軋鋼機械振動故障的診斷研究

馮亮 丁莉

摘 要：軋鋼機械的振動故障對軋鋼機械的正常安全運轉有著基礎性的影響。在實際的工作中，現在較為普遍的故障診斷方法通常是在軋鋼機械設備中安置檢測和監控系統，通過及時發現和定位振動頻率及幅度來判斷振動故障所在，并通過振動數據的采集、頻譜的分析來發現軋鋼機械振動故障的規律，制定一系列對應的判斷標準，從而指導軋鋼機械的安全生產。

關鍵詞：軋鋼機械；振動故障；故障診斷

1 前言

軋鋼機械是軋鋼廠中至關重要的機械設備，是一種大型的旋轉機械。人們在長期的實踐與觀察中發現，軋鋼機械在發生故障之前會有異常的振動表現出來。因此，為了及時發現軋鋼機械的運行故障先兆，避免意外事故的發生，需要對軋鋼機械的重點部位，如旋轉軸、齒輪傳動件、聯軸器、滑動和滾動軸承等進行動態振動監測和故障診斷，以便準確地掌握故障發生的原因，從而更好地維護和檢修軋鋼機械設備，提高軋鋼機械設備的使用率，確保軋鋼機械安全、可靠運行。

2 軋鋼機械的振動特征重要意義

2.1 能夠對軸承的磨損情況進行動態的掌握

我們知道磨損作為一種最常見的失效形式，會造成徑向間隙的改變，進而改變傳感器縫隙之間的電壓。加速度傳感器不能準確的分辨出這種變化，進行轉軸與檢測探頭之間空隙內電壓變化的動態監測，能夠得到軸承在磨損作用下圓度的變化情況，實現故障的有效判斷。一些轉軸具有帶毛刺的表面，系統會相應的進行濾波技術的應用，排除干擾。由于存在個別的沖擊給轉軸帶來晃動的特殊情況存在，所以在把間隙電壓變化作為判斷依據時，通常采取的是間隙的平均值。

2.2 對軸承轉速進行動態觀測

所謂的特征頻率實際上就是故障的頻率，因為進行分析的故障信號是隨機選用的，所以不可能與通過理論計算出來的頻率完全相同。針對這個情況，我們一般會選取一定時間內振幅變化的最大值作為幅值來對特征頻率進行限制。一旦測量轉速的時候出現較大的誤差，故障特征頻率就很難被測量出來，如果期間轉速發生變化的話情況會更糟。渦流傳感器的安裝，能夠實現同時進行不同通道的數據收集工作，并且進行準確的頻率計算，與此同時，渦流傳感器測試由于人工操作的加入，軸承的振動會表現出良好的周期性特征，在此基礎上進行的特征頻率的觀測以及轉速的計算都會更加的準確。

3 軋鋼機械振動故障的判斷標準

一般來說，進行振動故障的評判可以采用進行類比、判斷故障定量以及相對故障判斷三種方式來進行，振動故障產生的原因是多種多樣的，單單依靠物理現象來進行準確判斷的難度是比較大的。實際經驗表明，軸承種類、工作狀態、實際轉速、故障類型、檢測裝置的位置等眾多的差異都會對軋鋼機器的振動故障產生影響，所以，要構建出一種適應性更好、更科學的診斷故障的標準是非常復雜的，要求我們在傳統標準的基礎上，進行相對指標的判段。簡單的說，就是在一定的時間段內，對處在相同位置、工作方式以及工作情況下的軋鋼機械進行定量測試，在將測量結果與正常工作狀態下的數據進行分析和比較，在此基礎上進行振動故障存在與否以及嚴重程度的判斷。

4 軋鋼機械振動故障的特征數據

軋鋼機械工作中，通常在齒輪和軸承的連接部位最容易產生振動，振動信號會通過各種方式進行傳播，但是在傳遞的過程中，工作狀態的突然轉變、轉速以及負荷的改變都會對傳遞結果產生影響。所以，要進行振動情況的分析和數據的采集時，首先要對復雜的信號進行噪音的排除，即使是對系統較為熟悉的專業技師，如果沒有長時間的振動故障處理經驗也很難完成任務。要完成對軋鋼機械振動故障的判斷以及分析，就一定要進行常規頻譜的采集和處理，與此同時，對于造成軋鋼機械振動故障的相關數據也要進行準確的計算和分析，只有這樣，才能找出不同的振動故障之間的差別和聯系。

進行不同振動故障的數據分析工作，可以分別從頻域和時域兩個角度出發。第一，從時域角度開展分析，重要的特征數據包括峰值、平均值以及歪度等等。第二，從頻域的角度出發，特征數據主要包含兩個部分，首先，出現振動故障的齒輪在軸頻以及咬合頻率方面的數據變化，其次，在進行頻譜統計的時候，中心、均方以及方根頻率等都是重要的統計特征。可以在相關數學計算辦法的幫助下完成以上這些特征數據的分析工作。軋鋼機械振動故障的特征數據對于振動故障的判斷至關重要，在數據采集的過程中，一定要通過有效地辦法排除噪聲的干擾，提取到最多的振動特征數據，擁有了這些數據才能進行不同狀態下的對比研究，才能發現振動故障產生的根本原因。

5 故障特征數據的分析處理

要在線測試軋鋼機械的振動故障，一定要將進行測量的傳感器安裝在被測試的部分，比較常見的有速度、位移以及加速度傳感器，分別用來進行振動頻率中高、中、低波段的測量。要獲得軋鋼機械軸承部分的振動特征資料，首先要在齒輪和滾動軸承上面進行加速傳感器的安裝工作，但是在實際的振動特征收集過程中，效果卻往往不是十分理想，分析其原因，可能是因為加速器振動產生的頻率具有非常廣的范圍，特別是軋鋼機器在較長時間內持續進行低速運轉的時候，對于產生的低頻振動，傳感器很難進行靈敏的辨別和記錄，這個時候可以把加速傳感器換成位移傳感器，能夠對低頻振動有更好的感知，會達到更好的測量效果。

6 結論

總之，對機械振動故障的判斷是比較復雜的一項工作，僅靠傳統手段很難達到科學、準確的目的，其判斷結果也會缺乏指導性。必須采用現代手段與傳統手段相結合的方式，第一時間把導致振動故障產生的根本原因找出來。查找軋鋼機械振動故障原因首先要采集機械振動的機械數據，并在此基礎上進行認真的研究和分析，從而歸納出一整套行之有效的故障診斷體系，并運用到工作在不同狀態下的軋鋼機械振動故障分析中。

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