冶金機電設備中振動監(jiān)測和故障診斷技術應用

高云

（酒鋼集團榆中鋼鐵有限責任公司，甘肅 蘭州 730104）

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)也在不斷地進步和完善，人們也是越來越追求高質量高效率，所以在冶金行業(yè)中也不例外，冶金企業(yè)為了追求更高的經(jīng)濟效益，不斷地加大生產(chǎn)力度，使冶金機電設備一直保持著高強度高負載的工作狀態(tài)，因此，在長時間的運行中會存在非常多的安全隱患，這些隱患僅僅是依賴人工檢測的方式是無法精確地檢測并排查那些潛在隱患，所以在實際的冶金工作中，振動監(jiān)測和故障診斷技術就應運而生，合理地應用該技術不僅有效地降低了冶金機電設備的故障率，同時，還為后續(xù)相關的日常維修工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的原理和組成

振動監(jiān)測與故障診斷技術在冶金行業(yè)中的應用非常廣泛，振動監(jiān)測與故障診斷技術的實現(xiàn)需要依靠冶金設備故障檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)的具體內容如下。

1.1 基本原理

在實際的冶金機電設備正常工作中，都會出現(xiàn)一定的振動情況，同時還會產(chǎn)生強烈的噪音，如果冶金機電設備在工作中某一部分發(fā)生了故障，相應的振動情況和噪音的大小都會隨著發(fā)生一系列的變化，但這種變化是微弱的，僅依靠人的能力是無法檢測到的。因此，就必須要采用專門的監(jiān)測裝置將微弱的變化進行合理的提取，并將所得到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中，經(jīng)過對信號的整合處理，呈現(xiàn)出相應的圖像，工作人員根據(jù)圖像進行判斷分析冶金機電設備的工作狀態(tài)，并且還可以找到相應的故障位置。

1.2 硬件組成

在實際的冶金機電設備故障檢測系統(tǒng)中，最重要的就是振動監(jiān)測技術，其主要的體現(xiàn)就是在冶金機電設備上設置監(jiān)測點，因此，也被叫作加速度傳感器。機電設備在實際的運行過程中會產(chǎn)生振動現(xiàn)象，這樣加速度傳感器就會采集到相應點位的振動信號，同時，還要將振動信號轉換為電信號，并通過預防干擾線路后傳遞給信號預處理裝置。這是因為采集到的信號特別小，并且還包含了很多沒有用的信號類型，因此，就必須通過預處理裝置來過濾信號，并將信號放大。在信號經(jīng)過預處理裝置后，繼而傳到A/D 轉換器，實現(xiàn)對該信號的數(shù)模轉換，即采樣工作，然后，相應的樣本經(jīng)過計算機系統(tǒng)的分析處理后并將其存入硬盤，并且保證全天候的動態(tài)監(jiān)測。然后，選擇最佳的診斷技術和方法并且有效地利用計算機技術對采集的樣本進行綜合分析，從該樣本中提取出最佳的信息來有效地判斷機電設備的運行狀態(tài)，有效地對機電設備的故障進行動態(tài)監(jiān)測。

1.3 軟件組成與檢測系統(tǒng)

在實際的故障檢測系統(tǒng)中，應用的計算機軟件要具備管理并分析數(shù)據(jù)的功能。主要表現(xiàn)在利用計算機軟件合理的分析加速度傳感器收集到的振動信號，然后，對信號進行相應的處理，包括不同渠道采集信號、數(shù)據(jù)報警等。繼而相關工作人員結合分析結果來判斷機電設備的工作狀態(tài)，并且計算機系統(tǒng)還要結合故障原因等相關內容以及故障隨機分析法或者是故障預測法，來實現(xiàn)對機電設備故障的精確診斷，有效地提高了工作人員的工作效率。在實際的冶金機電設備檢測系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理能力非常強大，可以實現(xiàn)對整個工作過程進行全天候的動態(tài)監(jiān)測處理工作。其中，數(shù)據(jù)實時監(jiān)控包括三個數(shù)據(jù)類型：一是天數(shù)據(jù)，總共可以保存1024 個數(shù)據(jù)；二是小時數(shù)據(jù)，總共可以保存2400 個數(shù)據(jù)；三是分鐘數(shù)據(jù)，需要在實際的工作中每3 分鐘進行一次采集工作，并保存的數(shù)據(jù)是在120 小時以內。另外，系統(tǒng)的檔案管理功能可以將收集的這些信息存入檔案，甚至還可以打印做成紙質檔案封檔處理。

2 故障檢測系統(tǒng)應用

2.1 振動監(jiān)測點的分布狀況

我單位燒結作業(yè)區(qū)3#燒結機在實際的生產(chǎn)工作中，總共有100 多臺設備。這是一條連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)線，主要的冶金機電設備包括減速機、電機以及風機等。通過加裝在關鍵設備電機驅動端和非驅動端、減速機輸入軸、輸出軸上的振動加速度傳感器監(jiān)控點，采集振動和溫度等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了連續(xù)24 小時高密度遠程智能監(jiān)測設備狀態(tài)，智能報警篩選、專家即時診斷，實現(xiàn)設備當前運行狀態(tài)的判斷和未來的預測，精準定位故障部件，全面監(jiān)測故障劣化趨勢，評估故障部件剩余壽命，將維修決策由臨時、事后搶修等轉變成計劃預測性維修，有效減少了非計劃停機次數(shù)。

通過加裝故障診斷系統(tǒng)，設備日常運行出現(xiàn)異常報警時，通過短信推送、微信群、郵件、電話多種形式及時通知現(xiàn)場維修人員和遠程診斷專家，經(jīng)過遠程診斷專家對數(shù)據(jù)的分析和故障的判斷，1 小時內聯(lián)系現(xiàn)場提供診斷結論；對于可控設備故障，4 小時內通知到現(xiàn)場，并給出滾動壽命預測建議，指導現(xiàn)場檢查、維修。設備管理人員手機安裝APP，參與設備狀態(tài)監(jiān)測管理，實現(xiàn)將各種設備管理模式靈活運用，將精密連續(xù)診斷與點檢日常點檢簡易診斷相結合，崗位點檢與狀態(tài)管理相結合，全員管理與專業(yè)管理相結合，全面推進設備狀態(tài)管理工作。

實現(xiàn)設備預知維修是一項帶有創(chuàng)新性的開拓性工作，需要設備監(jiān)測人員以設備狀態(tài)監(jiān)測為突破口，提高設備管理人員水平及振動分析水平為原則，不斷學習新技術、新知識，提高故障判斷和分析能力，提高設備檢測的準確性、及時性，使設備狀態(tài)信息更好地為設備維修管理服務。

2.2 系統(tǒng)的故障分析

對于冶金機電裝置設備的故障，僅僅依靠維修人員的人工檢測是無法有效地排查故障的，而且在傳統(tǒng)的檢修工作中，檢修人員只是利用老式的檢查設備的方式進行故障排查，這些情況都會嚴重影響機電設備的穩(wěn)定工作。然而，在冶金機電設備中合理的運用振動監(jiān)測和故障診斷技術后，就可以精確而又及時地的發(fā)現(xiàn)冶金機電設備的潛在故障，極大地幫助了檢修人員完成工作。振動監(jiān)測技術實現(xiàn)對機電設備故障的有效監(jiān)測是有效地利用了計算機系統(tǒng)中時域信號和頻域信號峰值的規(guī)律。無論是多么復雜的震蕩情況，都能在計算機系統(tǒng)中分解成不同頻率的諧波，而對于每種頻率的諧波來說，都在其震蕩周期中有一個最大值，即幅值，將這所有的幅值按照頻率的順利合理的排列，從而生成一個頻譜圖像。專業(yè)檢測技術人員根據(jù)頻譜圖像相關內容就可以先對設備故障的準確判斷。該頻譜圖像的振動幅度越大，機電設備的故障相應的也就越嚴重。

2.3 系統(tǒng)的結果處理

故障診斷系統(tǒng)可以對收集到的數(shù)據(jù)信息的分析能夠得到相應的結果，并且將這個結果通過計算機系統(tǒng)上傳至機電設備的維修工人，并向維修工人提供合理的處理對策，然后，設備維修人員要根據(jù)實際的情況對機電設備的維修與檢查。如果在設備維修人員檢修的時候，發(fā)現(xiàn)內部機械零件出現(xiàn)了松動或者是磨損情況以及機電設備出現(xiàn)了故障，那么，設備的維修人員就可以立即對發(fā)現(xiàn)的問題作出處理。通過對幅度峰值高低和頻率的特征的分析，設備人員能夠有效地完成對機電設備的維修與判斷。

3 檢測系統(tǒng)的應用效果

目前來看，在每個行業(yè)的高速發(fā)展階段都應用了機電設備檢測系統(tǒng)，不僅有效地減少了機電設備的事故率，同時，還節(jié)省了相關企業(yè)維修的成本，具有非常重要的現(xiàn)實意義。目前，在實際的冶金企業(yè)中，主要應用先進的振動監(jiān)測技術實現(xiàn)對故障的合理診斷，并精確地分析機電設備的故障，有助于檢修人員對機電設備合理的維護維修，不僅有效地保障了整個企業(yè)的正常的開展工作，同時，還有效地降低了在實際的冶金工作中事故發(fā)生的概率。除此之外，該技術的運用還有效地擺脫了機電設備檢修工作對人工的依賴性，有助于提高檢修效率。

在實際的冶金工程中，如果機電設備出現(xiàn)無法控制的異常情況，相關技術人員可以利用計算機技術，用過檢測監(jiān)測點收集到的頻譜對故障進行準確的分析、判斷，進而找到合理的應對策略。這種計算機技術與機電設備檢修工作相結合的方式，有效地實現(xiàn)了對冶金機電設備的動態(tài)監(jiān)控和遠程監(jiān)控診斷，有利于及時地發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)階段在冶金行業(yè)中，振動監(jiān)測和故障診斷技術已經(jīng)廣泛應用于機電設備故障中的診斷系統(tǒng)中，該技術的合理應用不僅可以動態(tài)監(jiān)控所有機電設備的工作情況，同時，還可以有效地綜合分析以及處理診斷系統(tǒng)監(jiān)測到的相關數(shù)據(jù)信息，然后，將這些數(shù)據(jù)信息和正常下的數(shù)據(jù)信息進行比較，及時地發(fā)現(xiàn)機電設備的故障情況以及故障程度和發(fā)展趨勢，有效地降低了機電設備故障的發(fā)生，并且可以為相關技術人員維護維修工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，對于冶金企業(yè)而言，具有極大的經(jīng)濟效益。