振動測試系統(tǒng)在糧食加工機械故障診斷及預維護中的應用（可編輯）

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1、振動測試系統(tǒng)在糧食加工機械故障診斷及預維護中的應用 糧 食 加 工年第 卷第 期 振動測試系統(tǒng)在糧食加工機械故障 診斷及預維護中的應用 陳得民.沈唯真 北京必創(chuàng)科技有限公司,北京 摘 要:論述了設備故障診斷技術及振動監(jiān)測技術,并對面粉機常見故障問題進行了分析總結。設計開發(fā)了一 套無線振動監(jiān)測系統(tǒng),對面粉機機座振動進行了監(jiān)測。利用振動監(jiān)測技術,可以準確地掌握糧食加工機械的運用狀 態(tài),確認維修程度,提高維修的可靠性,合理安排設備的維修周期,減少維修費用,保障生產安全,提高生產率。 關鍵詞:故障診斷;振動監(jiān)測;面粉機故障分析

2、 中圖分類號:. 文獻標志碼: 文章編號: ? ? ? 預知保養(yǎng)是目前工業(yè)、企業(yè)普遍追求的設備維 是在產品的技術文件中明確規(guī)定的功能,“故障”有 護與管理的最佳方法。一個成熟的設備預知保養(yǎng)系 時也稱之為“失效”.在一般情況下兩者是同義詞。 統(tǒng),應該涵蓋電流、電壓、溫度、流量、扭矩、相位、振 設備故障診斷,是一種了解和掌握設備在使用 動等等所有有效的參數的量測與分析,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還是 種量測與分析方法中,應用最廣的當屬振動信號的 發(fā)生了異常現象,早期發(fā)現故障及其原因。并預報故 測量分析。振動的量測試、分析、診斷作為預知保養(yǎng) 障發(fā)展趨勢的

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

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

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

6、 行定期或連續(xù)監(jiān)測便可獲得設備狀態(tài)變化的趨勢性 年第 卷第 期 糧 食 加 工規(guī)律,進而對設備剩余的壽命作出估計,于是便可對 要表現為轉子的基頻;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 設備狀態(tài)進行預測、預報。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。 . . 轉子不對中 轉子不對中是指轉子中心與軸承中心不對中, 或多轉子系統(tǒng)中各轉子的軸線不對中,也是旋轉機 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。其產生的原因 時間 有:轉子及支座安裝不良、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。轉子不對中的振動 圖振動監(jiān)測趨勢分析圖 特征是:當轉子不對中時將產生一種附加彎矩.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 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、測點以及監(jiān)測周期等,一般都能取得 轉頻,角度不對中則表現為同頻振動突出,它們的共 良好的效果。設備診斷不僅要對設備是否正常作出 同點是以旋轉頻率的 倍頻或 倍頻為主,尚伴有 簡易診斷,還要對設備產生故障的原因、部位和嚴重 高次倍平行不對中時,轉子兩端徑向振動相位相差 程度作出判斷,為設備管理決策提供依據,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,它是由專門技術人員實施。簡易診斷相當。,而徑向相位相同。 于人的初級健康檢查,目的是為了能對設備的狀態(tài) . . 基座或裝配松動 迅速有效的作出概括的目標.是對簡易診斷判定為 松動常和不平衡相伴生,表現為非線形的振動 有異常的設備進行專門的測量、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,表現在 定采取哪些必要的技術措施。從設備管理全過程看. 垂直方向的振動很強烈。由零件配合松動引起的振 狀態(tài)監(jiān)測是基礎,采集的數據應準確無誤,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)測基礎上的

9、深入和發(fā)展,加強分析和判別 隨負荷的增加而增大。但對轉速表現出無規(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,頻譜結構成梳狀。 . . 轉子與定子摩擦 此類摩擦屬干摩擦,大多表現為徑向摩擦。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。 . 糧食加工機械故障分析 . . 滾動軸承故障 . . 轉子不平衡 滾動軸承是旋轉機械轉子系統(tǒng)的重要支撐部 不平衡是旋轉機械中最常見的一種故障。引起 件,其基本結構包括外圈、內圈滾動體、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 衡振動對轉速的變化是最敏感的。轉子不平衡的振 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:剛性轉子在啟動時振幅隨轉速的增大而 承的故障特征頻率簡化計算為:內圈通過頻率增大,柔性轉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, 為軸承內圈回