鋼鐵冶煉工業(yè)機械設(shè)備的振動異常診斷

摘 要：在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，對于機械設(shè)備的應(yīng)用是非常普遍的，如果在使用的過程中，機械設(shè)備出現(xiàn)了問題，那么將給會生產(chǎn)造成很大的影響，所以要對機械設(shè)備有深刻的了解，以便于在出現(xiàn)故障時能夠得到及時的維修。本文對鋼鐵冶煉工業(yè)中機械設(shè)備出現(xiàn)的振動異常進行了分析，為故障的診斷打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)備；振動異常；診斷

中圖分類號： TE91/978 文獻標(biāo)識碼：A

1 概述

在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，機械設(shè)備出現(xiàn)異常振動，那么一定是設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)了隱藏的故障，是故障發(fā)生的前兆，對于這種現(xiàn)象要給予足夠的重視，發(fā)現(xiàn)異常振動，就要對機械設(shè)備進行檢查，將隱患提前消除。如果對于這種異常振動不予理睬的話，那么等故障真正的發(fā)生時，將會為工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的影響，影響到工藝質(zhì)量，嚴重的還會造成人身威脅。所以說一定要將設(shè)備的異常振動重視起來，根據(jù)振動出現(xiàn)的不同位置，對原因進行判斷，然后找到故障發(fā)生點，消除隱患，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

2 轉(zhuǎn)子不平衡

在機械設(shè)備中，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動帶動了整個系統(tǒng)的運行，那么在這個過程中會產(chǎn)生離心力的作用，它是以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度來決定的，所以說反映在頻譜圖上的話，如果出現(xiàn)了幅值的變化，那么就是因為振動產(chǎn)生的不平衡造成的。但是如果是新啟動的設(shè)備，出現(xiàn)了振動的現(xiàn)象，如何能夠判斷出是不是由于不平衡導(dǎo)致的呢，那么就可以從以下方面來考慮：

2.1如果是剛性的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)振動，那么就要考慮到是不是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到了臨界值。由此可以對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率進行測量，然后和標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速進行對比即可得出結(jié)論。

2.2在對是否由不平衡引起的振動問題上，要對是否由基礎(chǔ)共振所引起的進行區(qū)分，那么就需要作出相位分析才能夠進行準(zhǔn)確的判斷。如果在相位和頻率上都是一致的話，那么就是基礎(chǔ)共振。如果在旋轉(zhuǎn)的方向上各點的振幅有相位上的差速，在低速和高速時轉(zhuǎn)動的振幅如果比較相近的話，那么就可能是因為不平衡的現(xiàn)象導(dǎo)致的。

3轉(zhuǎn)子不對中轉(zhuǎn)子不對中是回轉(zhuǎn)機械又一常見的故障。用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)子時，不對中有兩種類型：平行不對中和角度不對中。平行不對中時，兩側(cè)軸承徑向振動相位差基本上為180度，而角度不對中則使兩側(cè)軸承軸向振動相位差180。，徑向振動卻是同相的。從頻率分析角度來看，剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對中易引起兩倍于轉(zhuǎn)速頻率的振動，并同時存在與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速頻率相同的同頻或多倍頻的振動成分；角度不對中易引起同頻振動及多倍頻振動，撓性聯(lián)軸節(jié)一般是引起同煩振動，并帶有兩倍與多倍頻的成分，而且軸向振動也較明顯。不平衡與不對中在頻率分析上有相似之處，如何較好地判斷二者呢？一般的方法是先測量3個方向（垂直、水平、軸向）的振動值，并進行比較：若垂直和水平方向振動大，則較多的應(yīng)考慮為不平衡；軸向振動大，特別是當(dāng)軸向振動值比水平或垂直方向振動大1/2時，多數(shù)應(yīng)考慮為不對中。

4齒輪故障

4.1頻域診斷

頻域診斷就是從頻譜分析中識別齒輪的各種故障。齒輪在工作時是通過兩齒的相互接觸而傳遞動力的。也就是說，在齒面上承受傳動力（載荷），這個力（載荷）隨著齒輪嚙合點位置的變化而變化，也隨著嚙合齒數(shù)的多少而改變。當(dāng)一個輪齒開始進入嚙合到下一個輪齒進入嚙合，輪齒的受力情況就變化一次。如果我們把輪齒視為一彈簧，則隨著載荷的變化，此剛度也隨著而變化，且是周期性的變化。輪齒嚙合剛度的周期性變化引起齒輪的振動，且無論齒輪處于正常狀態(tài)和異常狀態(tài)，這個振動成分總是存在的。大部分齒輪的故障均會使振動信號產(chǎn)生調(diào)制，其結(jié)果是在譜圖上出現(xiàn)邊頻帶。

4.2時域診斷

對于物體的振動可用頻譜圖來描述，也可用波形圖來描述。因此，振動的變化，不僅可用頻譜分析來識別，還可在時域中進行分析。時域平均法就是一個有效的手段。在進行時域平均法分析時，需要提取振動加速度信號及轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的時標(biāo)信號以保證按特定的整周期截取信號（在齒輪信號中，一般都是取齒輪的旋轉(zhuǎn)周期），進行時域平均的實質(zhì)是在所測取的信號中消除其他噪聲的干擾。

5滾動軸承故障

軸承在正常的運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動，這種振動會對軸承產(chǎn)生一定的損傷，如果軸承內(nèi)部有損傷的話，那么不同的損傷所發(fā)出的振動聲是不同的，由此我們可以通過對振動聲的不同，利用特殊的測量儀器來對其進行測量。但是不同的軸承由于使用的部位不同，所承載的負荷不同都會有不同的測量數(shù)值，所以在使用這種測量儀器之前，要對機器的使用狀況進行數(shù)值的測量，為以后的測量提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，用振動測試來檢測軸承故障有三種方法。

5.1fk～頻信號接收法

當(dāng)軸承的工作表明出現(xiàn)了壓痕或者是腐蝕現(xiàn)象時，那么在運轉(zhuǎn)的時候就會產(chǎn)生周期性的脈沖，但是這種脈沖一般的作用時間都比較短，并且形狀陡峭。表面上缺陷的不同所導(dǎo)致的脈沖頻率也是不同的，通過一定的計算方法可以得出結(jié)果。但是由于軸承元件因為表面的損傷所產(chǎn)生的這種脈沖頻率一般都是比較低的，所以依靠聽覺就可以進行判斷，但是在對脈沖頻率進行實際的監(jiān)聽時，就容易受到外界環(huán)境的影響，尤其是設(shè)備中由流體動力導(dǎo)致的噪聲干擾，對聽覺會造成一定的影響。所以在目前的形勢下，使用這種方式來對滾動軸承的故障進行診斷已經(jīng)不常見了，只是在簡單的設(shè)備中還有所應(yīng)用。

5.2諧振信號接收法

軸承在運轉(zhuǎn)的過程中，其自身的結(jié)構(gòu)很零部件都會有固定的振動頻率，這些頻率都可以通過一定的儀器檢測出來。如果軸承出現(xiàn)了缺陷，那么在運轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生一定的沖擊，其中缺陷越多，那么所產(chǎn)生的沖擊也就越多，在這種沖擊的作用下，會對其他部件產(chǎn)生振動。所以說在軸承發(fā)生故障的時候，所產(chǎn)生的這種諧振信號就會通過傳感器被濾波器所接收，由此可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了很強的振動信號，可以對軸承的故障進行提早的預(yù)知，消除隱患的威脅。

5.3共振解調(diào)法

共振解調(diào)法是利用傳感器的一階諧振頻率區(qū)作為監(jiān)測頻帶，而將其他低頻分量濾除。當(dāng)軸承出現(xiàn)故障時，必引起一系列的脈沖，這些脈沖中的高階諧波會在傳感器的共振頻率上激起它的響應(yīng)——高頻自由衰減振動。把這個響應(yīng)信號通過檢波和低通濾波（稱解調(diào)），可以獲得一個對應(yīng)于低頻脈沖的，并經(jīng)放大和展寬的解調(diào)波。此解調(diào)波與造成故障的沖擊脈沖有著唯一的對應(yīng)關(guān)系。解調(diào)波的幅度預(yù)示著故障的嚴重程度，解調(diào)波的基本頻率即為軸承中某元件發(fā)生故障的特征頻率。目前這種方法用得較普遍，并有一些根據(jù)這個原理制造的專用儀器。

參考文獻

[1]蔡宇.淺析機械設(shè)備的振動故障檢測裝備制造技術(shù)，2010.

[2]陳珊珊.Ⅸ時域分析技術(shù)在機械設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用[J].機械傳動，2007.