吳志光（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西　長(zhǎng)治　046011）

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謅議軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷

吳志光
（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長(zhǎng)治046011）

摘要：在軋鋼機(jī)械的工作過(guò)程中，振動(dòng)故障是一種常見(jiàn)的故障類型。對(duì)振動(dòng)故障的分析及診斷對(duì)于保證軋鋼機(jī)械的安全運(yùn)行顯得非常必要。本文從研究軋鋼機(jī)械的振動(dòng)故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，對(duì)振動(dòng)故障特征數(shù)據(jù)的采集、分析處理及診斷作了進(jìn)一步探討。希望對(duì)提高軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷的準(zhǔn)確性，保障軋鋼機(jī)械安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：軋鋼機(jī)械；振動(dòng)故障；故障診斷

0　引言

軋鋼機(jī)械的振動(dòng)故障對(duì)軋鋼機(jī)械的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)有著基礎(chǔ)性的影響。在實(shí)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(jī)械設(shè)備中安置檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位振動(dòng)頻率及幅度來(lái)判斷振動(dòng)故障所在，并通過(guò)振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、頻譜的分析來(lái)發(fā)現(xiàn)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的規(guī)律，制定一系列對(duì)應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，從而指導(dǎo)軋鋼機(jī)械的安全生產(chǎn)。

1　軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)

在正式進(jìn)行軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷時(shí)，要依據(jù)一定的故障判斷標(biāo)準(zhǔn)，在具體的軋鋼機(jī)械維護(hù)和管理中，一般引入定性和定量的方法對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。目前判斷軋鋼機(jī)械的故障標(biāo)準(zhǔn)一般有三種，即故障類比評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)、故障相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)及故障定量判斷標(biāo)準(zhǔn)［1］。引起軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的原因很多，要想對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷還較為困難，通常情況下，影響軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障判斷的原因有以下幾種：一是機(jī)械工況的變化；二是機(jī)械實(shí)際的運(yùn)行速度；三是故障類型；四是故障檢測(cè)傳感器安裝設(shè)置。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的科學(xué)診斷是很困難的，在實(shí)際的故障判斷中除了參考一些量化標(biāo)準(zhǔn)，還要對(duì)一些相對(duì)指標(biāo)進(jìn)行判斷。因此，當(dāng)前對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械振動(dòng)故障判斷標(biāo)準(zhǔn)的有效性，還提升了軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障判斷標(biāo)準(zhǔn)的可行性。

2　軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷流程

在具體的軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷中，一般遵循以下流程：軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)開(kāi)始→確定要被檢測(cè)的對(duì)象及其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)頻率（正常參數(shù)）→選擇軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)內(nèi)容→明確軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的檢測(cè)任務(wù)→對(duì)軋鋼機(jī)械故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)→回收軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的檢測(cè)數(shù)據(jù)→對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障數(shù)據(jù)信息進(jìn)行特征分析，形成數(shù)據(jù)報(bào)告→查看數(shù)據(jù)是否異常，作出軋鋼機(jī)械振動(dòng)的故障判斷［2］。

3　故障特征數(shù)據(jù)的采集

在診斷軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障過(guò)程中，故障特征數(shù)據(jù)的采集是技術(shù)人員進(jìn)行故障正確判斷的關(guān)鍵步驟。對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障數(shù)據(jù)采集的多少直接影響著故障診斷的準(zhǔn)確性。故障數(shù)據(jù)采集得越多，就越有利于軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷，但考慮到傅里葉運(yùn)行時(shí)交換時(shí)間會(huì)隨著數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加呈現(xiàn)成倍增長(zhǎng)趨勢(shì)，這將增加數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存空間，而軋鋼機(jī)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(zhǎng)度較為合適，這樣可以覆蓋不同故障的發(fā)生頻率成分。對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障數(shù)據(jù)的采集通常由鍵相信號(hào)觸發(fā)，一般將鍵相信號(hào)分為自動(dòng)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(dòng)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(zhǎng)度為2048點(diǎn)，這樣可以消除數(shù)據(jù)失真的“旁瓣”效應(yīng)，得到1～1024倍軸頻的分析范圍。在沒(méi)有安裝轉(zhuǎn)速鍵相的情況下，采用的是人工鍵相，人工設(shè)置振動(dòng)采集板的采樣頻率，利用信號(hào)分析技術(shù)得出故障頻率，頻率分析的上限和下限都跟隨人工設(shè)置的采樣頻率而變，例如鍵相每轉(zhuǎn)256點(diǎn)，連續(xù)轉(zhuǎn)8轉(zhuǎn)，則數(shù)據(jù)采集長(zhǎng)度為2048點(diǎn)，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(zhǎng)度為2048點(diǎn)，那么0～10230Hz就為分析頻率范圍［3］。對(duì)已經(jīng)采集到的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)將它們按照一定的格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，將以小時(shí)計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)到一周、一月甚至一年計(jì)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(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便為后續(xù)的振動(dòng)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(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障判斷標(biāo)準(zhǔn)和特征數(shù)據(jù)有了進(jìn)一步的了解后，緊接著數(shù)據(jù)采集工作的是對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。首先是對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)軸承受的磨損程度進(jìn)行分析，采用渦流傳感器持續(xù)測(cè)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(dòng)早期診斷。其次是對(duì)軋鋼機(jī)械轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，利用渦流傳感器中的鍵相同步探頭于不同時(shí)刻對(duì)數(shù)據(jù)采樣，計(jì)算出正確頻率后，通過(guò)對(duì)采樣頻率、波形及振幅的頻譜分析，對(duì)頻譜分析作出相應(yīng)判斷。最后是集中進(jìn)行對(duì)軋鋼加些振動(dòng)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(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，進(jìn)一步明確軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障信息來(lái)源，提高發(fā)現(xiàn)故障的能力，提早發(fā)現(xiàn)軋鋼機(jī)械振動(dòng)的故障。通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比，自動(dòng)判斷出軋鋼機(jī)械的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，還可將采集的振動(dòng)故障數(shù)據(jù)置于波形的中央位置，有效避免因?yàn)檐堜摍C(jī)械沖擊而導(dǎo)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(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)特性科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)振動(dòng)故障的采集和分析，有利于對(duì)軋鋼機(jī)械運(yùn)行中的具體故障進(jìn)行診斷。由動(dòng)態(tài)控制軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)能力、耐磨性、軸承轉(zhuǎn)速及振動(dòng)特性輸出頻率等方面引起的問(wèn)題常常是軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障原因。根據(jù)這些故障特點(diǎn)，我們可以更好實(shí)現(xiàn)加速傳感器及位移傳感器的使用和配合，兩者互補(bǔ)，也有利于進(jìn)一步拓寬收集頻率的范圍，更及時(shí)和準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)振動(dòng)故障，從而更迅速地解決故障問(wèn)題。

6　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障分析和診斷是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作，在實(shí)際工作中，除了遵循一般的故障判斷標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確的采集特征數(shù)據(jù)，還需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析，從而找出軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障發(fā)生的根源。在故障診斷過(guò)程中，技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)同等重要，對(duì)于實(shí)際操作的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷務(wù)必形成一種固有的機(jī)制，掌握故障診斷方法，從而保證軋鋼機(jī)械的安全生產(chǎn)。本文對(duì)軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷方法作出了相應(yīng)探討，希望對(duì)讀者在研究軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障診斷方面有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

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［2］李艷，李艷峰.關(guān)于軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障的診斷分析［J］.技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2014（03）:35-36.

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

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