石油化工轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)故障分析

艾青原

摘 要：石油化工轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備是石油生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，其工作質(zhì)量決定著工作的效率。但是在是由化工轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中振動(dòng)問題一直是困擾設(shè)備的一個(gè)重要問題，本文通過分析振動(dòng)的原因來說明轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)和使用時(shí)容易出現(xiàn)的問題。

關(guān)鍵詞：石油化工；轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備；振動(dòng)故障

振動(dòng)是接卸在平衡點(diǎn)上的反復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)幾乎不可避免，但是運(yùn)行約穩(wěn)定的機(jī)械振動(dòng)越小。同時(shí)振動(dòng)越小，能量轉(zhuǎn)換的形式就越高，所以控制振動(dòng)是增加能量傳動(dòng)效率的一個(gè)重要方式。

1 振動(dòng)分析

1.1 機(jī)械振動(dòng)的原因分析

機(jī)械振動(dòng)是因?yàn)槲矬w在運(yùn)行中存在間隙，物體在間隙同晃動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，是一種在相對(duì)平衡點(diǎn)的位置偏移。機(jī)械中因?yàn)闇p小摩擦力說以在物體這件的接觸面上一定存在間隙，同時(shí)設(shè)備控制間隙的要求不同，間隙越小振動(dòng)也就越小，同時(shí)功的傳遞效率也越高。但是間隙增加，就會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，力在的作用方向上不再統(tǒng)一平面，物體其他方向作用，不僅加速了零件的磨損也減少了功的傳遞。振動(dòng)的頻率和和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的頻率是相同的，但是機(jī)械的振動(dòng)不只有一個(gè)。所以在機(jī)械振動(dòng)中，機(jī)械會(huì)逐漸形成一種共振的現(xiàn)象。共振會(huì)增加對(duì)機(jī)械連接處的沖擊力，對(duì)機(jī)械的壽命產(chǎn)生重大的影響。

1.2 振動(dòng)的分析

對(duì)振動(dòng)的分析采集上，需要對(duì)振動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行采集，然后對(duì)雜音進(jìn)行過濾，篩選有效的信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。將無用的干擾信號(hào)排除。然后將振動(dòng)信號(hào)放在示波器上顯示，記錄相應(yīng)的信號(hào)波形。將振動(dòng)的波形進(jìn)行描述，判斷故障的位置，快速解除故障。需要采用的技術(shù)和設(shè)備包括示波器，波段打印機(jī)，頻域變換處理器。

1.2.1 時(shí)域分析法

作為信息分析最基本的一個(gè)方法，時(shí)域分析指的是從時(shí)間域上進(jìn)行信號(hào)分析，從而獲得信號(hào)原始波形，有直觀與易于理解等等特點(diǎn)。時(shí)域波的顯示信號(hào)隨著時(shí)間幅值波形，波圖上顯示信號(hào)在各時(shí)間的幅值大小。可看出在整個(gè)時(shí)間歷程當(dāng)中信號(hào)的極大值、極小值、最小值、最大值及其位置，并可進(jìn)行計(jì)算，獲得信號(hào)的均方根值或者有效值，便于初步判斷設(shè)備異常與否，異常的大概位置。同時(shí)，還可以對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行有效值或者最大值等等參數(shù)進(jìn)行比較，從而判斷設(shè)備的振動(dòng)等超標(biāo)與否，超標(biāo)的方向。

1.2.2 自譜傅里葉分析

在許多領(lǐng)域，傅里葉分析都是十分普遍也較重要的分析工具，主要為傅葉里級(jí)數(shù)及變換。這一分析法，即是對(duì)一個(gè)信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，包括幅值譜（RMS）、幅值譜（PEAK）、功率譜密度和功率譜等等。其中，RMS反映的是各個(gè)諧波分量有效的幅值，PEAK反映的是頻域當(dāng)中各個(gè)諧波分量單峰幅值，功率譜密度反映的是各個(gè)諧波分量能量的分布情況。

2 轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見的振動(dòng)故障分析

2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見的振動(dòng)故障類型

振動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的一個(gè)不可避免的故障之一，振動(dòng)信號(hào)的頻率、聲響、幅度等都存在著很多差異，因此掌握常見的振動(dòng)故障機(jī)理能幫助我們分析故障的位置，以及因?yàn)槭裁丛驅(qū)е碌墓收?。常見的故障類型包括?/p>

（1）零件出現(xiàn)失衡，或者出現(xiàn)彎曲。作為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，零件出現(xiàn)失衡是彎曲是振動(dòng)常見的一種原因。因?yàn)榱慵Ш饣饛澢鷮?dǎo)致，傳遞過程中受力不均衡造成左右的晃動(dòng)，同時(shí)對(duì)輸出的動(dòng)力也是一種較大的影響，輸出的動(dòng)力不穩(wěn)定，造成轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備效率下降。這主要是由轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)上出現(xiàn)質(zhì)量不平衡或者安裝方式不正確導(dǎo)致的。在設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)中轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生較大的離心力。離心力的向一側(cè)偏移就會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題，造成振動(dòng)。在設(shè)備的使用中，每一種情況都可能引發(fā)強(qiáng)烈的振動(dòng)，導(dǎo)致自動(dòng)的阻尼較大，無法啟動(dòng)，或者造成轉(zhuǎn)子軸的彎曲等，所以在偏心能量不均衡。

（2）大型設(shè)備存在多種零件，通過連接軸相連，轉(zhuǎn)軸彎曲會(huì)造成連接器的壓力過大。造成連接器的斷裂，讓機(jī)械零件失控，擊穿缸體。對(duì)設(shè)備造成巨大得損壞。同時(shí)連接處安裝不當(dāng)，軸瓦安裝順序錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致各個(gè)零件的中線不再統(tǒng)一線，逐漸造成振動(dòng)現(xiàn)象，為設(shè)備的安全提供相應(yīng)的隱患。

（3）支撐松動(dòng)。支撐松動(dòng)是造成振動(dòng)的一個(gè)主要原因之一，如果設(shè)備系統(tǒng)的固定不牢，或者鏈接處老化，就會(huì)造成設(shè)備機(jī)體晃動(dòng)，對(duì)連接處產(chǎn)生研磨現(xiàn)象，逐漸的喪失穩(wěn)定固定的能力，同時(shí)在設(shè)備會(huì)因?yàn)閼T性問題，造成很多零件過負(fù)荷，造成使用壽命下降，間隙逐漸加大。另外潤滑不良意識(shí)機(jī)械振動(dòng)的問題之一，油膜形成的不完全，產(chǎn)生邊緣摩擦，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，出現(xiàn)一側(cè)多磨。然后在設(shè)備的連接處逐漸出現(xiàn)不均勻的間隙，使機(jī)件之間出現(xiàn)一定的角度。引起相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置故障。

2.2 振動(dòng)故障分析步驟

機(jī)器故障的類型、所在的位置、表現(xiàn)形式、發(fā)展趨勢(shì)，需要通過分析所才起的振動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行判斷。各個(gè)機(jī)器所關(guān)注的振動(dòng)參數(shù)各不相同，同類機(jī)器在不同的工況下其振動(dòng)呈現(xiàn)的形式也不同。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)分析，一般有以下幾個(gè)步驟組成：

第一，了解并掌握機(jī)器的性能和結(jié)構(gòu)，后通過波形圖對(duì)波形的整體發(fā)展與變化進(jìn)行觀察。機(jī)器工作原理，轉(zhuǎn)動(dòng)部件具有的功能及其在整體運(yùn)行過程當(dāng)中的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的聯(lián)系等各種參數(shù)；機(jī)器運(yùn)行的情況，如啟動(dòng)與停車情況、載荷變化、進(jìn)料情況、潤滑情況等；機(jī)器使用壽命與維修情況，例如上次發(fā)生故障的時(shí)間和類型等，都需要進(jìn)行了解掌握。在此基礎(chǔ)上，通過觀察波形圖中有明顯突變與不合常規(guī)之處，初步的估計(jì)故障產(chǎn)生的原因。

第二，重點(diǎn)觀察三個(gè)變化，從而綜合故障的特征，提出解決方案。注意啟動(dòng)與停車過程當(dāng)中的轉(zhuǎn)速變化引發(fā)的振動(dòng)量變化，搜羅故障信息；進(jìn)行頻譜分析，觀察頻率成分與各成分相位的變化，將一些故障排除或?qū)⒐收线m度的集中；觀察軸心軌跡形狀，如發(fā)生故障，近似橢圓形的軸心軌跡形狀會(huì)發(fā)生改變。

結(jié)束語

在石油化工轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中，因?yàn)槠涔ぷ餍再|(zhì)，所以設(shè)備的老化較為嚴(yán)重，發(fā)生振動(dòng)的現(xiàn)象較為常見，所以要做到良好的日常維護(hù)，檢查轉(zhuǎn)子的彎曲程度，12道以上就需要更換。控制好零件之間的間隙，然后對(duì)固定裝置進(jìn)行加固，另外選用良好的潤滑油，讓其形成全面的油膜，減少邊緣摩擦。注意軸瓦的安裝，軸瓦是存在方向的，所以一定要正確安裝否則就會(huì)形成較大的振動(dòng)，導(dǎo)致連接斷開，對(duì)設(shè)備造成破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]編友.“АИ-24發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障研究成果獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，1989（2）.

[2]馮仁貴.船用機(jī)械的振動(dòng)故障及其措施[J].噪聲與振動(dòng)控制，1984（6）.

[3]劉洋，楊雪飛.軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷[J].科技與企業(yè)，2014（2）.