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1、振动测试系统在粮食加工机械故障诊断及预维护中的应用 粮 食 加 工年第 卷第 期振动测试系统在粮食加工机械故障诊断及预维护中的应用陈得民.沈唯真北京必创科技有限公司,北京摘 要:论述了设备故障诊断技术及振动监测技术,并对面粉机常见故障问题进行了分析总结。设计开发了一套无线振动监测系统,对面粉机机座振动进行了监测。利用振动监测技术,可以准确地掌握粮食加工机械的运用状态,确认维修程度,提高维修的可靠性,合理安排设备的维修周期,减少维修费用,保障生产安全,提高生产率。关键词:故障诊断;振动监测;面粉机故障分析中图分类号:. 文献标志码: 文章编号: ? ? ? 预知保养是目前工业、企业普遍追求的设备
2、维 是在产品的技术文件中明确规定的功能,“故障”有护与管理的最佳方法。一个成熟的设备预知保养系 时也称之为“失效”.在一般情况下两者是同义词。统,应该涵盖电流、电压、温度、流量、扭矩、相位、振 设备故障诊断,是一种了解和掌握设备在使用动等等所有有效的参数的量测与分析,但在上述各 过程中的状态,确定其整体或局部是正常运转还是种量测与分析方法中,应用最广的当属振动信号的 发生了异常现象,早期发现故障及其原因。并预报故测量分析。振动的量测试、分析、诊断作为预知保养 障发展趋势的技术。通俗的说法,它是一种给机器系统最为重要的基础,已被当今工业、企业的设备管 “看病”的技术。这当中包含“监测”和“诊断”
3、两层意理者广泛应用。 思。设备故障诊断技术,又称机械设备状态监测和故障诊断技术。通常简称为设备诊断技术。大型粮食加工机械功率大、负载重而且不稳定,容易在结构强度、振动、噪声、材料工艺等方面出现 设备诊断技术包括信息的采集、信息的分析处理数据处理 和状态识别包括判断和预报三个基问题。如不能及时对状态失常作出预测诊断并及时处理,很容易引发设备损坏,甚至危及人身的安全, 本环节。但信息技术不等于诊断技术,为了开展设备造成严重事故。为避免重要的机械设备由于意外事 诊断工作还必须具备有关设备及其零部件故障或失故而停产,需对它们施行科学维护,并研究对机械系 效机理方面的知识,以及被诊断对象的有关知识。设统
4、的故障在线测试的技术和对机械系统的状态进行 备诊断技术所涉及的有关问题如图 所示。趋势预示的技术。网 本文综合应用无线传感器网络技术、故障诊断匝 匝技术及计算机技术,开发一套振动测试系统,实现了兰 固 粮食加工机械的监测及预防性维护,大大提高了粮食加工行业的效率,降低了机械维护及维修成本。同 决策维护时,该系统可以推广应用于其它大型机械的预维护图 设备诊断技术监测。振动监测技术阎设备故障诊断【卅. 振动监测设备在运行中,因某种原因,产生“丧失规定功设备振动监测与故障诊断是设备诊断中的两个能”的现象,称之为故障。这里所指的“设备”,可以是过程,两者既有密切联系又有区别。设备振动监测是元件、部件、
5、装置、系统等。这里所指的“规定的功能”指对设备振动特征参数 加速度、烈度、速度、位移收稿日期:? ? 进行测取。将测定值与规定的正常值 门限值 进行作者简介:陈得民 一 ,男,工学硕士,工程师,中国计算机学会比较.以判别设备的工作状态是否正常。若对设备进会员.主要研究方向:物联网技术研究与应用、数据采集与处理技术及工业测试技术。行定期或连续监测便可获得设备状态变化的趋势性 年第 卷第 期 粮 食 加 工规律,进而对设备剩余的寿命作出估计,于是便可对 要表现为转子的基频;在相位方面,水平和垂直方向的振动相差 ,且通常水平方向的振动比垂直方向设备状态进行预测、预报。图 为振动监测趋势分析图。 的大
6、、径向振动比轴向振动要大。. . 转子不对中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典型故障。不对中有三种类型,即平行不对中、角度不对中、综合不对中。其产生的原因时间有: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。转子不对中的振动图振动监测趋势分析图特征是:当转子不对中时将产生一种附加弯矩.形成附加激励,故轴向振动往往是存在不对中的一种征振动监测趋势分析又称为简易诊断,只要恰当兆。在振动频率特征方面,平行不对中主要激起 倍选择监测参数、测点以及监测周期等,一般都能取得转频,角度不对中则表现为同频振动突出,它们
7、的共良好的效果。设备诊断不仅要对设备是否正常作出同点是以旋转频率的 倍频或 倍频为主,尚伴有简易诊断,还要对设备产生故障的原因、部位和严重高次倍平行不对中时,转子两端径向振动相位相差程度作出判断,为设备管理决策提供依据,这称之为。;角度不对中时,联轴器两端轴向振相位相差精密诊断,它是由专门技术人员实施。简易诊断相当。,而径向相位相同。于人的初级健康检查,目的是为了能对设备的状态. . 基座或装配松动迅速有效的作出概括的目标.是对简易诊断判定为松动常和不平衡相伴生,表现为非线形的振动有异常的设备进行专门的测量、分析和判别,最后确特征。地脚松动引起的振动方向特征很明显,表现在定采取哪些必要的技术措
8、施。从设备管理全过程看.垂直方向的振动很强烈。由零件配合松动引起的振状态监测是基础,采集的数据应准确无误,而故障诊动,其方向特征不明显;在振幅方面,松动引起的振动断是在监测基础上的深入和发展,加强分析和判别随负荷的增加而增大。但对转速表现出无规律的变工作。工作过程如图 所示。化,忽大忽小,呈跳跃式变化。在振动频率特征方面,除基频成分外,基频的奇数倍频突出常高于基频的幅值 ,伴有 倍、 倍、 倍及 . . 倍的谐波成分,频谱结构成梳状。. . 转子与定子摩擦此类摩擦属干摩擦,大多表现为径向摩擦。摩擦振动属于非线性振动,频带范围很宽,除基频外,还有倍以及/ 、/ 等谐波成分。在时域 波形上.常表现
9、为削波状态,“截头余弦”形状的波形是摩擦故障特有的重要志。在某些特殊情况下。摩擦还可能激图 状态监测过程起系统的固有频率振动。. 粮食加工机械故障分析. . 滚动轴承故障. . 转子不平衡滚动轴承是旋转机械转子系统的重要支撑部不平衡是旋转机械中最常见的一种故障。引起件,其基本结构包括外圈、内圈滚动体、保持架等元不平衡的原因较多,如安装不良造成偏心、配合松件。对滚动轴承实施振动诊断的基本方法是频率分动、轴弯曲变形、加工制造误差以及长期运行中产生析,因为滚动轴承每一个元件都有其各自的故障特不均匀磨损等。我们从离心力的计算公式易知,不平征频率。理论上,通过频率分析不但能判断轴承有无衡振动对转速的变化是最敏感的。转子不平衡的振故障,而且可以具体判断轴承中损坏的元件。滚动轴动特征是:刚性转子在启动时振幅随转速的增大而承的故障特征频率简化计算为:内圈通过频率增大,柔性转子在启动时振幅是先增大而后减小。在. ,外圈通过频率. ,保持架通过频频率特征方面,不平衡动的频率成分单一而明朗。主率. ,其中 为滚动体个数, 为轴承内圈回
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