羅茨風(fēng)機(jī)故障診斷模型測試系統(tǒng)

羅茨風(fēng)機(jī)的使用歷史很久，目前對羅茨風(fēng)機(jī)的故障分析和檢修大部分還停留在耳聽手摸的階段，靠人的經(jīng)驗(yàn)來判斷它是否出現(xiàn)故障。有些工廠通過用一些簡單的測振儀器測量羅茨風(fēng)機(jī)的振動值大小或?qū)ζ溥M(jìn)行簡單的頻譜分析來判斷是否發(fā)生故障，由于分析方法單一，再加上工作人員的水平限制，很難準(zhǔn)確地判斷出羅茨風(fēng)機(jī)的故障。羅茨風(fēng)機(jī)在眾多行業(yè)廣泛使用，故障也經(jīng)常發(fā)生，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往造成嚴(yán)重的安全隱患和重大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著國家對安全生產(chǎn)的要求不斷提高，對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷可以維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行，減少事故的發(fā)生，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，針對羅茨風(fēng)機(jī)的故障診斷技術(shù)還很落后，有必要對其進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。

目前國內(nèi)外針對羅茨風(fēng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)有山東錦工有限公司的一套基于虛擬儀器LabVIEW的羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動測試系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)振動信號的采集、數(shù)字信號的簡單處理、現(xiàn)場動平衡。

羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理為：當(dāng)電機(jī)通過聯(lián)軸器或皮帶輪帶動主動軸轉(zhuǎn)動時(shí)，安裝在主動軸上的齒輪帶動從動軸上的齒輪，按相反方向同步旋轉(zhuǎn)，使嚙合的葉輪相隨轉(zhuǎn)動，從而使機(jī)殼與葉輪形成一個空間，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入空間。隨著葉輪的轉(zhuǎn)動氣體會受到壓縮并被擠出出氣口，而另一個葉輪則轉(zhuǎn)到與第一個葉輪在壓縮開始的相對位置，與機(jī)殼的另一邊形成一個新空間，新的氣體又進(jìn)入這一空間，被擠壓出，連續(xù)運(yùn)動從而達(dá)到鼓風(fēng)的目的。

羅茨風(fēng)機(jī)常見故障：在長時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行中，羅茨風(fēng)機(jī)損壞的絕大部分原因來自其核心-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障為：

（1）缺油或加油不到位或油耗損之后加油不及時(shí)，會造成齒輪燒傷、燒壞或劃傷，還有軸承也會燒壞，用戶不按說明操作，不加油就開機(jī)使用會造成這種情況，或油耗損之后不及時(shí)加油；
（2）超壓。開機(jī)時(shí)入口和出口閥門沒打開，開機(jī)之前應(yīng)空載，然后再逐漸加壓，加料過多會造成水位過高，運(yùn)轉(zhuǎn)起來壓力過大。這兩種情況都會造成葉輪變形；
（3）在化工系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。出口管道缺少單向截止閥，如果突然停機(jī)會造成壓力回流，把轉(zhuǎn)子打碎；
（4）在長期運(yùn)作之后，填料密封磨損；
（5）軸承壽命到限；
（6）在煉鐵、水泥、電廠行業(yè)，環(huán)境惡劣、灰塵多，集中在轉(zhuǎn)子上，造成轉(zhuǎn)子不平衡，振動增大；
（7）選擇水冷時(shí)，冬天停車忘記放水，造成凍裂；
（8）端面間隙調(diào)整不當(dāng)，轉(zhuǎn)子與側(cè)板磨損；
（9）齒輪自然磨損，定位不好，轉(zhuǎn)子發(fā)生磨損。

錦工用 MATLAB GUI 編制了一套信號處理和分析軟件。

1、該軟件可以實(shí)現(xiàn)的功能為：數(shù)據(jù)文件格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的預(yù)處理；信號的時(shí)域分析、幅域分析、頻域分析、小波（包）分析、HHT 分析、軸心軌跡、包絡(luò)分析及共振解調(diào)分析。經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證，這套軟件可以較好地實(shí)現(xiàn)對羅茨風(fēng)機(jī)振動信號的處理與分析。

2、分析了葉輪動靜碰摩故障產(chǎn)生的原因及由其引起的沖擊振動信號特點(diǎn)。用小波分析和 EMD 分解分別對該故障信號進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，相對于小波分析，EMD 分解可以更方便，更清晰地提取葉輪動靜碰摩故障沖擊信號。

3、對于葉輪動靜碰摩這一三葉羅茨風(fēng)機(jī)常見故障，應(yīng)用松散型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型。經(jīng)過測試得出，該模型有較高的診斷正確率，可以在實(shí)際中應(yīng)用。并且，把該診斷模型用 MATLAB GUI 做成了一個專門軟件。

4、把羅茨風(fēng)機(jī)信號處理與分析軟件和 150 型三葉羅茨風(fēng)機(jī)葉輪動靜碰摩故障診斷軟件都編譯成了獨(dú)立可執(zhí)行文件。這樣就可以在沒有安裝 MATLAB 的電腦上運(yùn)行這兩個軟件，使用方便。

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