羅茨風(fēng)機故障機理分析與診斷模型研究

劉文敬

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

羅茨風(fēng)機故障機理分析與診斷模型研究

劉文敬

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

羅茨風(fēng)機有多種組成部分，主要包括葉輪、機殼、進出口消聲器、墻板等，其屬于容積式風(fēng)機。羅茨風(fēng)機在工作時，主要通過氣缸中的葉形轉(zhuǎn)子做機械運動將氣體進行壓縮，然后對氣體進行輸送。在實際情況中，羅茨風(fēng)機有著廣泛的應(yīng)用，主要包括處理污水中的廢氣、對水泥進行運輸、輸送氣體等，能夠起到較好的效果。受人為因素和自然因素的影響，羅茨風(fēng)機極易出現(xiàn)故障，所以如何更好對羅茨風(fēng)機進行完善成為技術(shù)人員面臨的重大問題。本文主要以羅茨風(fēng)機作為研究對象，對其故障處理進行了探討，提出了一些建議。

羅茨風(fēng)機；故障；診斷

在羅茨風(fēng)機中，具有較好的進出風(fēng)口設(shè)計，而且其對三葉轉(zhuǎn)子進行了較好應(yīng)用，所以在實際運作過程中，其不會產(chǎn)生較大的噪聲污染，對周邊居民的正常生活影響較小；羅茨風(fēng)機具有較好的持久性能，而且風(fēng)機整體容量較大，有著較高的應(yīng)用價值；軸承在風(fēng)機中具有重要作用，而羅茨風(fēng)機中的軸承具有較好質(zhì)量，所以延長了風(fēng)機的使用壽命。但是羅茨風(fēng)機也極易遭受外界因素的影響，所以技術(shù)人員必須加強對其的研究。

一、羅茨風(fēng)機概要

羅茨風(fēng)機中應(yīng)用到了三葉轉(zhuǎn)子，在實際運作中，由于轉(zhuǎn)速和風(fēng)量處于平衡狀態(tài)，所以羅茨風(fēng)機不會造成較大的震動，也不會產(chǎn)生極大噪聲污染，所以不會對周邊居民的正常生活和工作造成影響。羅茨風(fēng)機中有著較好的進出風(fēng)口設(shè)計，風(fēng)機端蓋與葉輪之間留有一定的縫隙，而且葉輪端面與風(fēng)機端蓋間也留有一定的間隙，從而較好對風(fēng)進行輸送。羅茨風(fēng)機一般具有較簡單的結(jié)構(gòu)，而且在運作和安裝方面都不需要進行復(fù)雜操作，其有著較好性能，穩(wěn)定性較高，所以被廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)，促進了更行業(yè)良好發(fā)展。

二、羅茨風(fēng)機故障機理分析與處理辦法

羅茨風(fēng)機在實際運作過程中，極易遭受自然因素及人為因素的影響，所以很容易出現(xiàn)故障，最終給各項工作的順利進行帶來極大不利，所以技術(shù)人員必須加強對羅茨風(fēng)機工作狀態(tài)的監(jiān)管，及時處理存在的問題，確保其能夠正常運作。當(dāng)羅茨風(fēng)機內(nèi)溫度過高時，一般是因為郵箱內(nèi)的油過多且質(zhì)量較差，或者壓力過大以及通風(fēng)效果差，面對這種問題，技術(shù)人員須對雜質(zhì)進行清除，合理設(shè)置通風(fēng)口，并提高轉(zhuǎn)速，從而有效降低溫度。當(dāng)葉輪出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象時，一般是由于齒輪不牢固或者葉輪間間隙較小，在處理這種問題時，技術(shù)人員須增加齒輪牢固度，并合理調(diào)整葉輪之間的間隙，從而防止葉輪出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象。如果出現(xiàn)流量不足現(xiàn)象，可能是由于過濾器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象或者皮帶出現(xiàn)打滑情況，在處理這種問題時，技術(shù)人員可以對過濾器中的雜質(zhì)進行清除，并將皮帶拉緊，并對進口壓力值進行檢測和調(diào)整，從而確保流量穩(wěn)定。當(dāng)電機出現(xiàn)超載現(xiàn)象時，可能是因為流量過大或者進出口位置出現(xiàn)堵塞情況，所以技術(shù)人員可以將氣體進行卸放，保證流量穩(wěn)定，并且對進出口堵塞物進行清除，從而促進電機正常運作。

三、羅茨風(fēng)機診斷模型研究

基于羅茨風(fēng)機自身特性，其雖然在許多行業(yè)中都能發(fā)揮出較好作用，提高工作產(chǎn)量和效率、并降低整體成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，但是其極易遭受自然因素及人為因素的影響，羅茨風(fēng)機一旦在運作過程中出現(xiàn)問題，不僅對各項工作的正常進行造成極大影響，而且會給企業(yè)帶來巨大的損失，所以建立羅茨風(fēng)機診斷模型有著重要意義，技術(shù)人員可以通過羅茨風(fēng)機建立故障數(shù)據(jù)庫，當(dāng)羅茨風(fēng)機在工作中出現(xiàn)問題時，技術(shù)人員能夠及時根據(jù)故障數(shù)據(jù)庫對相關(guān)問題進行解決，從而更好發(fā)揮出羅茨風(fēng)機作用。

（一）應(yīng)用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

本文主要對小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行融合，并對機械技術(shù)進行合理利用，從而建立羅茨風(fēng)機摩擦故障診斷模型。技術(shù)人員在對小波分析以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行結(jié)合時，主要有兩種方法，首先，技術(shù)人員可以對尺度函數(shù)以及小波函數(shù)進行合理利用，將小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行結(jié)合，主要對不均勻信息進行處理。其次，技術(shù)人員主要通過小波變換對信號向量進行引出，并融入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)有效結(jié)合，能夠較好對故障進行診斷。在機械管理要求下，技術(shù)人員須在羅茨風(fēng)機摩擦故障診斷模型中設(shè)置機械動力學(xué)模型，用以檢測轉(zhuǎn)子故障，并與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行結(jié)合，促進檢測自動化。

（二）選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本

表1 羅茨風(fēng)機摩擦故障診斷結(jié)果

在對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本進行選取時，基于機械設(shè)備故障診斷特性，可以用測振傳感器對信號進行提取。技術(shù)人員必須對故障指標進行合理分析，確保其能夠?qū)收袭a(chǎn)生較大反應(yīng)，一般可將裕度指數(shù)、峭度指數(shù)、脈沖指數(shù)等作為羅茨風(fēng)機故障指標，能夠起到較好作用。在機械動力學(xué)基礎(chǔ)上，由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有一定的方程表達式，因此技術(shù)人員還需對表達式內(nèi)相關(guān)特征量進行提取，表達式如下：

Mq+Dq+Kq=Q

其中M指的是機械動力學(xué)模型中質(zhì)量矩陣，主要包括圓盤質(zhì)量及軸；D指的是阻尼陣，主要包括陀螺運動、軸內(nèi)阻以及軸承阻尼；K指的是剛度陣；Q指的是合外力向量。技術(shù)人員還可以對小波包進行分解，獲得一系列子帶能量值，并將其作為故障指標輸進神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而有效選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本。由于各種數(shù)據(jù)存在差異性，所以技術(shù)人員需對其進行統(tǒng)一化，一般可以采用極差方式，并合理設(shè)置各類數(shù)據(jù)對應(yīng)的羅茨風(fēng)機故障情況，主要包括重度摩擦、輕度摩擦、無摩擦三種形式。

（三）明確神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

在對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行明確時，基于機械管理特性，技術(shù)人員需對輸入層以及輸出層的神經(jīng)元個數(shù)進行明確，并對轉(zhuǎn)子特征信號進行明確，一般可根據(jù)機械動力學(xué)基礎(chǔ)，對輸入特征向量以及輸出的特征向量進行確定，技術(shù)人員可將裕度指數(shù)、峭度指數(shù)、脈沖指數(shù)以及小波包分解后的30個特征向量作為輸出神經(jīng)元個數(shù)以及輸入神經(jīng)元個數(shù)，所以輸出神經(jīng)元個數(shù)為2，輸入神經(jīng)元個數(shù)為33。在隱層方面，一般情況下，單隱層BP網(wǎng)絡(luò)能夠較好復(fù)合模型要求，所以技術(shù)人員可以直接選擇單隱層BP網(wǎng)絡(luò)，但是如何有效選擇單隱層神經(jīng)元數(shù)量存在較大的問題。由于單隱層自身特性，神經(jīng)元數(shù)量以及轉(zhuǎn)子特征信號過多過少都會對模型試驗造成影響，所以技術(shù)人員必須進行多次實驗，合理選擇神經(jīng)元數(shù)量及轉(zhuǎn)子特征信號。

（四）進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實測

本文主要對6組樣本進行試驗，實驗結(jié)果如表1。

由表1可知，診斷準確率為83.3%，所以能夠較好對羅茨風(fēng)機故障進行診斷。

結(jié)束語

在實際情況中，羅茨風(fēng)機在多方面都能發(fā)揮出較好作用，但是其極易遭受人為因素及自然因素的影響，所以技術(shù)人員必須采取有效措施完善羅茨風(fēng)機，有效解決存在的各種問題。技術(shù)人員可以通過對羅茨風(fēng)機故障原因及風(fēng)機自身特性建立診斷模型，對各類數(shù)據(jù)進行補充，從而完善羅茨風(fēng)機故障數(shù)據(jù)庫，為有效處理羅茨風(fēng)機故障帶來便利。

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