离线便携振动监测采集仪器在轧钢设备的应用

王 瑞，夏姣姣，张韦杰，雷震尧

（1.北京首宝核力设备技术有限公司，河北唐山 063200；2.首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

1 便携式振动数据采集分析设备的应用

大型钢厂设备中轴承是非常重要的零件，轴承损坏对设备有很大影响，可能引起停产事故。轴承作为转子的重要支撑的部件，对于旋转类机械，它的稳定性和可靠性对整个机械设备影响很大。如何使用一款可以实时监测的仪器，应用在大中型设备上，减少旋转机械设备事故的发生，应用市场前景非常广阔。

本文主要介绍便携式信号采集与分析系统的实现，以及FFT 频谱分析在振动监测系统中的应用。整个系统的分析过程分为在线振动监测和离线振动监测。系统和便携振动采集分析仪器均采用模块化设计，使用方便。硬件主要是传感器安装在生产车间的重要设备上，采集设备轴承运行情况，以及轴承损坏程度与原因。离线振动采集主要由传感器探头、转速计和便携式振动分析采集仪构成，主要是为实时和定期对关键的振动设备轴承零件进行振动监测，根据设备运行情况，提供合理检修方案。通过频谱时域图对轴承的运行情况进行监测，设置报警值。

本文对FFT 频谱分析在便携振动信号采集与分析仪器上的作用进行研究。对数据采集以及采集后的处理方式进行分析。处理后的信号频谱特征与波形，重点研究FFT 的原理，将这些运用在便携式振动数据采集与分析仪器上。然后将采集的数据导入在电脑上进行全面分析，得出轴承故障原因。

2 离线振动检测系统的功能和结构

离线振动数据采集分析仪主要是通过传感器的探头安装在轴承承载区域，获得的时域图通过FFT 运算，得到频谱图分析轴承故障。根据探头的种类不同可以测得位移、速度、加速度和加速度包络。加速度用的是峰值，加速度关心的是某一微观时刻达到的最大冲击值。位移和加速度速度不一样，考量的是一个空间相对位置的概念，关注的是远端到近端、低端到高端的一个相对空间差，如果测的不是振动量而是一个位置量，那么应当是测量工程平均值。了解各个技术参数才能分析频谱图、时域图和包络谱。这些参数将在频谱上反映出轴承的运行和受力情况，是否存在不平衡、不对中和机械松动等故障。

开始使用离线振动数据采集分析仪之前在软件上设置好轴承缺陷频率，设置好转速线数和结束频率。然后将设置好的参数导入进振动数据采集分析仪。到车间现场对轧钢的减速箱轴承、电机轴承和张力辊轴承等重点设备进行振动数据采集，然后将采集好的数据通过仪器导入到电脑分析软件进行分析。将分析出的结果以及设备的运转情况和建议发到各车间负责人。

3 故障诊断与参考建议

车间生产的设备运转情况有些异常，使用离线振动数据采集分析仪对现场减速机进行振动数据采集。采集完成后将采集的振动数据导入到计算机的分析软件，通过之前的轴承缺陷频率录入，发现高速轴驱动侧和操作侧轴承外圈的问题（图1）。

开箱检查，发现轴承外圈出现搓衣板状现象，初步判断为电机运转时出现过电流现象，导致减速机出现问题。怀疑是电机通过联轴器把电流传到轴承上，导致轴承失效。采取的措施是在电机加上电刷。未在频谱时域图上发现异常转速谐波和轴承缺陷频率，设备运转正常。

利用计算机对设备进行诊断的专家诊断系统，建立数据库将采集好的振动数据录入到里面。通过分析与之前机器轴承的频谱图、时域图进行对比，判断轴承出现问题。出现问题后对设备的运转情况提出合理建议。

将这些故障情况录入到数据库，当设备的频谱时域图出现类似故障时，可通过数据库来进行对比。可减少因设备轴承故障引起的轧钢设备停产，起到预防作用，减少因停产造成的损失。

图1 酸轧产线张力辊减速箱故障轴承

4 结语

钢铁厂轧钢设备机械振动离线监测系统和故障诊断分析非常科学，可通过数据库进行对比，判断机器的运转情况和故障发展趋势，起到参考作用。离线振动数据分析采集仪可以方便地采集各个轧钢设备的振动数据，使得工作人员随时了解设备运行情况，从而避免机械设备发生事故，给生产造成影响。