ZS2264S型直线振动筛给料偏载故障探究

蔡鹏

(福建南方路面机械股份有限公司，福建 泉州 362021)

一、引言

给料偏载是振动筛故障的主要原因之一，可导致筛分效率低下、处理量小及疲劳寿命降低。振动筛给料一般采取两种方式：一种是静态的布料结构，由于布料结构设计不合理或者长时间使用后结构磨损造成布料效果变差；另一种是动态的布料形式，采用振动给料机或振动分散装置进行布料，相对来说比静态的布料结构稳定可靠，但同样也存在布料不均匀的情况。因此，对于振动筛的设计厂家来说，解决布料不均匀的问题迫在眉睫。

二、ZS2264S理想状态下的振动特性

本文以ZS2264S型直线振动筛为研究对象，选取带载稳态工作状态的振幅为特征值分析振动特性。如图1所示，A、B分别为进料端的弹簧座位置，C、D分别为出料端的弹簧座位置，x轴为水平方向，y轴为竖直方向，z轴为横向。

图1 振动筛特征值提取方向示意图

通常，振动筛有四个弹簧座，为了深入了解振动筛的工作状态，本文主要分析对称弹簧座的振动数据差，理想情况下对称点的振幅数据差值越小越好。

通过实验手段，利用振动在线监测设备提取振动筛四个弹簧座的x、y、z向振幅数据，选取其中一个振动周期的振幅数据开展分析，如图2所示。

由图2可知，进料端、出料端两侧对称弹簧座的x、y向振幅一致，只有进料端z向振动存在相位差异，z向双振幅最大值约0.08mm，参照JB/T6389-2007规范要求：筛箱对称点振幅差值不应超过0.5mm，横向摆不应大于1mm，设计满足要求。

图2 理想工况下弹簧座对称点x、y、z向振幅波形图

三、ZS2264S布料偏载状态下的振动特性

经过实际考察，生产现场出现的布料偏载形式通常靠近筛箱一侧，如图3、图4所示，本文主要以此种偏载形式为研究对象。

图3 给料偏载案例1

图4 给料偏载案例2

为了准确了解偏载工况的动态特性，人为设置偏载情况，提取四个弹簧座沿x、y、z三个方向的振动数据。

振动筛AC侧偏载工况下的振动数据如图5所示。可以看出，与理想工况比较，弹簧座对称点的振幅对称性变差。

图5 AC侧偏载时弹簧座对称点x、y、z向振幅波形图

如表1所示，振动筛AC侧偏载时，振幅数据出现较大变化，进料端的x向振幅变化较为明显，出料端的y向、z向振幅变化较为明显。y向振幅最大差值为0.85mm，参照JB/T6389-2007规范要求：“筛箱对称点振幅差值不应超过0.5mm”，设计不满足要求；z向振幅最大为0.64mm，参照JB/T6389-2007规范要求：“横向摆不应大于1mm”，设计满足要求，但0.64mm的横摆在实际使用中已经影响了结构的使用寿命。

表1 AC侧偏载工况的振幅比较（单位：mm）

四、基于LabVIEW的故障诊断系统

（一）程序框架

使用LabVIEW设计振动数据的在线监测和数据分析系统。通过LabVIEW开展数据采集和预处理，分析信号的时域和频域、提取特征值，以特征值的变化为诊断依据，对偏载故障实施精准识别。

软件系统设计思路如图6所示，包括信号采集、信号预处理、信号分析和得出结论四个模块。数据采集采用12通道模式，采集四个弹簧座位置的x、y、z向振幅，信号预处理模块负责低频和高频信号滤波，信号分析模块负责信号时域和频域分析，结果模块负责显示和存储系统最终得出的图像、数据等。

图6 系统的总体设计框图

（二）功能模块

通过信号采集和处理，提取振幅信号的特征向量，最终形成基于特征向量[1]判断的故障诊断系统。当进料沿同一侧偏载时，特征向量的变化趋势一致，但变化幅值不同，根据偏载对设备运行的影响程度，将最终结果设置为预警、报警两个信号输出。当程序监测到信号特征向量沿着偏载的趋势变化，如果幅值变化不超过0.5mm，且这种状态持续时间超过15s时，则程序自动预警，此时设备持续运行；如果幅值变化超过0.5mm时，程序自动报警，且强行切断设备电源。

五、结语

本文针对偏载故障类型开展了实验测试及数据分析，发现偏载工况下的振幅数据具有一定的规律性和差异性，主要体现在振幅的特征向量变化上。依托实时在线数据监测提取、信号分析，最终根据振动筛AC侧偏载的振幅特征向量变化趋势实现故障精准识别，及时停机检查、维修，避免设备因故障造成不可挽回的经济损失。

同理，BD侧偏载故障诊断同AC侧偏载故障诊断具有相同流程，只是振幅特征向量的变化趋势不同，本文不再详细赘述。