羅茨風(fēng)機(jī)軸振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)的檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置

羅茨風(fēng)機(jī)用幾年后會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)噪音，羅茨鼓風(fēng)機(jī)廠家教你解決振動(dòng)問題

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羅茨風(fēng)機(jī)是大型旋轉(zhuǎn)型工業(yè)設(shè)備，轉(zhuǎn)軸是其核心部件，由于轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷大，是故障易發(fā)區(qū)。一旦發(fā)生故障，將危及設(shè)備和附近工作人員的安全，并造成羅茨鼓風(fēng)機(jī)損毀及整個(gè)生產(chǎn)流程的中斷，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
振動(dòng)是轉(zhuǎn)軸故障的主要表現(xiàn)形式，在其故障發(fā)生初期，即可出現(xiàn)振動(dòng)異常的情況。因此設(shè)置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)軸振動(dòng)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，避免重大事故發(fā)生，減小事故危害性。
要保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常、高效的工作，檢測(cè)點(diǎn)的正確設(shè)置就顯得非常重要。選擇最佳的測(cè)量點(diǎn)，并選用合適的測(cè)振動(dòng)的傳感器，才能夠獲取充足、可靠地設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，對(duì)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行正確判斷。如果所得的檢測(cè)信號(hào)不真實(shí)、不典型，或不能客觀的、充分的顯示設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，那么整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行的可靠性將無法保證。
2振動(dòng)的特征和測(cè)量部位
高爐羅茨風(fēng)機(jī)是大型旋轉(zhuǎn)型機(jī)械設(shè)備，它具有轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)速恒定、負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)等特征，其轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)具有以下特征：1.機(jī)組軸系只有兩種轉(zhuǎn)速，即低速軸系的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和高速軸系的羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因此振動(dòng)分析針對(duì)這兩個(gè)軸系即可；2.羅茨風(fēng)機(jī)是一種透平機(jī)械，它的工作介質(zhì)為空氣，正常工作時(shí)載荷平穩(wěn)，因此正常工作狀態(tài)下沖擊振動(dòng)較少；3.羅茨風(fēng)機(jī)屬于大功率設(shè)備，設(shè)備龐大，因此機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，振動(dòng)會(huì)表現(xiàn)出極強(qiáng)的非線性特征，一些振動(dòng)故障用線性分析理論難于解釋；4.羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)受高爐工況影響較大，高爐工況波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)造成風(fēng)機(jī)機(jī)組劇烈振動(dòng)，甚至引發(fā)設(shè)備故障；5.由于工作轉(zhuǎn)速在第一臨界轉(zhuǎn)速以上，當(dāng)一些自激頻率接近機(jī)組固有頻率，會(huì)引起機(jī)組的自激振動(dòng)。
轉(zhuǎn)軸的線性振動(dòng)數(shù)學(xué)模型為：
式中 k —— 整個(gè)支座的剛度系數(shù)，N/m；
c —— 系統(tǒng)阻尼， N/（m/s）；
m —— 轉(zhuǎn)子質(zhì)量，kg。
這是一個(gè)二階常系數(shù)線性非齊次微分方程，其解由通解和特解兩項(xiàng)組成，即：
式中 （1）為通解，對(duì)應(yīng)衰減自由振動(dòng)。
（2）為特解，對(duì)應(yīng)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動(dòng)。
衰減自由振動(dòng)隨時(shí)間推移迅速消失，而強(qiáng)迫振動(dòng)則不受阻尼影響，是一種振動(dòng)頻率和激振力同頻的振動(dòng)。
風(fēng)機(jī)機(jī)組的振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的關(guān)系十分密切，因此轉(zhuǎn)動(dòng)頻率是設(shè)備故障診斷中很重要的一個(gè)參數(shù)。機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)振動(dòng)頻率的高低，可以粗略地判斷出故障的部位。
能造成機(jī)組轉(zhuǎn)軸振動(dòng)失穩(wěn)的因素很多，如動(dòng)壓軸承失穩(wěn)、密封失穩(wěn)、動(dòng)靜摩擦失穩(wěn)等，失穩(wěn)具有突發(fā)性，往往會(huì)帶來嚴(yán)重危害。機(jī)組的穩(wěn)定性在很大程度上決定于滑動(dòng)軸承的剛度和阻尼。當(dāng)系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)，對(duì)振動(dòng)具有抑制作用，振動(dòng)會(huì)逐漸減弱；當(dāng)系統(tǒng)具有負(fù)阻尼時(shí)，則具有激振作用；系統(tǒng)阻尼為零時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定臨界狀態(tài)。
為保證盡早發(fā)現(xiàn)故障跡象，盡量避免故障停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失，必須正確選擇測(cè)量部位，以獲得客觀、真實(shí)、充分的檢測(cè)信息。
通過對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，工作特性的分析，故障易發(fā)區(qū)及故障表現(xiàn)形式的分析，可將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、變速箱、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)軸確定為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位。
3測(cè)量點(diǎn)的確定
當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，其往往以一定的狀態(tài)表現(xiàn)出來，而這些狀態(tài)又包含在特定的信號(hào)中，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是通過獲取這些信號(hào)然后進(jìn)行分析，從而確定設(shè)備的故障。而要正確及時(shí)的獲取這些信息，必須通過安裝在測(cè)量點(diǎn)的傳感器來完成，因此測(cè)量點(diǎn)選擇的正確與否，傳感器的選擇是否合適，關(guān)系到能否對(duì)設(shè)備故障做出正確的診斷。
確定測(cè)量點(diǎn)數(shù)量及方向時(shí)考慮了以下幾方面：（1）應(yīng)是設(shè)備振動(dòng)的敏感點(diǎn)；（2）能對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)做出全面的描述；（3）應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)；（4）應(yīng)是容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(diǎn)；（5）不能對(duì)設(shè)備的原工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。
經(jīng)過對(duì)監(jiān)測(cè)要求、設(shè)備結(jié)構(gòu)、安裝維修等方面的考慮，確定測(cè)量點(diǎn)分布如圖所示，對(duì)于高爐羅茨風(fēng)機(jī)組，可以在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸徑部位安裝電渦流傳感器，測(cè)量轉(zhuǎn)子的軸振動(dòng)；在電機(jī)側(cè)安裝鍵相傳感器，測(cè)量轉(zhuǎn)速；在變速箱、主電動(dòng)機(jī)的軸承座部位安裝加速度傳感器，測(cè)量這些部位的振動(dòng)加速度。
測(cè)軸振動(dòng)是在一個(gè)平面內(nèi)相互垂直的兩個(gè)方向分別安裝的兩個(gè)渦流傳感器，測(cè)轉(zhuǎn)速的鍵相傳感器也是渦流傳感器，在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上開出健相槽即可。
溫度、油壓等相關(guān)工藝參數(shù)的測(cè)量，風(fēng)機(jī)制造廠家在出廠前已經(jīng)設(shè)計(jì)安裝好，無需另外設(shè)置。
渦流傳感器選用美國本特利公司的3300 XL傳感器（8mm 電渦流探頭），加速度傳感器選用美國PCB公司的產(chǎn)品，型號(hào)為608A11。將設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)出來后，經(jīng)過抗干擾的延伸電纜，將信號(hào)傳送至信號(hào)調(diào)理儀進(jìn)行后續(xù)處理。
4結(jié)論
妥善設(shè)置各檢測(cè)點(diǎn)，建立羅茨鼓風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)到監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行，減少故障的目的。其所得各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，還可進(jìn)一步傳遞到工控機(jī)，建立在線故障診斷系統(tǒng)，以達(dá)到了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)知故障、杜絕事故、延長設(shè)備運(yùn)行周期、縮短維修時(shí)間、最大限度的發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)潛力，節(jié)約成本的目的。

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