離線便攜振動監測采集儀器在軋鋼設備的應用

王 瑞，夏姣姣，張韋杰，雷震堯

（1.北京首寶核力設備技術有限公司，河北唐山 063200；2.首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

1 便攜式振動數據采集分析設備的應用

大型鋼廠設備中軸承是非常重要的零件，軸承損壞對設備有很大影響，可能引起停產事故。軸承作為轉子的重要支撐的部件，對于旋轉類機械，它的穩定性和可靠性對整個機械設備影響很大。如何使用一款可以實時監測的儀器，應用在大中型設備上，減少旋轉機械設備事故的發生，應用市場前景非常廣闊。

本文主要介紹便攜式信號采集與分析系統的實現，以及FFT 頻譜分析在振動監測系統中的應用。整個系統的分析過程分為在線振動監測和離線振動監測。系統和便攜振動采集分析儀器均采用模塊化設計，使用方便。硬件主要是傳感器安裝在生產車間的重要設備上，采集設備軸承運行情況，以及軸承損壞程度與原因。離線振動采集主要由傳感器探頭、轉速計和便攜式振動分析采集儀構成，主要是為實時和定期對關鍵的振動設備軸承零件進行振動監測，根據設備運行情況，提供合理檢修方案。通過頻譜時域圖對軸承的運行情況進行監測，設置報警值。

本文對FFT 頻譜分析在便攜振動信號采集與分析儀器上的作用進行研究。對數據采集以及采集后的處理方式進行分析。處理后的信號頻譜特征與波形，重點研究FFT 的原理，將這些運用在便攜式振動數據采集與分析儀器上。然后將采集的數據導入在電腦上進行全面分析，得出軸承故障原因。

2 離線振動檢測系統的功能和結構

離線振動數據采集分析儀主要是通過傳感器的探頭安裝在軸承承載區域，獲得的時域圖通過FFT 運算，得到頻譜圖分析軸承故障。根據探頭的種類不同可以測得位移、速度、加速度和加速度包絡。加速度用的是峰值，加速度關心的是某一微觀時刻達到的最大沖擊值。位移和加速度速度不一樣，考量的是一個空間相對位置的概念，關注的是遠端到近端、低端到高端的一個相對空間差，如果測的不是振動量而是一個位置量，那么應當是測量工程平均值。了解各個技術參數才能分析頻譜圖、時域圖和包絡譜。這些參數將在頻譜上反映出軸承的運行和受力情況，是否存在不平衡、不對中和機械松動等故障。

開始使用離線振動數據采集分析儀之前在軟件上設置好軸承缺陷頻率，設置好轉速線數和結束頻率。然后將設置好的參數導入進振動數據采集分析儀。到車間現場對軋鋼的減速箱軸承、電機軸承和張力輥軸承等重點設備進行振動數據采集，然后將采集好的數據通過儀器導入到電腦分析軟件進行分析。將分析出的結果以及設備的運轉情況和建議發到各車間負責人。

3 故障診斷與參考建議

車間生產的設備運轉情況有些異常，使用離線振動數據采集分析儀對現場減速機進行振動數據采集。采集完成后將采集的振動數據導入到計算機的分析軟件，通過之前的軸承缺陷頻率錄入，發現高速軸驅動側和操作側軸承外圈的問題（圖1）。

開箱檢查，發現軸承外圈出現搓衣板狀現象，初步判斷為電機運轉時出現過電流現象，導致減速機出現問題。懷疑是電機通過聯軸器把電流傳到軸承上，導致軸承失效。采取的措施是在電機加上電刷。未在頻譜時域圖上發現異常轉速諧波和軸承缺陷頻率，設備運轉正常。

利用計算機對設備進行診斷的專家診斷系統，建立數據庫將采集好的振動數據錄入到里面。通過分析與之前機器軸承的頻譜圖、時域圖進行對比，判斷軸承出現問題。出現問題后對設備的運轉情況提出合理建議。

將這些故障情況錄入到數據庫，當設備的頻譜時域圖出現類似故障時，可通過數據庫來進行對比。可減少因設備軸承故障引起的軋鋼設備停產，起到預防作用，減少因停產造成的損失。

圖1 酸軋產線張力輥減速箱故障軸承

4 結語

鋼鐵廠軋鋼設備機械振動離線監測系統和故障診斷分析非常科學，可通過數據庫進行對比，判斷機器的運轉情況和故障發展趨勢，起到參考作用。離線振動數據分析采集儀可以方便地采集各個軋鋼設備的振動數據，使得工作人員隨時了解設備運行情況，從而避免機械設備發生事故，給生產造成影響。