軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的分析及診斷

周 勇

山東國舜建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250300

一、軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)

在充分利用各種先進(jìn)設(shè)備、技術(shù)對(duì)軋鋼機(jī)械的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測的情況下,對(duì)當(dāng)前軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷情況進(jìn)行全面分析來看,比較常用的判斷標(biāo)準(zhǔn)主要有如下三種：一是故障類比評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；二是故障定量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；三是故障相對(duì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),在保證軋鋼機(jī)械振動(dòng)穩(wěn)定性、可靠性等方面有著極大作用。在受到環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)條件等多種因素影響的情況下,軋鋼機(jī)械可能出現(xiàn)各種振動(dòng)故障,因此,想要準(zhǔn)確進(jìn)行各種物理現(xiàn)象的評(píng)判有著比較大的難度。

目前,軋鋼機(jī)械的工作狀態(tài)、軸承種類、實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度、故障檢測傳感器的安裝部位、振動(dòng)故障的類型等都會(huì)給故障判斷帶來不同程度的影響。所以想要制定出科學(xué)的故障診斷標(biāo)準(zhǔn),有著非常大的難度。在實(shí)踐過程中,振動(dòng)故障診斷標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)構(gòu)建,需要注重定量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用,還要有機(jī)結(jié)合相對(duì)判斷指標(biāo)等,才能在以時(shí)間軸為基準(zhǔn)的情況下,充分利用相同的測試方式、測試位置和工況定期測量等,獲取相關(guān)數(shù)據(jù),從而在對(duì)比與分析正常數(shù)值和測試數(shù)據(jù)等的基礎(chǔ)上,確定軋鋼機(jī)械的具體故障情況。根據(jù)實(shí)踐診斷情況來看,在線振動(dòng)監(jiān)測診斷系統(tǒng)的合理應(yīng)用,主要包括如下九個(gè)流程：一是檢測；二是確定被檢測對(duì)象和基準(zhǔn)頻率；三是選擇檢測內(nèi)容；四是明確檢測任務(wù)；五是現(xiàn)場進(jìn)行檢測；六是回收相關(guān)數(shù)據(jù)；七是查找和對(duì)比重要的數(shù)據(jù)信息,并形成其報(bào)告；八是檢查數(shù)據(jù),如果存在異常情況,則需要對(duì)其進(jìn)行可靠分析,才能制定出可行的解決措施和采用合適的技術(shù),如果沒有異常情況則需將報(bào)告存入檔案庫中；九是繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)對(duì)象的檢測,按照第四步繼續(xù)操作。

二、分析處理故障特征數(shù)據(jù)

對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的在線監(jiān)測可以通過傳感器來實(shí)現(xiàn)。比較常見的傳感器有位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器等,它們?cè)诓煌恼駝?dòng)頻率波段使用,使用時(shí)將相應(yīng)的傳感器安裝在待測試部分。比如要對(duì)軋鋼機(jī)械的軸承部分的振動(dòng)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,就必須首先將加速傳感器安裝在滾動(dòng)軸承位置。必須指出的是,在實(shí)際操作過程中采用上述方法采集數(shù)據(jù)的效果往往不夠理想,究其原因主要是加速傳感器產(chǎn)生的頻率范圍太廣,很難全面記錄和辨別軋鋼機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng),特別是機(jī)械在低速轉(zhuǎn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長的情況下,傳感器就更難對(duì)其產(chǎn)生的低頻振動(dòng)進(jìn)行捕捉?？茖W(xué)分析軋鋼機(jī)械的振動(dòng)特點(diǎn),具有非常重要的作用,主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.能夠動(dòng)態(tài)掌握軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)、磨損情況。眾所周知,磨損會(huì)改變徑向間隙,從而導(dǎo)致傳感器縫隙間的電壓發(fā)生改變,它是一種最為常見的失效方式。加速度傳感器很難對(duì)這種磨損導(dǎo)致的變化進(jìn)行分辨。動(dòng)態(tài)的對(duì)檢測探頭和轉(zhuǎn)軸間空隙內(nèi)電壓的變化情況進(jìn)行監(jiān)測,可以獲取在磨損作用下軸承圓度的變化情況,有利于故障判斷的準(zhǔn)確性和有效性。對(duì)于一部分表面帶毛刺的軸具,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采用適當(dāng)?shù)倪^濾技術(shù)對(duì)干擾進(jìn)行有效排除。

在特殊情況下個(gè)別沖擊會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸晃動(dòng)而導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)的波動(dòng),所以一般將間隙電壓的平均值作判斷的依據(jù)。

2.動(dòng)態(tài)觀測軸承轉(zhuǎn)速。特征頻率本質(zhì)上就是故障頻率,由于用來分析的故障信號(hào)是隨機(jī)的,不可能和理論頻率完全吻合。這種情況下我們需要對(duì)特征頻率進(jìn)行限制,一般把選定時(shí)間段內(nèi)的最大振幅作為限制的標(biāo)準(zhǔn)。如果在對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量的過程中有較大誤差出現(xiàn),那么就很難準(zhǔn)確的將故障的特征頻率測出來,再加上在此期間轉(zhuǎn)速突然發(fā)生變化的話,那情況將變得更壞。安裝渦流傳感器,可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行不同通道的數(shù)據(jù)采集,并能保證頻率計(jì)算的準(zhǔn)確性。另一方面,因?yàn)橛辛巳斯さ膮⑴c,在利用渦流傳感器進(jìn)行測試的過程中,軸承振動(dòng)的周期性可以得到很好的保證,所以以此為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)速計(jì)算和特征頻率觀測就更趨正確。

3.研究振動(dòng)特征頻率。如果對(duì)輸出徑與輸入徑振動(dòng)情況的測量能夠同時(shí)進(jìn)行,就能夠根據(jù)具體的振動(dòng)相位和強(qiáng)弱進(jìn)行處理。一般地,齒輪的振動(dòng)頻率低于軸承的振動(dòng)頻率,且振動(dòng)特點(diǎn)各異。軸承振動(dòng)的穩(wěn)定性不如齒輪,而齒輪的振動(dòng)形式又不如軸承豐富。這就要求我們把加速傳感器和位移傳感器很好的結(jié)合起來使用,這樣才能不斷拓寬頻率收集的范圍,使得振動(dòng)故障的發(fā)現(xiàn)更加及時(shí)、數(shù)據(jù)分析更加準(zhǔn)確、解決問題更加快捷。

三、軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的數(shù)據(jù)采集

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中,需要對(duì)實(shí)際軋鋼機(jī)械運(yùn)行的情況進(jìn)行密切的關(guān)注,數(shù)據(jù)采集的越長就證明越好。由于考慮到軋鋼機(jī)械工作的轉(zhuǎn)速等,從而造成加大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的問題,因此最好定原始數(shù)據(jù)的采集長度為2048點(diǎn)。因?yàn)樗|發(fā)的鍵相信號(hào),和數(shù)據(jù)的采集有著非常密切的關(guān)系,而鍵相信號(hào)又分為兩種,一種為人工,另外一種則為自動(dòng),其在應(yīng)用的情況上存在較大的區(qū)別。在有轉(zhuǎn)速的軸上,主要應(yīng)用的是總動(dòng)鍵,多數(shù)情況下采取的采樣方法是整周期。而不能在轉(zhuǎn)速的設(shè)備上進(jìn)行安裝,則要對(duì)人工鍵相進(jìn)行適應(yīng),具體方式是按照設(shè)備的轉(zhuǎn)速,人工對(duì)每塊振動(dòng)采集板的采樣頻率進(jìn)行設(shè)置,在確保數(shù)據(jù)一樣長度下,所需要的數(shù)據(jù),也就是發(fā)生故障頻率的數(shù)據(jù),會(huì)按照采樣頻率的改變而有所變化。所采集到的數(shù)據(jù)在一般的情況下,都會(huì)在固定的數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ),數(shù)據(jù)庫的種類分的種類有很多,主要有一周數(shù)據(jù)等。而原始數(shù)據(jù)則是這其中最重要的,因?yàn)榈谝淮卧O(shè)備啟動(dòng)的原始數(shù)據(jù),就在這其中存儲(chǔ)著,而在診斷故障時(shí),可以將這些數(shù)據(jù)作為一個(gè)重要的參考標(biāo)準(zhǔn),對(duì)是否能夠準(zhǔn)確的診斷故障的結(jié)果有著極大的影響。

四、分析故障特征數(shù)據(jù)的處理

4.1 分析軋鋼機(jī)械軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)的處理 作為診斷軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的重要數(shù)據(jù),軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)在對(duì)故障的分析上也有著非常重要的作用。在對(duì)軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中,一般情況下需要將加速度傳感器,安裝在被測量的設(shè)備上。在這樣的一個(gè)過程中,經(jīng)常會(huì)有采集信號(hào)結(jié)果不是非常精確的情況發(fā)生,主要產(chǎn)生的因素和減速機(jī)振動(dòng)頻率有著較寬的范圍是密不可分的。在這樣的一個(gè)情況下,對(duì)于加速傳感器,一般是采用移傳感器來代替的,以此讓數(shù)據(jù)的采集更具有準(zhǔn)確性。

4.2 對(duì)軋鋼機(jī)械的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別 一般情況下軋鋼機(jī)械的工作狀態(tài)分為三種,而軋鋼機(jī)械的振動(dòng)效應(yīng)在其空載狀態(tài)中,是效應(yīng)最不強(qiáng)的一個(gè),但振動(dòng)效應(yīng)會(huì)在狀態(tài)比較穩(wěn)定的時(shí)候,有一定程度上的增加。采集和分析軋鋼機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí),能夠?qū)崟r(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測其工作的狀態(tài)。同時(shí),在波形的中央位置上,將沖擊期間采集到的數(shù)據(jù)放在其中,以便讓讓數(shù)據(jù)更具有準(zhǔn)確性,同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的完整性。

結(jié)語

軋鋼機(jī)械設(shè)備屬于重型設(shè)備,對(duì)其的移動(dòng)、操作都是非常困難的,因此要高度重視日常的檢修工作,對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備振動(dòng)故障的有效診斷與分析,是軋鋼機(jī)械設(shè)備科學(xué)、合理的重要手段,是延長設(shè)備使用壽命、改進(jìn)設(shè)備使用效果的重要手段。本文在分析軋鋼機(jī)械設(shè)備振動(dòng)故障特征的基礎(chǔ)上,對(duì)振動(dòng)故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)以及振動(dòng)故障的診斷流程等進(jìn)行了深入探討,目的是改進(jìn)軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能,保證設(shè)備的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。