軋鋼機械振動故障的分析及診斷

周 勇

山東國舜建設集團有限公司 山東 濟南 250300

一、軋鋼機械振動故障的判斷標準

在充分利用各種先進設備、技術對軋鋼機械的運行情況進行檢測的情況下,對當前軋鋼機械振動故障的診斷情況進行全面分析來看,比較常用的判斷標準主要有如下三種：一是故障類比評判標準；二是故障定量評判標準；三是故障相對評判標準,在保證軋鋼機械振動穩定性、可靠性等方面有著極大作用。在受到環境、經濟、生產條件等多種因素影響的情況下,軋鋼機械可能出現各種振動故障,因此,想要準確進行各種物理現象的評判有著比較大的難度。

目前,軋鋼機械的工作狀態、軸承種類、實際運轉速度、故障檢測傳感器的安裝部位、振動故障的類型等都會給故障判斷帶來不同程度的影響。所以想要制定出科學的故障診斷標準,有著非常大的難度。在實踐過程中,振動故障診斷標準的科學構建,需要注重定量評判標準的運用,還要有機結合相對判斷指標等,才能在以時間軸為基準的情況下,充分利用相同的測試方式、測試位置和工況定期測量等,獲取相關數據,從而在對比與分析正常數值和測試數據等的基礎上,確定軋鋼機械的具體故障情況。根據實踐診斷情況來看,在線振動監測診斷系統的合理應用,主要包括如下九個流程：一是檢測；二是確定被檢測對象和基準頻率；三是選擇檢測內容；四是明確檢測任務；五是現場進行檢測；六是回收相關數據；七是查找和對比重要的數據信息,并形成其報告；八是檢查數據,如果存在異常情況,則需要對其進行可靠分析,才能制定出可行的解決措施和采用合適的技術,如果沒有異常情況則需將報告存入檔案庫中；九是繼續進行下一個對象的檢測,按照第四步繼續操作。

二、分析處理故障特征數據

對軋鋼機械振動故障的在線監測可以通過傳感器來實現。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,它們在不同的振動頻率波段使用,使用時將相應的傳感器安裝在待測試部分。比如要對軋鋼機械的軸承部分的振動特征數據進行采集,就必須首先將加速傳感器安裝在滾動軸承位置。必須指出的是,在實際操作過程中采用上述方法采集數據的效果往往不夠理想,究其原因主要是加速傳感器產生的頻率范圍太廣,很難全面記錄和辨別軋鋼機械產生的振動,特別是機械在低速轉動持續時間較長的情況下,傳感器就更難對其產生的低頻振動進行捕捉。科學分析軋鋼機械的振動特點,具有非常重要的作用,主要表現在以下三個方面：

1.能夠動態掌握軸承的運轉、磨損情況。眾所周知,磨損會改變徑向間隙,從而導致傳感器縫隙間的電壓發生改變,它是一種最為常見的失效方式。加速度傳感器很難對這種磨損導致的變化進行分辨。動態的對檢測探頭和轉軸間空隙內電壓的變化情況進行監測,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確性和有效性。對于一部分表面帶毛刺的軸具,系統會自動采用適當的過濾技術對干擾進行有效排除。

在特殊情況下個別沖擊會導致轉軸晃動而導致所測數據的波動,所以一般將間隙電壓的平均值作判斷的依據。

2.動態觀測軸承轉速。特征頻率本質上就是故障頻率,由于用來分析的故障信號是隨機的,不可能和理論頻率完全吻合。這種情況下我們需要對特征頻率進行限制,一般把選定時間段內的最大振幅作為限制的標準。如果在對轉速進行測量的過程中有較大誤差出現,那么就很難準確的將故障的特征頻率測出來,再加上在此期間轉速突然發生變化的話,那情況將變得更壞。安裝渦流傳感器,可以實現同時進行不同通道的數據采集,并能保證頻率計算的準確性。另一方面,因為有了人工的參與,在利用渦流傳感器進行測試的過程中,軸承振動的周期性可以得到很好的保證,所以以此為基礎的轉速計算和特征頻率觀測就更趨正確。

3.研究振動特征頻率。如果對輸出徑與輸入徑振動情況的測量能夠同時進行,就能夠根據具體的振動相位和強弱進行處理。一般地,齒輪的振動頻率低于軸承的振動頻率,且振動特點各異。軸承振動的穩定性不如齒輪,而齒輪的振動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合起來使用,這樣才能不斷拓寬頻率收集的范圍,使得振動故障的發現更加及時、數據分析更加準確、解決問題更加快捷。

三、軋鋼機械振動故障的數據采集

在對數據進行采集的過程中,需要對實際軋鋼機械運行的情況進行密切的關注,數據采集的越長就證明越好。由于考慮到軋鋼機械工作的轉速等,從而造成加大數據存儲空間的問題,因此最好定原始數據的采集長度為2048點。因為所觸發的鍵相信號,和數據的采集有著非常密切的關系,而鍵相信號又分為兩種,一種為人工,另外一種則為自動,其在應用的情況上存在較大的區別。在有轉速的軸上,主要應用的是總動鍵,多數情況下采取的采樣方法是整周期。而不能在轉速的設備上進行安裝,則要對人工鍵相進行適應,具體方式是按照設備的轉速,人工對每塊振動采集板的采樣頻率進行設置,在確保數據一樣長度下,所需要的數據,也就是發生故障頻率的數據,會按照采樣頻率的改變而有所變化。所采集到的數據在一般的情況下,都會在固定的數據庫中存儲,數據庫的種類分的種類有很多,主要有一周數據等。而原始數據則是這其中最重要的,因為第一次設備啟動的原始數據,就在這其中存儲著,而在診斷故障時,可以將這些數據作為一個重要的參考標準,對是否能夠準確的診斷故障的結果有著極大的影響。

四、分析故障特征數據的處理

4.1 分析軋鋼機械軸承振動數據的處理 作為診斷軋鋼機械振動故障的重要數據,軸承振動數據在對故障的分析上也有著非常重要的作用。在對軸承振動數據進行采集的過程中,一般情況下需要將加速度傳感器,安裝在被測量的設備上。在這樣的一個過程中,經常會有采集信號結果不是非常精確的情況發生,主要產生的因素和減速機振動頻率有著較寬的范圍是密不可分的。在這樣的一個情況下,對于加速傳感器,一般是采用移傳感器來代替的,以此讓數據的采集更具有準確性。

4.2 對軋鋼機械的實時工作狀態進行準確識別 一般情況下軋鋼機械的工作狀態分為三種,而軋鋼機械的振動效應在其空載狀態中,是效應最不強的一個,但振動效應會在狀態比較穩定的時候,有一定程度上的增加。采集和分析軋鋼機械振動數據時,能夠實時的動態監測其工作的狀態。同時,在波形的中央位置上,將沖擊期間采集到的數據放在其中,以便讓讓數據更具有準確性,同時也保證了數據的完整性。

結語

軋鋼機械設備屬于重型設備,對其的移動、操作都是非常困難的,因此要高度重視日常的檢修工作,對軋鋼機械設備振動故障的有效診斷與分析,是軋鋼機械設備科學、合理的重要手段,是延長設備使用壽命、改進設備使用效果的重要手段。本文在分析軋鋼機械設備振動故障特征的基礎上,對振動故障的判斷標準以及振動故障的診斷流程等進行了深入探討,目的是改進軋鋼機械設備的性能,保證設備的安全、穩定、高效運行。