鋼鐵冶煉工業(yè)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)異常診斷

摘 要：在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用是非常普遍的，如果在使用的過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題，那么將給會(huì)生產(chǎn)造成很大的影響，所以要對(duì)機(jī)械設(shè)備有深刻的了解，以便于在出現(xiàn)故障時(shí)能夠得到及時(shí)的維修。本文對(duì)鋼鐵冶煉工業(yè)中機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的振動(dòng)異常進(jìn)行了分析，為故障的診斷打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備；振動(dòng)異常；診斷

中圖分類(lèi)號(hào)： TE91/978 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)，那么一定是設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)了隱藏的故障，是故障發(fā)生的前兆，對(duì)于這種現(xiàn)象要給予足夠的重視，發(fā)現(xiàn)異常振動(dòng)，就要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，將隱患提前消除。如果對(duì)于這種異常振動(dòng)不予理睬的話(huà)，那么等故障真正的發(fā)生時(shí)，將會(huì)為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響，影響到工藝質(zhì)量，嚴(yán)重的還會(huì)造成人身威脅。所以說(shuō)一定要將設(shè)備的異常振動(dòng)重視起來(lái)，根據(jù)振動(dòng)出現(xiàn)的不同位置，對(duì)原因進(jìn)行判斷，然后找到故障發(fā)生點(diǎn)，消除隱患，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

2 轉(zhuǎn)子不平衡

在機(jī)械設(shè)備中，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，那么在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生離心力的作用，它是以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度來(lái)決定的，所以說(shuō)反映在頻譜圖上的話(huà)，如果出現(xiàn)了幅值的變化，那么就是因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的不平衡造成的。但是如果是新啟動(dòng)的設(shè)備，出現(xiàn)了振動(dòng)的現(xiàn)象，如何能夠判斷出是不是由于不平衡導(dǎo)致的呢，那么就可以從以下方面來(lái)考慮：

2.1如果是剛性的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)振動(dòng)，那么就要考慮到是不是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到了臨界值。由此可以對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)量，然后和標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比即可得出結(jié)論。

2.2在對(duì)是否由不平衡引起的振動(dòng)問(wèn)題上，要對(duì)是否由基礎(chǔ)共振所引起的進(jìn)行區(qū)分，那么就需要作出相位分析才能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。如果在相位和頻率上都是一致的話(huà)，那么就是基礎(chǔ)共振。如果在旋轉(zhuǎn)的方向上各點(diǎn)的振幅有相位上的差速，在低速和高速時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的振幅如果比較相近的話(huà)，那么就可能是因?yàn)椴黄胶獾默F(xiàn)象導(dǎo)致的。

3轉(zhuǎn)子不對(duì)中轉(zhuǎn)子不對(duì)中是回轉(zhuǎn)機(jī)械又一常見(jiàn)的故障。用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)子時(shí)，不對(duì)中有兩種類(lèi)型：平行不對(duì)中和角度不對(duì)中。平行不對(duì)中時(shí)，兩側(cè)軸承徑向振動(dòng)相位差基本上為180度，而角度不對(duì)中則使兩側(cè)軸承軸向振動(dòng)相位差180。，徑向振動(dòng)卻是同相的。從頻率分析角度來(lái)看，剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對(duì)中易引起兩倍于轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)，并同時(shí)存在與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速頻率相同的同頻或多倍頻的振動(dòng)成分；角度不對(duì)中易引起同頻振動(dòng)及多倍頻振動(dòng)，撓性聯(lián)軸節(jié)一般是引起同煩振動(dòng)，并帶有兩倍與多倍頻的成分，而且軸向振動(dòng)也較明顯。不平衡與不對(duì)中在頻率分析上有相似之處，如何較好地判斷二者呢？一般的方法是先測(cè)量3個(gè)方向（垂直、水平、軸向）的振動(dòng)值，并進(jìn)行比較：若垂直和水平方向振動(dòng)大，則較多的應(yīng)考慮為不平衡；軸向振動(dòng)大，特別是當(dāng)軸向振動(dòng)值比水平或垂直方向振動(dòng)大1/2時(shí)，多數(shù)應(yīng)考慮為不對(duì)中。

4齒輪故障

4.1頻域診斷

頻域診斷就是從頻譜分析中識(shí)別齒輪的各種故障。齒輪在工作時(shí)是通過(guò)兩齒的相互接觸而傳遞動(dòng)力的。也就是說(shuō)，在齒面上承受傳動(dòng)力（載荷），這個(gè)力（載荷）隨著齒輪嚙合點(diǎn)位置的變化而變化，也隨著嚙合齒數(shù)的多少而改變。當(dāng)一個(gè)輪齒開(kāi)始進(jìn)入嚙合到下一個(gè)輪齒進(jìn)入嚙合，輪齒的受力情況就變化一次。如果我們把輪齒視為一彈簧，則隨著載荷的變化，此剛度也隨著而變化，且是周期性的變化。輪齒嚙合剛度的周期性變化引起齒輪的振動(dòng)，且無(wú)論齒輪處于正常狀態(tài)和異常狀態(tài)，這個(gè)振動(dòng)成分總是存在的。大部分齒輪的故障均會(huì)使振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生調(diào)制，其結(jié)果是在譜圖上出現(xiàn)邊頻帶。

4.2時(shí)域診斷

對(duì)于物體的振動(dòng)可用頻譜圖來(lái)描述，也可用波形圖來(lái)描述。因此，振動(dòng)的變化，不僅可用頻譜分析來(lái)識(shí)別，還可在時(shí)域中進(jìn)行分析。時(shí)域平均法就是一個(gè)有效的手段。在進(jìn)行時(shí)域平均法分析時(shí)，需要提取振動(dòng)加速度信號(hào)及轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的時(shí)標(biāo)信號(hào)以保證按特定的整周期截取信號(hào)（在齒輪信號(hào)中，一般都是取齒輪的旋轉(zhuǎn)周期），進(jìn)行時(shí)域平均的實(shí)質(zhì)是在所測(cè)取的信號(hào)中消除其他噪聲的干擾。

5滾動(dòng)軸承故障

軸承在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生一定的損傷，如果軸承內(nèi)部有損傷的話(huà)，那么不同的損傷所發(fā)出的振動(dòng)聲是不同的，由此我們可以通過(guò)對(duì)振動(dòng)聲的不同，利用特殊的測(cè)量?jī)x器來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。但是不同的軸承由于使用的部位不同，所承載的負(fù)荷不同都會(huì)有不同的測(cè)量數(shù)值，所以在使用這種測(cè)量?jī)x器之前，要對(duì)機(jī)器的使用狀況進(jìn)行數(shù)值的測(cè)量，為以后的測(cè)量提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，用振動(dòng)測(cè)試來(lái)檢測(cè)軸承故障有三種方法。

5.1fk～頻信號(hào)接收法

當(dāng)軸承的工作表明出現(xiàn)了壓痕或者是腐蝕現(xiàn)象時(shí)，那么在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生周期性的脈沖，但是這種脈沖一般的作用時(shí)間都比較短，并且形狀陡峭。表面上缺陷的不同所導(dǎo)致的脈沖頻率也是不同的，通過(guò)一定的計(jì)算方法可以得出結(jié)果。但是由于軸承元件因?yàn)楸砻娴膿p傷所產(chǎn)生的這種脈沖頻率一般都是比較低的，所以依靠聽(tīng)覺(jué)就可以進(jìn)行判斷，但是在對(duì)脈沖頻率進(jìn)行實(shí)際的監(jiān)聽(tīng)時(shí)，就容易受到外界環(huán)境的影響，尤其是設(shè)備中由流體動(dòng)力導(dǎo)致的噪聲干擾，對(duì)聽(tīng)覺(jué)會(huì)造成一定的影響。所以在目前的形勢(shì)下，使用這種方式來(lái)對(duì)滾動(dòng)軸承的故障進(jìn)行診斷已經(jīng)不常見(jiàn)了，只是在簡(jiǎn)單的設(shè)備中還有所應(yīng)用。

5.2諧振信號(hào)接收法

軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其自身的結(jié)構(gòu)很零部件都會(huì)有固定的振動(dòng)頻率，這些頻率都可以通過(guò)一定的儀器檢測(cè)出來(lái)。如果軸承出現(xiàn)了缺陷，那么在運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，其中缺陷越多，那么所產(chǎn)生的沖擊也就越多，在這種沖擊的作用下，會(huì)對(duì)其他部件產(chǎn)生振動(dòng)。所以說(shuō)在軸承發(fā)生故障的時(shí)候，所產(chǎn)生的這種諧振信號(hào)就會(huì)通過(guò)傳感器被濾波器所接收，由此可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了很強(qiáng)的振動(dòng)信號(hào)，可以對(duì)軸承的故障進(jìn)行提早的預(yù)知，消除隱患的威脅。

5.3共振解調(diào)法

共振解調(diào)法是利用傳感器的一階諧振頻率區(qū)作為監(jiān)測(cè)頻帶，而將其他低頻分量濾除。當(dāng)軸承出現(xiàn)故障時(shí)，必引起一系列的脈沖，這些脈沖中的高階諧波會(huì)在傳感器的共振頻率上激起它的響應(yīng)——高頻自由衰減振動(dòng)。把這個(gè)響應(yīng)信號(hào)通過(guò)檢波和低通濾波（稱(chēng)解調(diào)），可以獲得一個(gè)對(duì)應(yīng)于低頻脈沖的，并經(jīng)放大和展寬的解調(diào)波。此解調(diào)波與造成故障的沖擊脈沖有著唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。解調(diào)波的幅度預(yù)示著故障的嚴(yán)重程度，解調(diào)波的基本頻率即為軸承中某元件發(fā)生故障的特征頻率。目前這種方法用得較普遍，并有一些根據(jù)這個(gè)原理制造的專(zhuān)用儀器。

參考文獻(xiàn)

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