謅議軋鋼機械振動故障診斷

吳志光（山西機電職業(yè)技術學院，山西　長治　046011）

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謅議軋鋼機械振動故障診斷

吳志光
（山西機電職業(yè)技術學院，山西長治046011）

摘要：在軋鋼機械的工作過程中，振動故障是一種常見的故障類型。對振動故障的分析及診斷對于保證軋鋼機械的安全運行顯得非常必要。本文從研究軋鋼機械的振動故障的判斷標準出發(fā)，對振動故障特征數(shù)據(jù)的采集、分析處理及診斷作了進一步探討。希望對提高軋鋼機械振動故障診斷的準確性，保障軋鋼機械安全高效運轉(zhuǎn)有所幫助。

關鍵詞：軋鋼機械；振動故障；故障診斷

0　引言

軋鋼機械的振動故障對軋鋼機械的正常安全運轉(zhuǎn)有著基礎性的影響。在實際的工作中，現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)，通過及時發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)的采集、頻譜的分析來發(fā)現(xiàn)軋鋼機械振動故障的規(guī)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(chǎn)。

1　軋鋼機械振動故障的判斷標準

在正式進行軋鋼機械振動故障診斷時，要依據(jù)一定的故障判斷標準，在具體的軋鋼機械維護和管理中，一般引入定性和定量的方法對軋鋼機械振動故障進行準確判斷。目前判斷軋鋼機械的故障標準一般有三種，即故障類比評判標準、故障相對判斷標準及故障定量判斷標準［1］。引起軋鋼機械振動故障的原因很多，要想對其進行準確的判斷還較為困難，通常情況下，影響軋鋼機械振動故障判斷的原因有以下幾種：一是機械工況的變化；二是機械實際的運行速度；三是故障類型；四是故障檢測傳感器安裝設置。因此，要實現(xiàn)對故障的科學診斷是很困難的，在實際的故障判斷中除了參考一些量化標準，還要對一些相對指標進行判斷。因此，當前對軋鋼機械振動故障的判斷標準還引入了數(shù)據(jù)采集、頻譜分析等方法，不僅提高了軋鋼機械振動故障判斷標準的有效性，還提升了軋鋼機械振動故障判斷標準的可行性。

2　軋鋼機械振動故障的診斷流程

在具體的軋鋼機械振動故障診斷中，一般遵循以下流程：軋鋼機械振動故障檢測開始→確定要被檢測的對象及其對應的基準頻率（正常參數(shù)）→選擇軋鋼機械振動故障檢測內(nèi)容→明確軋鋼機械振動故障的檢測任務→對軋鋼機械故障進行現(xiàn)場檢測→回收軋鋼機械振動故障的檢測數(shù)據(jù)→對軋鋼機械振動故障數(shù)據(jù)信息進行特征分析，形成數(shù)據(jù)報告→查看數(shù)據(jù)是否異常，作出軋鋼機械振動的故障判斷［2］。

3　故障特征數(shù)據(jù)的采集

在診斷軋鋼機械振動故障過程中，故障特征數(shù)據(jù)的采集是技術人員進行故障正確判斷的關鍵步驟。對軋鋼機械振動故障數(shù)據(jù)采集的多少直接影響著故障診斷的準確性。故障數(shù)據(jù)采集得越多，就越有利于軋鋼機械振動故障的診斷，但考慮到傅里葉運行時交換時間會隨著數(shù)據(jù)長度的增加呈現(xiàn)成倍增長趨勢，這將增加數(shù)據(jù)的儲存空間，而軋鋼機械由于轉(zhuǎn)速低，不能滿足這樣的需求，所以在數(shù)據(jù)采集上一般采用2048為采集長度較為合適，這樣可以覆蓋不同故障的發(fā)生頻率成分。對軋鋼機械振動故障數(shù)據(jù)的采集通常由鍵相信號觸發(fā)，一般將鍵相信號分為自動鍵相和手工鍵相。在安裝有轉(zhuǎn)速鍵相主軸情況下，通常采用自動鍵相，采取周期采樣的數(shù)據(jù)采集方式，采樣的數(shù)據(jù)長度為2048點，這樣可以消除數(shù)據(jù)失真的“旁瓣”效應，得到1～1024倍軸頻的分析范圍。在沒有安裝轉(zhuǎn)速鍵相的情況下，采用的是人工鍵相，人工設置振動采集板的采樣頻率，利用信號分析技術得出故障頻率，頻率分析的上限和下限都跟隨人工設置的采樣頻率而變，例如鍵相每轉(zhuǎn)256點，連續(xù)轉(zhuǎn)8轉(zhuǎn)，則數(shù)據(jù)采集長度為2048點，1/8～128倍軸頻就是得出的頻率分析范圍；再例如鍵相轉(zhuǎn)速為10Hz，每轉(zhuǎn)采樣的數(shù)據(jù)長度為2048點，那么0～10230Hz就為分析頻率范圍［3］。對已經(jīng)采集到的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會將它們按照一定的格式存儲在數(shù)據(jù)庫中，將以小時計數(shù)的數(shù)據(jù)到一周、一月甚至一年計數(shù)的數(shù)據(jù)和其他諸如事故數(shù)據(jù)及原始比較數(shù)據(jù)一起儲存在數(shù)據(jù)庫中，以便為后續(xù)的振動故障分析和診斷工作提供數(shù)據(jù)參考依據(jù)。

4　故障數(shù)據(jù)的分析處理

在對軋鋼機械振動故障判斷標準和特征數(shù)據(jù)有了進一步的了解后，緊接著數(shù)據(jù)采集工作的是對軋鋼機械振動故障進行數(shù)據(jù)分析和處理。首先是對動態(tài)監(jiān)測軸承受的磨損程度進行分析，采用渦流傳感器持續(xù)測量探頭體與旋轉(zhuǎn)軸之間的縫隙變化，發(fā)現(xiàn)軸承因磨損發(fā)生的圓度變化完成振動早期診斷。其次是對軋鋼機械轉(zhuǎn)速的檢測，利用渦流傳感器中的鍵相同步探頭于不同時刻對數(shù)據(jù)采樣，計算出正確頻率后，通過對采樣頻率、波形及振幅的頻譜分析，對頻譜分析作出相應判斷。最后是集中進行對軋鋼加些振動故障特征數(shù)據(jù)的綜合分析和處理，利用加速傳感器和位移傳感器對故障數(shù)據(jù)進行分析后，進一步明確軋鋼機械振動故障信息來源，提高發(fā)現(xiàn)故障的能力，提早發(fā)現(xiàn)軋鋼機械振動的故障。通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析和對比，自動判斷出軋鋼機械的實時工作狀態(tài)，還可將采集的振動故障數(shù)據(jù)置于波形的中央位置，有效避免因為軋鋼機械沖擊而導致的數(shù)據(jù)采集不完整和頻譜特征數(shù)據(jù)缺失可比性的現(xiàn)象。

5　故障診斷

在對軋鋼機械振動特性科學分析的基礎上，通過對振動故障的采集和分析，有利于對軋鋼機械運行中的具體故障進行診斷。由動態(tài)控制軸承的運轉(zhuǎn)能力、耐磨性、軸承轉(zhuǎn)速及振動特性輸出頻率等方面引起的問題常常是軋鋼機械振動故障原因。根據(jù)這些故障特點，我們可以更好實現(xiàn)加速傳感器及位移傳感器的使用和配合，兩者互補，也有利于進一步拓寬收集頻率的范圍，更及時和準確地發(fā)現(xiàn)振動故障，從而更迅速地解決故障問題。

6　結(jié)語

綜上所述，對軋鋼機械振動故障分析和診斷是一項極其復雜的工作，在實際工作中，除了遵循一般的故障判斷標準，準確的采集特征數(shù)據(jù)，還需要對采集的數(shù)據(jù)進行科學的分析，從而找出軋鋼機械振動故障發(fā)生的根源。在故障診斷過程中，技術與經(jīng)驗同等重要，對于實際操作的技術人員來說，軋鋼機械振動故障診斷務必形成一種固有的機制，掌握故障診斷方法，從而保證軋鋼機械的安全生產(chǎn)。本文對軋鋼機械振動故障的診斷方法作出了相應探討，希望對讀者在研究軋鋼機械振動故障診斷方面有所幫助。

參考文獻：

［1］趙志勇.軋鋼機械振動故障的診斷探究［J］.河南科技，2014（01）:101-102.

［2］李艷，李艷峰.關于軋鋼機械振動故障的診斷分析［J］.技術經(jīng)濟，2014（03）:35-36.

［3］劉洋，楊雪飛.軋鋼機械振動故障的診斷［J］.科技專論，2013，（12）:259.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.006