智能化通風機振動檢測裝置研制

裘科名　楊藝偉　莊益孌　徐洪海　張璟

【摘 要】智能化通風機振動檢測裝置主要是通過預先設計和搭建一個基礎平臺，確保通風機檢測時的剛性支承，然后通過振動檢測系統對通風機進行振動和轉速的精確檢測，最終反映被測通風機的性能，對提高通風機的性能和安全提供指導意義。

【關鍵詞】通風機；振動；檢測裝置；智能化

0 前言

風機是我國對氣體壓縮和氣體輸送機械的習慣簡稱，主要應用于冶金、石化、電力、城市軌道交通、紡織、船舶等國民經濟各領域以及各種場所的通風換氣。除傳統應用領域外，在煤矸石綜合利用、新型干法熟料技改、冶金工業的節能及資源綜合利用等20多個潛在的市場領域仍將有較大的發展前景。

振動既是風機產品的主要技術指標之一，也是影響風機安全運行的關鍵因素之一，因為振動可以直接反映出風機運行時的狀況，同時可以從振動參數判斷出葉輪的平衡性能、軸承的磨損狀況、整機的裝配工藝，據統計振動故障占風機故障的60%以上。目前振動檢測的標準為機械行業標準JB/T 8689-2014《通風機振動檢測及其限值》，標準中介紹了風機的安裝方式有剛性支承和撓性支撐兩種，同時對振動的檢測方法進行了定義，但沒有對檢測裝置進行詳細描述。目前大多數檢測實驗室是將風機直接安裝在風管或風室平臺上檢測氣動性能的同時，在相對剛性支承的條件下測得振動，并沒有達到真正意義上的風機的剛性支承。因此針對實際檢測需要，設計智能化通風機振動檢測裝置有著實際需求，一方面可以實現風機安裝的剛性支承，另一方面可以對風機的振動數據進行時域和頻域分析，從而可以診斷出潛在的不利因素，優化風機設計，保證設備安全運行。

1 研制過程

智能化通風機振動檢測裝置包括振動基礎平臺設計和研究、振動檢測系統設計和研究兩部分。振動檢測系統包括硬件和軟件兩部分，數據傳輸采用以太網傳輸模式，實現振動檢測，兼顧轉速的檢測，同時具備振動源典型故障的診斷和分析。

振動基礎平臺部分包括基礎平臺設計、導軌以及方向墊設計及裝配。通風機在工作過程中產生的振動會對基礎產生拉壓作用，此外基礎還需提供一定的阻尼保證振動在許可范圍內，因而在設計過程中采用鋼筋混泥土平臺。

振動檢測系統硬件部分包括振動傳感器、轉速傳感器、振動與轉速信號調理模塊、數據采集器、工控機等。振動信號通過加速度傳感器獲得，通過信號調理模塊將振動信號轉換為標準信號；數據采集卡將采集到的信號轉換為計算機能夠處理的數字信號；在LabVIEW平臺下，運行編制的振動檢測軟件，通過相關的算法和程序實現振動檢測所要求的參數。硬件僅對信號進行處理，大部分的功能模塊都由軟件來實現。軟件部分包括檢測模塊、數據庫模塊、振動頻譜分析模塊和故障診斷模塊。檢測模塊能根據標準進行各測點振動有效值測量，記錄數據和生成報表。數據庫模塊能對檢測數據進行數據庫管理，能查詢歷史數據。振動頻譜分析模塊提供各關鍵測點的振動頻譜報告，具備打印保存功能。故障診斷模塊能診斷風機不對中、不平衡、基礎松動與轉子碰磨等典型性故障。

2 關鍵技術

2.1 硬件加工方面

通風機在使用中會產生振動現象，會對基礎造成拉壓作用，同時基礎的另外一個作用是需要提供一定的阻尼，保證振動在許可的范圍內，基于上述原因，基礎需要有一定的彈塑性，因此采用預埋式鋼筋混凝土基礎平臺。

振動基礎平臺的三維圖形如下圖1所示：基礎平臺大小為8000mm×4000mm水泥基礎，采用鋼筋混凝土結構，預埋地下；預埋式導軌規格為高10mm，長2000mm，導軌間隔600mm左右，共26根；確保安裝精度與操作方便，配置8個1000mm×700mm×500mm方箱墊。

振動基礎平臺的設計和建造，使得通風機振動的檢測在真正意義上的實現了通風機的剛性支承，振動檢測數據更加精確，便于企業更準確的了解產品的性能，進一步優化和升級，提升產品質量，保證產品安全運行。

2.2 振動檢測系統

振動檢測系統整體框架如下圖2所示，包括傳感器、工控機、信號調理與采集器和顯示器。傳感器又分為振動傳感器和轉速傳感器。

本系統采用的信號調理與采集器是基于以太網總線的，是多功能、高精度數據采集設備，帶有模擬輸入、數字輸入、數字輸出、計數、測頻和離線采集等功能。分16路模擬差分輸入，其中12路用于振動信號輸入，1路用于轉速信號輸入，剩余的3路空余為系統擴展需要作準備，不需要時只需要將空余部分正負端短接，保證其安全。利用編程技術，數字（IO）輸出就可以控制通風機的啟動和關閉。板卡采樣的分辨率為16為，采用電量程為-5V～5V，利用定時啟動設置采用頻率為2KHz，這樣就可以精確的控制采用頻率，確保數據采集有效性。采用并行編程技術，板卡連續采樣，每2000個數據點（即1s）刷新一次，運算數據快。

2.3 軟件開發部分

軟件是采用LabVIEW平臺開發的，將控制、采集、計算、分析等所有功能集成于簡單明了的單個測試界面。軟件在運行時能根據測試狀態實時提供樣機的整個振動性能曲線圖，包括轉速數據，并具有自動記錄儲存檢測過程中的各參數的功能，振動分時域和頻域兩塊，可以同時顯示同時軟件具有對振動數據進行時域和頻域的分析，可以根據頻譜分析圖形作出常規性的振動源典型故障的診斷。

3 結束語

智能化通風機振動檢測裝置的研制保證了通風機在剛性支承條件下的振動檢測，使得檢測數據更加精確。同時該套裝置具有振動源典型故障的診斷分析功能，便于及時找出問題，改進產品設計，提升產品質量。該套試驗裝置主要用于產品質量檢驗，因此這個設備的研制對提高檢驗的精準性和檢測效率大有提升，項目的社會效益與經濟效益明顯。

【參考文獻】

[1]JB/T 8689-2014《通風機振動檢測及其限值》.

[2]陳虹微，王榮杰.風機振動分析與處理[J].噪聲與振動控制，2007（2）.

[3]遲威，候濤，馮衛東.風機振動的分析及措施[J].防爆電機，2016（4）.