「干货满满」钢铁冶炼工业机械设备的振动异常诊断

「干货满满」钢铁冶炼工业机械设备的振动异常诊断

在冶炼工业生产中,如果机械设备出现异常振动,极大可能是设备内部出现了问题,是故障发生的前兆,对于这种现象要给予足够的重视。一旦发现异常振动,要立即对机械设备进行检查,将隐患提前消除。如果对异常振动不加理会,等故障真正的发生时,将会对生产造成严重的损失,甚至会造成人员伤亡。

下面为大家介绍一些常见的振动异常以及诊断方法。

1、转子不平衡

在机械设备中转子的转动带动了整个系统的运行,在这个过程中会产生离心力,离心力的大小是由转子旋转的速度来决定的。如果振动频谱图上出现转动频率幅值的变化,那么这个异常就有可能是振动产生的不平衡造成的。对于新启动的设备,如果出现了振动异常的现象,可以从以下方面来考虑是不是由于不平衡导致的。

(1)如果是刚性的转子出现振动异常,可以考虑是不是转子的转速已经达到了临界值。对转子的转动频率进行测量,然后和标准的转速进行对比即可得出结论。

(2)要判断是否由不平衡引起的振动异常,需要和由基础共振所引起的进行区分,要做相位分析才能够进行准确的判断。如果在相位和频率上一致,那么就是基础共振。同一轴承位置的垂直和水平相位差90°,两侧轴承同一方向的相位差30°和150°。

2、转子不对中

转子不对中是回转机械常见的故障之一。不对中有两种类型:平行不对中和角度不对中。平行不对中时,两侧轴承径向振动相位差基本上为180°,而角度不对中则使两侧轴承轴向振动相位差180°,径向振动却是同相的。从频率分析角度来看,平行不对中易引起两倍于转速频率的振动,并同时存在与转轴转速频率相同的同频或多倍频的振动成分;角度不对中易引起同频振动及多倍频振动。

不平衡与不对中在频率分析上有相似之处,如何更好地判断二者呢?一般的方法是测量3个方向(垂直、水平、轴向)的振动值并进行比较:若垂直和水平方向振动大,则较多的应考虑为不平衡;若轴向振动大,特别是当轴向振动值比水平或垂直方向振动大1 /2时,多数应考虑为不对中。

3、齿轮故障

频域诊断

频域诊断就是从频谱分析中识别齿轮的各种故障。齿轮在工作时是通过两齿的相互接触而传递动力的。也就是说,在齿面上承受传动力(载荷),这个力(载荷)随着齿轮啮合点位置的变化而变化,也随着啮合齿数的多少而改变。当一个轮齿开始进人啮合到下一个轮齿进入啮合,轮齿的受力情况变化一次。如果我们把轮齿视为一个弹簧,则随着载荷的变化,刚度也随着而变化,而且是周期性的变化。轮齿啮合刚度的周期性变化引起齿轮的振动,且无论齿轮处于正常状态还是异常状态,这个振动成分总是存在的。大部分齿轮的故障均会使振动信号产生调制,其结果是在谱图上出现边频带。断齿在时域波形中有明显的脉冲。

4、滚动轴承故障

当滚动轴承经过轴承滚道或保持架上的缺陷时,产生脉冲力引起一个或一组轴承频率。

故障频率分析法

滚动轴承按其几何形状和转速产生独特的频率 ,有缺陷的轴承可能产生四种基本的频率。

外圈通过频率(BPFO):滚珠或滚柱通过外环缺陷产生。

内圈通过频率(BPFI):滚珠或滚柱通过内环缺陷产生。

滚动体旋转频率(BSF):滚珠或滚柱缺陷产生。

保持架频率(FTF):由保持架缺陷或不适当的运动产生。

对于中速和低速设备轴承缺陷的振动分析可以用速度传感器或加速度传感器(在低频段积分)测量,所有测量都应该尽可能接近轴承的承载区,径向轴承采用径向测量,角接触轴承使用轴向测量可能更合适,取决于机器的挠度。需要注意的是,旋转故障如不对中,质量不平衡和齿轮啮合的大幅值信号可能会覆盖较小幅值的轴承频率,频率才是重要信息。轴承早期故障出现离散频率,时域波形含有脉冲;故障后期产生边带,因此,使用有足够分辨率的分析仪确定工频和保持架频率边带很重要。