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1、振動測試系統(tǒng)在糧食加工機(jī)械故障診斷及預(yù)維護(hù)中的應(yīng)用 糧 食 加 工年第 卷第 期 振動測試系統(tǒng)在糧食加工機(jī)械故障 診斷及預(yù)維護(hù)中的應(yīng)用 陳得民.沈唯真 北京必創(chuàng)科技有限公司,北京 摘 要:論述了設(shè)備故障診斷技術(shù)及振動監(jiān)測技術(shù),并對面粉機(jī)常見故障問題進(jìn)行了分析總結(jié)。設(shè)計開發(fā)了一 套無線振動監(jiān)測系統(tǒng),對面粉機(jī)機(jī)座振動進(jìn)行了監(jiān)測。利用振動監(jiān)測技術(shù),可以準(zhǔn)確地掌握糧食加工機(jī)械的運用狀 態(tài),確認(rèn)維修程度,提高維修的可靠性,合理安排設(shè)備的維修周期,減少維修費用,保障生產(chǎn)安全,提高生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞:故障診斷;振動監(jiān)測;面粉機(jī)故障分析

2、 中圖分類號:. 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: 文章編號: ? ? ? 預(yù)知保養(yǎng)是目前工業(yè)、企業(yè)普遍追求的設(shè)備維 是在產(chǎn)品的技術(shù)文件中明確規(guī)定的功能,“故障”有 護(hù)與管理的最佳方法。一個成熟的設(shè)備預(yù)知保養(yǎng)系 時也稱之為“失效”.在一般情況下兩者是同義詞。 統(tǒng),應(yīng)該涵蓋電流、電壓、溫度、流量、扭矩、相位、振 設(shè)備故障診斷,是一種了解和掌握設(shè)備在使用 動等等所有有效的參數(shù)的量測與分析,但在上述各 過程中的狀態(tài),確定其整體或局部是正常運轉(zhuǎn)還是 種量測與分析方法中,應(yīng)用最廣的當(dāng)屬振動信號的 發(fā)生了異常現(xiàn)象,早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因。并預(yù)報故 測量分析。振動的量測試、分析、診斷作為預(yù)知保養(yǎng) 障發(fā)展趨勢的

3、技術(shù)。通俗的說法,它是一種給機(jī)器 系統(tǒng)最為重要的基礎(chǔ),已被當(dāng)今工業(yè)、企業(yè)的設(shè)備管 “看病”的技術(shù)。這當(dāng)中包含“監(jiān)測”和“診斷”兩層意 理者廣泛應(yīng)用。 思。設(shè)備故障診斷技術(shù),又稱機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故 障診斷技術(shù)。通常簡稱為設(shè)備診斷技術(shù)。 大型糧食加工機(jī)械功率大、負(fù)載重而且不穩(wěn)定, 容易在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動、噪聲、材料工藝等方面出現(xiàn) 設(shè)備診斷技術(shù)包括信息的采集、信息的分析處 理數(shù)據(jù)處理 和狀態(tài)識別包括判斷和預(yù)報三個基 問題。如不能及時對狀態(tài)失常作出預(yù)測診斷并及時 處理,很容易引發(fā)設(shè)備損壞,甚至危及人身的安全, 本環(huán)節(jié)。但信息技術(shù)不等于診斷技術(shù),為了開展設(shè)備 造成嚴(yán)重事故。為避免重要的

4、機(jī)械設(shè)備由于意外事 診斷工作還必須具備有關(guān)設(shè)備及其零部件故障或失 故而停產(chǎn),需對它們施行科學(xué)維護(hù),并研究對機(jī)械系 效機(jī)理方面的知識,以及被診斷對象的有關(guān)知識。設(shè) 統(tǒng)的故障在線測試的技術(shù)和對機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行 備診斷技術(shù)所涉及的有關(guān)問題如圖 所示。 趨勢預(yù)示的技術(shù)。 網(wǎng) 本文綜合應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、故障診斷 匝 匝 技術(shù)及計算機(jī)技術(shù),開發(fā)一套振動測試系統(tǒng),實現(xiàn)了 蘭 固 糧食加工機(jī)械的監(jiān)測及預(yù)防性維護(hù),大大提高了糧 食加工行業(yè)的效率,降低了機(jī)械維護(hù)及維修成本。同 決策維護(hù) 時,該系統(tǒng)可以推廣應(yīng)用于其它大型機(jī)械的預(yù)維護(hù) 圖 設(shè)備診斷技術(shù) 監(jiān)測。振動監(jiān)測技術(shù)閻

5、設(shè)備故障診斷【卅 . 振動監(jiān)測 設(shè)備在運行中,因某種原因,產(chǎn)生“喪失規(guī)定功 設(shè)備振動監(jiān)測與故障診斷是設(shè)備診斷中的兩個 能”的現(xiàn)象,稱之為故障。這里所指的“設(shè)備”,可以是 過程,兩者既有密切聯(lián)系又有區(qū)別。設(shè)備振動監(jiān)測是 元件、部件、裝置、系統(tǒng)等。這里所指的“規(guī)定的功能” 指對設(shè)備振動特征參數(shù) 加速度、烈度、速度、位移 收稿日期:? ? 進(jìn)行測取。將測定值與規(guī)定的正常值 門限值 進(jìn)行 作者簡介:陳得民 一 ,男,工學(xué)碩士,工程師,中國計算機(jī)學(xué)會 比較.以判別設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常。若對設(shè)備進(jìn) 會員.主要研究方向:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集 與處理技術(shù)及工業(yè)測試技術(shù)。

6、 行定期或連續(xù)監(jiān)測便可獲得設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢性 年第 卷第 期 糧 食 加 工規(guī)律,進(jìn)而對設(shè)備剩余的壽命作出估計,于是便可對 要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子的基頻;在相位方面,水平和垂直方向 的振動相差 ,且通常水平方向的振動比垂直方向 設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報。圖 為振動監(jiān)測趨勢分析 圖。 的大、徑向振動比軸向振動要大。 . . 轉(zhuǎn)子不對中 轉(zhuǎn)子不對中是指轉(zhuǎn)子中心與軸承中心不對中, 或多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)子的軸線不對中,也是旋轉(zhuǎn)機(jī) 械的一類多發(fā)性典型故障。不對中有三種類型,即平 行不對中、角度不對中、綜合不對中。其產(chǎn)生的原因 時間 有:轉(zhuǎn)子及支座安裝不良、軸承支座不均勻膨脹引起 變形、

7、地基變形以及熱不對中等。轉(zhuǎn)子不對中的振動 圖振動監(jiān)測趨勢分析圖 特征是:當(dāng)轉(zhuǎn)子不對中時將產(chǎn)生一種附加彎矩.形成 附加激勵,故軸向振動往往是存在不對中的一種征 振動監(jiān)測趨勢分析又稱為簡易診斷,只要恰當(dāng) 兆。在振動頻率特征方面,平行不對中主要激起 倍 選擇監(jiān)測參數(shù)、測點以及監(jiān)測周期等,一般都能取得 轉(zhuǎn)頻,角度不對中則表現(xiàn)為同頻振動突出,它們的共 良好的效果。設(shè)備診斷不僅要對設(shè)備是否正常作出 同點是以旋轉(zhuǎn)頻率的 倍頻或 倍頻為主,尚伴有 簡易診斷,還要對設(shè)備產(chǎn)生故障的原因、部位和嚴(yán)重 高次倍平行不對中時,轉(zhuǎn)子兩端徑向振動相位相差 程度作出判斷,為設(shè)備管理決策提供依據(jù),這稱之為

8、。;角度不對中時,聯(lián)軸器兩端軸向振相位相差 精密診斷,它是由專門技術(shù)人員實施。簡易診斷相當(dāng)。,而徑向相位相同。 于人的初級健康檢查,目的是為了能對設(shè)備的狀態(tài) . . 基座或裝配松動 迅速有效的作出概括的目標(biāo).是對簡易診斷判定為 松動常和不平衡相伴生,表現(xiàn)為非線形的振動 有異常的設(shè)備進(jìn)行專門的測量、分析和判別,最后確 特征。地腳松動引起的振動方向特征很明顯,表現(xiàn)在 定采取哪些必要的技術(shù)措施。從設(shè)備管理全過程看. 垂直方向的振動很強(qiáng)烈。由零件配合松動引起的振 狀態(tài)監(jiān)測是基礎(chǔ),采集的數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確無誤,而故障診 動,其方向特征不明顯;在振幅方面,松動引起的振動 斷是在監(jiān)測基礎(chǔ)上的

9、深入和發(fā)展,加強(qiáng)分析和判別 隨負(fù)荷的增加而增大。但對轉(zhuǎn)速表現(xiàn)出無規(guī)律的變 工作。工作過程如圖 所示。 化,忽大忽小,呈跳躍式變化。在振動頻率特征方面, 除基頻成分外,基頻的奇數(shù)倍頻突出常高于基頻的 幅值 ,伴有 倍、 倍、 倍及 . ~ . 倍的諧波成 分,頻譜結(jié)構(gòu)成梳狀。 . . 轉(zhuǎn)子與定子摩擦 此類摩擦屬干摩擦,大多表現(xiàn)為徑向摩擦。摩擦 振動屬于非線性振動,頻帶范圍很寬,除基頻外,還有 倍以及/ 、/ 等諧波成分。在時域 波形上.常 表現(xiàn)為削波狀態(tài),“截頭余弦”形狀的波形是摩擦故 障特有的重要志。在某些特殊情況下。摩擦還可能激 圖 狀態(tài)監(jiān)測過程 起系統(tǒng)的固有

10、頻率振動。 . 糧食加工機(jī)械故障分析 . . 滾動軸承故障 . . 轉(zhuǎn)子不平衡 滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重要支撐部 不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常見的一種故障。引起 件,其基本結(jié)構(gòu)包括外圈、內(nèi)圈滾動體、保持架等元 不平衡的原因較多,如安裝不良造成偏心、配合松 件。對滾動軸承實施振動診斷的基本方法是頻率分 動、軸彎曲變形、加工制造誤差以及長期運行中產(chǎn)生 析,因為滾動軸承每一個元件都有其各自的故障特 不均勻磨損等。我們從離心力的計算公式易知,不平 征頻率。理論上,通過頻率分析不但能判斷軸承有無 衡振動對轉(zhuǎn)速的變化是最敏感的。轉(zhuǎn)子不平衡的振 故障,而且可以具體判斷軸承中損壞的元件。滾動軸 動特征是:剛性轉(zhuǎn)子在啟動時振幅隨轉(zhuǎn)速的增大而 承的故障特征頻率簡化計算為:內(nèi)圈通過頻率增大,柔性轉(zhuǎn)子在啟動時振幅是先增大而后減小。在 . ,外圈通過頻率. ,保持架通過頻 頻率特征方面,不平衡動的頻率成分單一而明朗。主 率. ,其中 為滾動體個數(shù), 為軸承內(nèi)圈回