摘要:随着科学技术的快速发展,各行各业的发展离不开先进技术的创新和投入。目前各项设备的操作日益简单化,设备的内部构造日趋复杂,因此,设备维修技术亟待提高,特别是早期的故障诊断已经显得十分重要。另外,现阶段我国轧钢机械在钢铁领域有了长足的发展,其发展满足了我国国民经济的发展需求,同时也为轧钢装备国产化和现代化工作带来重大突破,成功缩小了我国与国际轧钢技术先进水平的差距。 关键词:振动检测 故障诊断技术 轧钢机械 应用 我国轧钢生产技术取得重大进步,并有了长远的发展方向,可谓硕果累累,轧钢技术取得的显著进步已经成为我国向钢铁强国迈进的重要基石。轧钢机械属于大型的旋转机械,是轧钢厂的关键设备,它的发展关系到整个轧钢厂的生产和发展。通过长期的观察和实践,再机械操作过程中,我们发现旋转机械的大部分前期故障都会表现出异常的振动,一旦掌握机械振动的规律就能从振动信号中识别出常见的设备故障,并以此来解决故障。因此,轧钢机械的发展也离不开振动检测故障诊断技术的应用,特别是在大型轧钢机械上,设备故障诊断技术只有与先进的设备管理体制和维修技术结合才能发挥其更大的优越性,才能使设备设施能在安全、可靠、保护环境和节能的情况下运行,才能保证生产的安全和稳定。 1、振动监测技术及应用 在大型轧钢机械和回旋机械中,振动监测是机械中故障诊断技术中最普遍应用的基本方法。我们必须清楚的知道振动是指物体或某种状态随着时间往复变化的现象,在大型轧钢机械和回旋机械检测分析最实用有效,并在机械故障诊断中,着重关注振动规律和产生原因两项内容。当机械内部发生异常时,一般情况下都会伴随出现振动加大及性能的变化。振动监测诊断技术可以在不停机或解体的条件下,通过对振动信号的测量和分析,诊断机械的劣化程度及故障特征,找出问题所在,并积极解决,帮助机械正常运行[1]。 在振动诊断系统中,振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分,而稳态时,波形是规则的周期振动,与一般的强迫振动近似的正弦波有区别。常见故障中有喘振、油膜振荡强迫震动是受外力作用下被迫的产生一种震动,强迫震动必须是被动的。 2、轧钢机械等旋转机械的常见故障及其诊断方法 在大型轧钢机械和旋转机械操作中,我们可以利用震动监测技术对机械的常见故障进行诊断和预测,例如转子不平衡、 转子不对中、基座或装配松动、转子与定子摩擦、感应电机振动、滚动轴承故障、齿轮机构的振动等几种常见的机械故障。 (1)最常见的一种故障可以说是转子不平衡,刚性转子在机械启动时振幅会随着转速的不断加快而增大,而柔性转子在启动时则是振幅是先增大后转小,因此,不平衡振动对转速的变化是最敏感直接的。在实践中我们可预见,引起转子不平衡的原因较多[1],操作中的安装不良,配合松动等都是可以造成转子不平衡的原因。同时在转子的相位方面,水平和垂直方向的振动相差90度,且通常水平方向的振动比垂直方向的径向振动比轴向振动要大。(2)转子不对中是指转子中心与轴承中心不对中,或多转子系统中各转子的轴线不对中,也是旋转机械的一类多发性的典型故障。在操作过程中由于系统的复杂性,产生的原因也很多。转子及支座安装不良、轴承支座不均匀膨胀引起变形、地基变形以及热不对中等都会促使这种障碍的产生。机械的振动监测诊断中当转子不对中时将产生一种附加弯矩,形成附加激励时,即是产生不对中的一种征兆。例如在相位特征方面,平行不对中时,转子两端径向振动相位相差180度;角度不对中时,联轴器两端轴向振动相位同样也是相差180度,而径向相位则是相同的。(3)基座或装配松动也是大型轧钢机械中常见的故障之一,一般基座或装配松动与转子不平衡同时存在于故障中,同时表现为非线形的振动特征。在机械中地脚的松动引起的振动方向特征是十分明显的,在垂直方向的振动也十分强烈,而由零件配合松动引起的振动方向特征就不是很明显。在此故障的诊断振幅方面,松动引起的振动会随负荷的增加而增大,但对转速表现出无规律的变化则是忽大忽小,呈跳跃式变化。另外,转子与定子摩擦多数表现为径向摩擦,摩擦振动也是属于非线性振动,频带范围较高,并在某些特殊情况下,摩擦还可能激起系统的固有频率振动。(4)感应电机振动是一种典型的旋转机械[2],在机械故障的表现方面具有旋转机械的共同特点。感应电机的振动故障的一大特点是包括机械和电气两方面内容,发生的故障除机械因素外还与电气相关,如转子与定子间磁隙不均匀、电压不稳定等也会引起电机的异常振动。当电动机在运行中突然给它断电,其时如果振动立即下降为零,即说明电动机存在电气方面的故障,否则,属于机械故障范畴。 另外,滚动轴承是旋转机械转子系统的重要支撑部件,对滚动轴承实施振动诊断的基本方法是频率分析,通过频率分析不但能判断轴承有无故障,而且可以具体判断轴承中损坏的元件[3]。还有一种是齿轮机构的振动,齿轮是旋转机械的重要部件,其运行状态的好坏直接影响到整个机组的正常工作。 3、结语 基于振动监测的设备故障诊断技术是一门建立在多学科基础上的综合性新技术,是基于大量的数理统计基础上形成的数学模型的应用,此技术不仅可应用在轧机上,还可应用于几乎一切旋转机械上。利用这种技术,在大型轧钢机械操作中可以避免设备故障的进一步恶化,有减少设备误产时间等特点,体现出巨大的间接效益。 注释 [1]信息分析参考张正松.《旋转机械振动监测及故障诊断》. 1991年著. 参考文献 [1]阎以诵,苏笺寿.工程机械振动分析.同济大学出版社,1991年. [2]周传荣,赵淳生.机械振动参数识别及其应用.科学出版社,1989年. [3]廖伯瑜.机械故障诊断基础.冶金工业出版社,1995年.
摘要:随着科学技术的快速发展,各行各业的发展离不开先进技术的创新和投入。目前各项设备的操作日益简单化,设备的内部构造日趋复杂,因此,设备维修技术亟待提高,特别是早期的故障诊断已经显得十分重要。另外,现阶段我国轧钢机械在钢铁领域有了长足的发展,其发展满足了我国国民经济的发展需求,同时也为轧钢装备国产化和现代化工作带来重大突破,成功缩小了我国与国际轧钢技术先进水平的差距。 关键词:振动检测 故障诊断技术 轧钢机械 应用 我国轧钢生产技术取得重大进步,并有了长远的发展方向,可谓硕果累累,轧钢技术取得的显著进步已经成为我国向钢铁强国迈进的重要基石。轧钢机械属于大型的旋转机械,是轧钢厂的关键设备,它的发展关系到整个轧钢厂的生产和发展。通过长期的观察和实践,再机械操作过程中,我们发现旋转机械的大部分前期故障都会表现出异常的振动,一旦掌握机械振动的规律就能从振动信号中识别出常见的设备故障,并以此来解决故障。因此,轧钢机械的发展也离不开振动检测故障诊断技术的应用,特别是在大型轧钢机械上,设备故障诊断技术只有与先进的设备管理体制和维修技术结合才能发挥其更大的优越性,才能使设备设施能在安全、可靠、保护环境和节能的情况下运行,才能保证生产的安全和稳定。 1、振动监测技术及应用 在大型轧钢机械和回旋机械中,振动监测是机械中故障诊断技术中最普遍应用的基本方法。我们必须清楚的知道振动是指物体或某种状态随着时间往复变化的现象,在大型轧钢机械和回旋机械检测分析最实用有效,并在机械故障诊断中,着重关注振动规律和产生原因两项内容。当机械内部发生异常时,一般情况下都会伴随出现振动加大及性能的变化。振动监测诊断技术可以在不停机或解体的条件下,通过对振动信号的测量和分析,诊断机械的劣化程度及故障特征,找出问题所在,并积极解决,帮助机械正常运行[1]。 在振动诊断系统中,振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分,而稳态时,波形是规则的周期振动,与一般的强迫振动近似的正弦波有区别。常见故障中有喘振、油膜振荡强迫震动是受外力作用下被迫的产生一种震动,强迫震动必须是被动的。 2、轧钢机械等旋转机械的常见故障及其诊断方法 在大型轧钢机械和旋转机械操作中,我们可以利用震动监测技术对机械的常见故障进行诊断和预测,例如转子不平衡、 转子不对中、基座或装配松动、转子与定子摩擦、感应电机振动、滚动轴承故障、齿轮机构的振动等几种常见的机械故障。 (1)最常见的一种故障可以说是转子不平衡,刚性转子在机械启动时振幅会随着转速的不断加快而增大,而柔性转子在启动时则是振幅是先增大后转小,因此,不平衡振动对转速的变化是最敏感直接的。在实践中我们可预见,引起转子不平衡的原因较多[1],操作中的安装不良,配合松动等都是可以造成转子不平衡的原因。同时在转子的相位方面,水平和垂直方向的振动相差90度,且通常水平方向的振动比垂直方向的径向振动比轴向振动要大。(2)转子不对中是指转子中心与轴承中心不对中,或多转子系统中各转子的轴线不对中,也是旋转机械的一类多发性的典型故障。在操作过程中由于系统的复杂性,产生的原因也很多。转子及支座安装不良、轴承支座不均匀膨胀引起变形、地基变形以及热不对中等都会促使这种障碍的产生。机械的振动监测诊断中当转子不对中时将产生一种附加弯矩,形成附加激励时,即是产生不对中的一种征兆。例如在相位特征方面,平行不对中时,转子两端径向振动相位相差180度;角度不对中时,联轴器两端轴向振动相位同样也是相差180度,而径向相位则是相同的。(3)基座或装配松动也是大型轧钢机械中常见的故障之一,一般基座或装配松动与转子不平衡同时存在于故障中,同时表现为非线形的振动特征。在机械中地脚的松动引起的振动方向特征是十分明显的,在垂直方向的振动也十分强烈,而由零件配合松动引起的振动方向特征就不是很明显。在此故障的诊断振幅方面,松动引起的振动会随负荷的增加而增大,但对转速表现出无规律的变化则是忽大忽小,呈跳跃式变化。另外,转子与定子摩擦多数表现为径向摩擦,摩擦振动也是属于非线性振动,频带范围较高,并在某些特殊情况下,摩擦还可能激起系统的固有频率振动。(4)感应电机振动是一种典型的旋转机械[2],在机械故障的表现方面具有旋转机械的共同特点。感应电机的振动故障的一大特点是包括机械和电气两方面内容,发生的故障除机械因素外还与电气相关,如转子与定子间磁隙不均匀、电压不稳定等也会引起电机的异常振动。当电动机在运行中突然给它断电,其时如果振动立即下降为零,即说明电动机存在电气方面的故障,否则,属于机械故障范畴。 另外,滚动轴承是旋转机械转子系统的重要支撑部件,对滚动轴承实施振动诊断的基本方法是频率分析,通过频率分析不但能判断轴承有无故障,而且可以具体判断轴承中损坏的元件[3]。还有一种是齿轮机构的振动,齿轮是旋转机械的重要部件,其运行状态的好坏直接影响到整个机组的正常工作。 3、结语 基于振动监测的设备故障诊断技术是一门建立在多学科基础上的综合性新技术,是基于大量的数理统计基础上形成的数学模型的应用,此技术不仅可应用在轧机上,还可应用于几乎一切旋转机械上。利用这种技术,在大型轧钢机械操作中可以避免设备故障的进一步恶化,有减少设备误产时间等特点,体现出巨大的间接效益。 注释 [1]信息分析参考张正松.《旋转机械振动监测及故障诊断》. 1991年著. 参考文献 [1]阎以诵,苏笺寿.工程机械振动分析.同济大学出版社,1991年. [2]周传荣,赵淳生.机械振动参数识别及其应用.科学出版社,1989年. [3]廖伯瑜.机械故障诊断基础.冶金工业出版社,1995年.