指導軋鋼機械的安全生產(chǎn)。

關鍵詞：軋鋼機械；振動故障；故障診斷

1 前言

軋鋼機械是軋鋼廠中至關重要的機械設備，是一種大型的旋轉機械。人們在長期的實踐與觀察中發(fā)現(xiàn)，軋鋼機械在發(fā)生故障之前會有異常的振動表現(xiàn)出來。因此，為了及時發(fā)現(xiàn)軋鋼機械的運行故障先兆，避免意外事故的發(fā)生，需要對軋鋼機械的重點部位，如旋轉軸、齒輪傳動件、聯(lián)軸器、滑動和滾動軸承等進行動態(tài)振動監(jiān)測和故障診斷，以便準確地掌握故障發(fā)生的原因，從而更好地維護和檢修軋鋼機械設備，提高軋鋼機械設備的使用率，確保軋鋼機械安全、可靠運行。

2 軋鋼機械的振動特征重要意義

2.1 能夠對軸承的磨損情況進行動態(tài)的掌握

我們知道磨損作為一種最常見的失效形式，會造成徑向間隙的改變，進而改變傳感器縫隙之間的電壓。加速度傳感器不能準確的分辨出這種變化，進行轉軸與檢測探頭之間空隙內(nèi)電壓變化的動態(tài)監(jiān)測，能夠得到軸承在磨損作用下圓度的變化情況，實現(xiàn)故障的有效判斷。一些轉軸具有帶毛刺的表面，系統(tǒng)會相應的進行濾波技術的應用，排除干擾。由于存在個別的沖擊給轉軸帶來晃動的特殊情況存在，所以在把間隙電壓變化作為判斷依據(jù)時，通常采取的是間隙的平均值。

2.2 對軸承轉速進行動態(tài)觀測

所謂的特征頻率實際上就是故障的頻率，因為進行分析的故障信號是隨機選用的，所以不可能與通過理論計算出來的頻率完全相同。針對這個情況，我們一般會選取一定時間內(nèi)振幅變化的最大值作為幅值來對特征頻率進行限制。一旦測量轉速的時候出現(xiàn)較大的誤差，故障特征頻率就很難被測量出來，如果期間轉速發(fā)生變化的話情況會更糟。渦流傳感器的安裝，能夠實現(xiàn)同時進行不同通道的數(shù)據(jù)收集工作，并且進行準確的頻率計算，與此同時，渦流傳感器測試由于人工操作的加入，軸承的振動會表現(xiàn)出良好的周期性特征，在此基礎上進行的特征頻率的觀測以及轉速的計算都會更加的準確。

3 軋鋼機械振動故障的判斷標準

一般來說，進行振動故障的評判可以采用進行類比、判斷故障定量以及相對故障判斷三種方式來進行，振動故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，單單依靠物理現(xiàn)象來進行準確判斷的難度是比較大的。實際經(jīng)驗表明，軸承種類、工作狀態(tài)、實際轉速、故障類型、檢測裝置的位置等眾多的差異都會對軋鋼機器的振動故障產(chǎn)生影響，所以，要構建出一種適應性更好、更科學的診斷故障的標準是非常復雜的，要求我們在傳統(tǒng)標準的基礎上，進行相對指標的判段。簡單的說，就是在一定的時間段內(nèi)，對處在相同位置、工作方式以及工作情況下的軋鋼機械進行定量測試，在將測量結果與正常工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進行分析和比較，在此基礎上進行振動故障存在與否以及嚴重程度的判斷。

4 軋鋼機械振動故障的特征數(shù)據(jù)

軋鋼機械工作中，通常在齒輪和軸承的連接部位最容易產(chǎn)生振動，振動信號會通過各種方式進行傳播，但是在傳遞的過程中，工作狀態(tài)的突然轉變、轉速以及負荷的改變都會對傳遞結果產(chǎn)生影響。所以，要進行振動情況的分析和數(shù)據(jù)的采集時，首先要對復雜的信號進行噪音的排除，即使是對系統(tǒng)較為熟悉的專業(yè)技師，如果沒有長時間的振動故障處理經(jīng)驗也很難完成任務。要完成對軋鋼機械振動故障的判斷以及分析，就一定要進行常規(guī)頻譜的采集和處理，與此同時，對于造成軋鋼機械振動故障的相關數(shù)據(jù)也要進行準確的計算和分析，只有這樣，才能找出不同的振動故障之間的差別和聯(lián)系。

進行不同振動故障的數(shù)據(jù)分析工作，可以分別從頻域和時域兩個角度出發(fā)。第一，從時域角度開展分析，重要的特征數(shù)據(jù)包括峰值、平均值以及歪度等等。第二，從頻域的角度出發(fā)，特征數(shù)據(jù)主要包含兩個部分，首先，出現(xiàn)振動故障的齒輪在軸頻以及咬合頻率方面的數(shù)據(jù)變化，其次，在進行頻譜統(tǒng)計的時候，中心、均方以及方根頻率等都是重要的統(tǒng)計特征?？梢栽谙嚓P數(shù)學計算辦法的幫助下完成以上這些特征數(shù)據(jù)的分析工作。軋鋼機械振動故障的特征數(shù)據(jù)對于振動故障的判斷至關重要，在數(shù)據(jù)采集的過程中，一定要通過有效地辦法排除噪聲的干擾，提取到最多的振動特征數(shù)據(jù)，擁有了這些數(shù)據(jù)才能進行不同狀態(tài)下的對比研究，才能發(fā)現(xiàn)振動故障產(chǎn)生的根本原因。

5 故障特征數(shù)據(jù)的分析處理

要在線測試軋鋼機械的振動故障，一定要將進行測量的傳感器安裝在被測試的部分，比較常見的有速度、位移以及加速度傳感器，分別用來進行振動頻率中高、中、低波段的測量。要獲得軋鋼機械軸承部分的振動特征資料，首先要在齒輪和滾動軸承上面進行加速傳感器的安裝工作，但是在實際的振動特征收集過程中，效果卻往往不是十分理想，分析其原因，可能是因為加速器振動產(chǎn)生的頻率具有非常廣的范圍，特別是軋鋼機器在較長時間內(nèi)持續(xù)進行低速運轉的時候，對于產(chǎn)生的低頻振動，傳感器很難進行靈敏的辨別和記錄，這個時候可以把加速傳感器換成位移傳感器，能夠對低頻振動有更好的感知，會達到更好的測量效果。

6 結論

總之，對機械振動故障的判斷是比較復雜的一項工作，僅靠傳統(tǒng)手段很難達到科學、準確的目的，其判斷結果也會缺乏指導性。必須采用現(xiàn)代手段與傳統(tǒng)手段相結合的方式，第一時間把導致振動故障產(chǎn)生的根本原因找出來。查找軋鋼機械振動故障原因首先要采集機械振動的機械數(shù)據(jù)，并在此基礎上進行認真的研究和分析，從而歸納出一整套行之有效的故障診斷體系，并運用到工作在不同狀態(tài)下的軋鋼機械振動故障分析中。

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