振動監(jiān)測在軋鋼機器障礙中的運用

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本文作者：蔣運濤、白曉東 單位：本鋼板材股份有限公司特鋼廠

由不同原因和不同部位而產生的故障，這些故障產生的振動反映了不同的特征，或者頻率成分變化，相位差別、波形形狀和能量分布狀況等。通過檢測振動信號，我們發(fā)現振動性質和特征不僅與故障有關，還與系統的固有屬性有關，比如同一故障發(fā)生在不同部位，故障激勵傳遞通道不同，這樣就導致其振動特征和響應會有不同，這樣我們可以建立不同的響應算法，最后能得到較準確地判斷故障位置。

軋鋼機械的常見故障及其診斷方法

旋轉機械常見的故障,根據轉子式和振動性質的不同,可以分為:轉子不平衡、轉子不對,基部或組裝松散、轉子和定子摩擦,感應電機振動、滾動軸承故障，齒輪機構的振動等等。

旋轉機械中最常見的故障就是不平衡。不平衡產生的原因是多方面的，如安裝偏心度差，這樣造成與寬松的軸裝配松動。往往松動常和不平衡會一起產生，這種數學關系表現為非線性的振動特征。地腳松動引起的振動，在這個方向特征很明顯，一般是垂直方向的振動強烈，其他方向不明顯。如果是零件配合松動，那么這樣引起的振動，表現在方向上的特征并不明顯。

電動機是一種典型的旋轉機械，在機械故障的表現方面具有旋轉機械的共同特點，如存在轉子不平衡，轉子不對中、松動、摩擦等故障類型。電機的振動故障特點包括機械和電氣兩方面，機械方面的振動故障，例如轉子與定子間磁隙不均勻導致電機的異常振動，電壓不穩(wěn)定或者匝短路等也會造成電機的振動異常。電氣方面的振動故障表現為：當突然給電機斷電，振動立即停止，通過這一點，我們可以判斷存在電氣方面的故障，當突然給電機斷電，振動不會立即停止，則屬于機械故障。

滾動軸承旋轉機械轉子系統包括外圈、內圈，保持架等組件。對滾動軸承振動診斷的分析方法是：滾動軸承的每個部件都有它自己的故障特征頻率。滾動軸承的故障特征頻率(簡化計算)為：內圈通過頻率F=0.6Z-Fr，外圈通過頻率F=0.4Z•Fr，保持架通過頻率F：0.4Fr，其中z為滾動體個數，n為軸承內圈回轉頻率。

齒輪是軋鋼機械重要的組成部分，它的運行狀態(tài)直接影響軋鋼機組的正常工作。根據統計抽樣結果表明，齒輪損壞的概率：齒面磨損、齒根斷裂分別占41%和31%。先看看嚙合頻率和振幅波動；二是看嚙合頻率諧波分布；三是看變頻，齒輪故障使的振動能量增加，邊緣頻率、幅度也增加，在齒輪箱的各種配件中，失敗的比率60%，可見在各部分的比例最大的是齒輪故障，由于負載波動幅度調制而產生的旋轉速度波動。通過振動診斷判別齒輪狀態(tài)，最有效的方法是分析齒輪振動功率譜的變化，其次分析倒頻譜。

實例診斷分析

現對軋機振動狀態(tài)的檢測主要基于振動傳感器，數據采集，軟件等現有設備，以連軋廠為例，應用振動故障診斷技術對其進行了全面的分析和診斷。

6個月后的振動指數并沒有顯著增加，表明振動系列和能量無變化，小部分破碎的齒振動上的指標不敏感，這也說明了設備狀態(tài)良好。時域波形可以明顯看到波動包括周期性沖擊，圖譜波形突然上升和突然衰減，很可能突然產生故障。通過計算65.6ms的休克期，頻率為15.244hz，電機的速度是914r/s，變頻15.244hz?？梢?，輸入軸（軸）的旋轉頻率和齒輪旋轉頻率的十分吻合。它可以判斷故障發(fā)生在輸入軸，并初步判斷輸入軸齒輪齒面損壞的可能。在自相關圖上可以看到圖形融合異常，在圖形一個節(jié)點處往往偏離，它可以得出的信號存在差異。在這個沖擊周期的時間內，時域脈沖在相關域判定被確認。發(fā)現在振動信號坡度達到4.013，遠遠超出正常范圍。正常軋制過程，載荷波動會造成坡度略超過標準，坡度4.013的情況可能是齒輪齒面損壞。

從以上的分析可以確定該故障影響軋機的原因可能確定是軸承故障，此故障最有可能發(fā)生齒輪斷裂或失效。基于振動監(jiān)測和故障診斷技術，它是建立在多學科基礎上的綜合新技術，是基于大量的數據監(jiān)測，分析數據并進行數據統計基礎上形成的數學模型，涉及旋轉機械的振動，運用檢測設備的工作原理是應用振動信號的分析方法以及旋轉機械故障信號的判斷方法。出現設備故障應早發(fā)現，早治療，避免進一步惡化。軋鋼設備故障的檢測是一個復雜的項目，利用振動監(jiān)測故障，一方面可以減少誤差，同時也降低了工人的勞動強度，為企業(yè)創(chuàng)造了經濟效益，值得我們繼續(xù)推廣應用。