冶金機電設備中振動監測和故障診斷技術分析

孫悅鵬

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262700）

現代化社會背景下，人們對于高效率的追求逐漸增加，企業中的各種生產機械設備普遍處于長時間高強度運行當中，為此也增加了設備運行故障發生幾率，而單純通過人工操作無法有效發現其中的各種故障隱患，因此進一步誕生了適用于冶金機電設備的相關檢測技術，能夠針對設備隱患提供合理警示，而通過應用該種技術，還可以進一步降低機械事故幾率，縮減設備維護成本。

1 冶金機電設備振動的危害性分析

冶金機電設備存在較高危害性，風機便屬于其中代表，結合相關經驗進行分析可以發現，多方面原因均可能導致風機出現有害振動，如不滿足質量要求的軸承、安裝精度不達標的軸承、風機動平衡問題、聯軸器安裝不合理等。不滿足質量要求的軸承很容易導致表面損壞，有害振動會因此形成。安裝精度不達標的軸承會導致逐漸加大的風機運行負荷產生，有害振動會因此加劇。風機動平衡問題源于現場動平衡校正的缺失，不均勻葉輪磨損很容易因此出現，同時會導致表面不均勻積灰、葉輪零件松動。為控制冶金機電設備振動的危害性，安裝前的檢查、摩擦碰撞的消除、現場動平衡校正均屬于常用措施，安裝前的檢查需結合冶金機電設備初始振動情況，針對性控制和預防可能出現問題的部分，如安裝風機前全面嚴格檢查軸承質量與主軸精度，同時做好對軸承各部位配合度、軸承主軸同心情況、軸承游隙的檢查，安裝問題引發的冶金機電設備振動危害能夠有效預防。摩擦碰撞的消除需聚焦密封裝置安裝精度，安裝調試過程中需要嚴格檢測和分析聲音、溫度、振動值等參數信息，輔以高水平的現場動平衡校正，即可經濟、快速解決不平衡問題。為從根本上將冶金機電設備振動的危害降到最低，冶金設備在線振動監測系統的研發和引進極為關鍵，這正是本文研究的核心所在。

2 振動監測和故障診斷系統結構組成和操作原理

2.1 基礎硬件

冶金機電設備為目標的監控系統當中，振動監測技術屬于其中的核心技術，主要可以體現為在監測點在冶金機電設備中的具體設置，同時也可以當成傳感器設備。冶金機電設備在正常生產中普遍會發生各種振動，該種狀態下，加速度傳感裝置便能夠采集對應點位振動信息，隨后將所接收信息實施轉化處理，變成電信號，借助相應的信息傳輸通道傳送至預處理設中。由于最初采集信息較小，其中存在各種多余信息，所以需要借助預處理環節對所采集信息實施初步過濾，放大信號。結束預處理操作后，繼續把信息傳送到轉換器內，實施信息數模轉化，也是一種采樣任務，最后通過終端系統處理樣本實施計算，存儲到硬盤內，實現全天候動態監控。同時選擇有效診斷方法和技術，科學利用終端信息平臺合理分析所采集各種樣本，在樣本內提取有效信息，準確判斷設備狀態，動態監測設備運行故障[1]。

2.2 軟件組成

當故障監測系統在實際運行中，需要選擇具備數據分析和管控功能的設備軟件，借助計算機軟件對振動信號實施準確分析和科學處理，具體涵蓋多種渠道信號、報警信息等，隨后技術人員聯系最終的結果辨別機電設備運行狀態，計算機系統還應該聯系故障成因等實施故障預測以及故障隨機分析，針對機電設備運行故障實施準確診斷，優化技術人員綜合效率。針對冶金機電設備實施現場檢測中，因為系統數據管理功能較為強大，能夠針對操作過程實施動態監控管理。而數據實時監控主要分為三種類型數據，分別是天數據、小時數據以及分鐘信息。其中的天數據的信息儲存總和包括1024個數據信息。而小時數據主要儲存容量為2400種數據信息。分鐘數據則是在日常運維管理中按照三分鐘為基礎間隔采集各種基礎運行信息，儲存數據信息處于120小時之內。除此之外，監控系統內具備信息管理模塊，可以將所采集信息全部存儲在各個檔案內，還可以把其打印為紙質檔案實施保存管理。

2.3 運行原理

故障診斷以及振動監測的技術手段應用到冶金機電設備領域中，整體覆蓋面相對較廣，而故障診斷以及振動監控同樣離不開設備監測系統。冶金機電設備在實際運行中通常會產生各種振動問題以及噪音，假如冶金機電設備中的某一部分產生故障，則所產生的噪音和振動狀況也會出現明顯變化，而該種變化相對較弱，單純通過人工操作無法準確檢測。為此需要通過專業監測設備深入提取其中的微弱波動，把所采集信息數據直接傳輸至信息系統內，通過全面整合處理操控信號，展現對應圖像，技術人員可以聯系其中的圖像對設備狀況進行判斷，明確設備故障范圍[2]。

3 冶金機電設備中故障和振動檢測系統應用

3.1 監測點設置

某一企業作業區在生產實踐中共設置一百臺設備裝置，打造出完善連續生產線，其中的冶金機電設備涵蓋風機、電機以及減速裝置。并在其中的關鍵設備中設置加速度傳感裝置，在減速機傳輸軸、電機驅動和非驅動端中設置各種監控點，對各種溫度、振動信息實施合理采集，通過智能監測裝置實施24小時連續狀態檢測，通過專家實時診斷和智能篩選報警系統，準確預測設備運行狀態，對故障元件實施合理定位，對故障程度變化實施準確監控，對設備剩余應用壽命實施合理評估，把原本的臨時維修決策和事后搶修轉化設計成預測計劃檢修，降低設備突發性停機事故。

合理加設故障診斷裝置，在設備出現日常運行警報后，借助電話、郵件、微信、短信等多言渠道通知遠程專家和現場維修人員，爭取在短時間內和維修現場連通，得到診斷結論。對于各種設備可控故障，需要在四小時之內聯系現場，滾動預測設備壽命，為現場維護檢查提供合理指導。在設備維護人員相關移動通信設備內增加APP，參與監控設備運行狀態，靈活應用不同設備管理模式，促進日常點檢和連續精密診斷融合，促進運行狀態控制和崗位點檢融合，結合專業管理與全員管理，促進設備狀態管理有序實施。設備預測維修屬于創新性擴展工作，為此需要把設備狀態和監測人員當成主要突破口，優化振動分析實力和管理水平，持續學習各種新型知識、技術，改善故障分析、判斷能力，優化設備操作及時性和準確性，調整設備狀態，更好服務于設備管理維修[3]。

3.2 故障分析

當冶金機電設備在生產操作中發生各種故障問題后，單純依靠人工檢修方法無法將系統內各個設備故障徹底排查徹底，同時傳統檢修方法下，專業檢修人員單純應用各種老舊裝置深入排查系統設備各種故障，種種問題狀況都會對機電設備穩定性產生不良影響，但將故障診斷技術以及振動監控技術應用到系統設備中，能夠，便可以快速、準確挖掘出冶金機電設備中各種故障隱患，輔助專業檢修人員順利完成各項工作。振動監測技術主要技術計算機設備內所采集整理的頻域信號峰值以及時域信號變化規律來監測機電設備狀態。不管設備振蕩狀況如何復雜，都可以通過計算機系統分解為不同頻率諧波，從各種頻率諧波層面分析，設備運行振蕩周期內存在一種最高值，也是我們所說的幅值。把相關幅值根據運行頻率進行有序排列，最終自動生成某種頻譜圖像。專業技術檢測人員可以聯系頻譜圖像各種內容，準確判斷設備故障。通過觀察設備狀態頻譜圖像整體振動幅度，可以發現隨著振動幅度提升，則機電設備所遇到的運行故障相繼擴大。

3.3 故障處理

故障診斷終端能夠聯系所采集狀態信息數據進行系統分析，順利獲得最終分析結果，隨后把分析結果借助計算機系統傳輸至機電設備對應維修人員手中，為維修人員提供有效的處理對策。隨后設備維修人員還需要聯系現實狀況實施機電設備檢測維修。假如維修人員針對冶金機電設備實施正常檢修中，發現內部元件產生磨損以及固定不牢松動和機電設備運行故障，則維護人員需要對相關問題實施快速處理。借助所采集到的設備頻率特性以及幅度峰值大小特征進行綜合分析判斷，輔助設備維護人員順利實施機電設備判斷和維修。

振動監測系統需要在冶金機電設備中合理設置各種監測點，全面采集設備振動信號，通過專業人員進行系統分析，明確設備中的故障問題點，隨后把系統和專業人士所得檢測結果交付給運維人員對設備實施綜合檢修。通常需要在長軸、減速箱以及核心電機中安裝振動信號檢測點。借助設備運維人員實施簡單檢測，是無法準確發現操作設備中各種故障隱患，且設備運維人員主要選擇常規手段檢查設備狀態，各種問題因素影響機電設備穩定運行。在融入振動監測手段后，可以盡快發現機電設備安全隱患。振動監控手段主要通過相關信號峰值變化發現設備問題。不論設備振蕩如何以及信號怎樣復雜，都可以進行細化分解，轉化成不同諧波振動頻率，各個頻率諧波振動擁有某種最高振動幅度，按照頻率序列排列不同幅度峰值，便可以自動形成頻譜圖像，按照該頻譜可以實現故障檢測目標。隨著圖像振動幅度持續擴大，證明機電設備運行隱患越加突出。

結合所采集信息可以得到有效的結果，隨后把該種分析結果交付給維護人員，聯系所得監測結果，指導維護人員實施設備檢查維修，假如維護人員在實際檢修中發現系統內部各個元件產生磨損和松動等問題以及設備故障，便可以通過分析幅度變化頻率和峰值變化開展設備判斷和檢修。

4 系統檢測效果分析

結合當下冶金機電設備領域的實際發展狀況分析，在不同行業處于高速發展過程中普遍應用設備監測系統，并在實踐運行中有效降低機電設備故障幾率，同時還可以幫助企業合理減少后期維護管理成本，擁有重要現實意義。當前各個冶金企業內普遍利用先進監測技術判斷設備振動狀態，發現操作故障，通過科學診斷，得到準確結果，輔助運維管理人員創新設備維護管理，促進企業實現正常、有序生產。此外，應用監測控制技術，還可以幫助降低冶金機電設備中的檢修壓力和運行負擔，能夠進一步提升設備整體檢修效率。在冶金工程建設中，假如其中的機電設備產生異常運行問題，則技術維修人員可以借助計算機設備，對過程監控系統采集的故障信息以及狀態頻譜等實施合理判斷、分析，及時發現科學應對方案，促進冶金機電設備實現遠程診斷監控和動態控制目標，能夠幫助運維人員第一時間發現并處理故障問題。

5 結語

綜上所述，以故障檢測以及振動監測技術為基礎形成的機電設備運行監測系統，可以幫助全面掌握機械設備現存狀態，對設備信號實施綜合采集、處理分析，貫徹不同階段內設備信號強度變化，將機電設備實際狀況準確反應出來，幫助操作人員充分掌握設備運行中各種松動和磨損現象，預防事故出現，該種技術同樣適用于軋鋼機械以及各種機電設備當中。