離線便攜振動監(jiān)測采集儀器在軋鋼設備的應用

王 瑞，夏姣姣，張韋杰，雷震堯

（1.北京首寶核力設備技術有限公司，河北唐山 063200；2.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063200）

1 便攜式振動數(shù)據(jù)采集分析設備的應用

大型鋼廠設備中軸承是非常重要的零件，軸承損壞對設備有很大影響，可能引起停產(chǎn)事故。軸承作為轉子的重要支撐的部件，對于旋轉類機械，它的穩(wěn)定性和可靠性對整個機械設備影響很大。如何使用一款可以實時監(jiān)測的儀器，應用在大中型設備上，減少旋轉機械設備事故的發(fā)生，應用市場前景非常廣闊。

本文主要介紹便攜式信號采集與分析系統(tǒng)的實現(xiàn)，以及FFT 頻譜分析在振動監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。整個系統(tǒng)的分析過程分為在線振動監(jiān)測和離線振動監(jiān)測。系統(tǒng)和便攜振動采集分析儀器均采用模塊化設計，使用方便。硬件主要是傳感器安裝在生產(chǎn)車間的重要設備上，采集設備軸承運行情況，以及軸承損壞程度與原因。離線振動采集主要由傳感器探頭、轉速計和便攜式振動分析采集儀構成，主要是為實時和定期對關鍵的振動設備軸承零件進行振動監(jiān)測，根據(jù)設備運行情況，提供合理檢修方案。通過頻譜時域圖對軸承的運行情況進行監(jiān)測，設置報警值。

本文對FFT 頻譜分析在便攜振動信號采集與分析儀器上的作用進行研究。對數(shù)據(jù)采集以及采集后的處理方式進行分析。處理后的信號頻譜特征與波形，重點研究FFT 的原理，將這些運用在便攜式振動數(shù)據(jù)采集與分析儀器上。然后將采集的數(shù)據(jù)導入在電腦上進行全面分析，得出軸承故障原因。

2 離線振動檢測系統(tǒng)的功能和結構

離線振動數(shù)據(jù)采集分析儀主要是通過傳感器的探頭安裝在軸承承載區(qū)域，獲得的時域圖通過FFT 運算，得到頻譜圖分析軸承故障。根據(jù)探頭的種類不同可以測得位移、速度、加速度和加速度包絡。加速度用的是峰值，加速度關心的是某一微觀時刻達到的最大沖擊值。位移和加速度速度不一樣，考量的是一個空間相對位置的概念，關注的是遠端到近端、低端到高端的一個相對空間差，如果測的不是振動量而是一個位置量，那么應當是測量工程平均值。了解各個技術參數(shù)才能分析頻譜圖、時域圖和包絡譜。這些參數(shù)將在頻譜上反映出軸承的運行和受力情況，是否存在不平衡、不對中和機械松動等故障。

開始使用離線振動數(shù)據(jù)采集分析儀之前在軟件上設置好軸承缺陷頻率，設置好轉速線數(shù)和結束頻率。然后將設置好的參數(shù)導入進振動數(shù)據(jù)采集分析儀。到車間現(xiàn)場對軋鋼的減速箱軸承、電機軸承和張力輥軸承等重點設備進行振動數(shù)據(jù)采集，然后將采集好的數(shù)據(jù)通過儀器導入到電腦分析軟件進行分析。將分析出的結果以及設備的運轉情況和建議發(fā)到各車間負責人。

3 故障診斷與參考建議

車間生產(chǎn)的設備運轉情況有些異常，使用離線振動數(shù)據(jù)采集分析儀對現(xiàn)場減速機進行振動數(shù)據(jù)采集。采集完成后將采集的振動數(shù)據(jù)導入到計算機的分析軟件，通過之前的軸承缺陷頻率錄入，發(fā)現(xiàn)高速軸驅動側和操作側軸承外圈的問題（圖1）。

開箱檢查，發(fā)現(xiàn)軸承外圈出現(xiàn)搓衣板狀現(xiàn)象，初步判斷為電機運轉時出現(xiàn)過電流現(xiàn)象，導致減速機出現(xiàn)問題。懷疑是電機通過聯(lián)軸器把電流傳到軸承上，導致軸承失效。采取的措施是在電機加上電刷。未在頻譜時域圖上發(fā)現(xiàn)異常轉速諧波和軸承缺陷頻率，設備運轉正常。

利用計算機對設備進行診斷的專家診斷系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫將采集好的振動數(shù)據(jù)錄入到里面。通過分析與之前機器軸承的頻譜圖、時域圖進行對比，判斷軸承出現(xiàn)問題。出現(xiàn)問題后對設備的運轉情況提出合理建議。

將這些故障情況錄入到數(shù)據(jù)庫，當設備的頻譜時域圖出現(xiàn)類似故障時，可通過數(shù)據(jù)庫來進行對比?？蓽p少因設備軸承故障引起的軋鋼設備停產(chǎn)，起到預防作用，減少因停產(chǎn)造成的損失。

圖1 酸軋產(chǎn)線張力輥減速箱故障軸承

4 結語

鋼鐵廠軋鋼設備機械振動離線監(jiān)測系統(tǒng)和故障診斷分析非?？茖W，可通過數(shù)據(jù)庫進行對比，判斷機器的運轉情況和故障發(fā)展趨勢，起到參考作用。離線振動數(shù)據(jù)分析采集儀可以方便地采集各個軋鋼設備的振動數(shù)據(jù)，使得工作人員隨時了解設備運行情況，從而避免機械設備發(fā)生事故，給生產(chǎn)造成影響。