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廣州市萬通通風(fēng)設(shè)備有限公司
廣州市天河區(qū)長興街岑村松崗小區(qū)五巷5號101鋪
電 話：13570323867 劉生
網(wǎng) 址：www.st0r.cn |
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| 風(fēng)機基礎(chǔ)剛度差的振動機理和診斷方法 |
發(fā)布時間：2011/11/24 22:11:32
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摘要：針對風(fēng)機基礎(chǔ)剛度差引起的振動故障，建立了旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子力學(xué)模型。從振動機理深入地分析了旋轉(zhuǎn)機械基礎(chǔ)剛度差造成的振動原因，得到了用于頻譜分析診 斷的典型故障特征：振動頻率為工頻，振動時域 波形為正弦波；垂直方向振動速度異常 。運用振動分析法、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及診斷理論對一故障風(fēng)機進行了有效的確診。
關(guān)鍵詞：通風(fēng)機； 振動；故障特征；振動機理；基礎(chǔ)剛度
中圖分類號：TH113.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號： 1006-8155（2007）04-0069-03
Vibration Mechanism and Diagnostic Method for Weak Stiffness of Foundation of Fan
Abstract: According to the vibration trouble duo to weak stiffness of foundation of fan, a dynamics rotor model of rotary machinery is established. The reason of vibration due to weak stiffness of foundation of rotary machinery is analyzed from vibration mechanism. Then the typical trouble characteristics for frequency spectrum analysis and diagnosis are concluded, such as vibration frequency is rotator frequency, time waveform is sine wave, and vibration speed in vertical is abnormal. A trouble fan is effectively diagnosed using vibration analysis, data acquisition and diagnostic theory.
Key words: fan ； vibration ； trouble characteristics ； vibration mechanism ； foundation stiffness |
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0 引言
風(fēng)機是一種典型的旋轉(zhuǎn)機械，是工礦企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。尤其是大中型風(fēng)機振動比較強烈，振動原因復(fù)雜，振動故障會影響全廠生產(chǎn)設(shè)備的正常運行。 風(fēng)機故障常從振動狀態(tài)上體現(xiàn)出來�？傮w來說風(fēng)機振動故障產(chǎn)生于4個方面：電機、風(fēng)機本身、基礎(chǔ)和風(fēng)管[1] 。在振動診斷過程中，機器內(nèi)部的缺陷引起的振動就是故障振動分析的信息源[2] 。機械系統(tǒng)的振動響應(yīng)中包含什么頻率成分，必然有與之相應(yīng)的同頻激振源。一個或幾個頻率分量的幅值增大，必然是相對應(yīng)的激振力的幅值增大而引起的[3] 。通過機器表面部件的振動測量與分析監(jiān)測機器內(nèi)部的運轉(zhuǎn)情況，并預(yù)測和診斷機器的工作狀態(tài)。機械故障診斷一般有 3 個過程：首先是故障信號的獲�。黄浯问翘崛」收咸卣�；最后是模式識別和故障診斷。其中最關(guān)鍵的是提取故障信號的特征。
1 旋轉(zhuǎn)機械基礎(chǔ)剛度差的振動機理
現(xiàn)場設(shè)備一般都要安裝在由水泥地板和鋼板支架構(gòu)成的專用基礎(chǔ)上（見圖1）。旋轉(zhuǎn)機械的主要功能是由旋轉(zhuǎn)動作完成，主要部件是轉(zhuǎn)子�；A(chǔ)剛度不足的設(shè)備其振動頻譜一般僅出現(xiàn)工頻 ( 機器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率 ) 。這是因為：從振動機理分析，任何轉(zhuǎn)子系統(tǒng)總會有少量的質(zhì)量不平衡，該不平衡會引起振動，基礎(chǔ)剛度不足只是加劇了該不平衡所引起的振動幅度，而其本身并不會引起任何振動。一般的機械振動系統(tǒng)都可以簡化為由慣性元件（m）、彈性元件（k）和阻尼元件（c）組成的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作了簡化之后基本上能說明轉(zhuǎn)子振動的基本特性 [4-8] 。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡化力學(xué)模型如圖 2 所示。 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡化為質(zhì)量為Ｍ的柱狀轉(zhuǎn)子放在無質(zhì)量的彈性轉(zhuǎn)軸上,轉(zhuǎn)軸中心為Ｏ,轉(zhuǎn)子幾何中心為 Ｏ，,不平衡質(zhì)量為 ｍ,集中于點 Ｐ,偏心距為 ｅ＝ＰＯ， ,由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量使轉(zhuǎn)軸彎曲變形產(chǎn)生的撓度為 ｒ＝ＯＯ ， , Ｃ為系統(tǒng)阻尼系數(shù), Ｋ為支承剛度系數(shù)。 | |
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２ 診斷實例分析
金川公司某收塵風(fēng)機現(xiàn)場振動大，對其進行了診斷分析。
2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和振動測點布置
現(xiàn)場測試采用上海東昊DH5920數(shù)據(jù)采集器、DH185ICP型加速度傳感器。旋轉(zhuǎn)機器的基本負(fù)荷和轉(zhuǎn)軸上的離心力都是通過軸承傳遞的，轉(zhuǎn)軸上零件的故障信息都是傳遞到軸承上。因此選取風(fēng)機和電機兩端軸承為振動測試點。在選取測點時還應(yīng)考慮到傳感器安裝方便、安裝面的光滑�，F(xiàn)場振動測試的4個測點布置見圖1。
2.2 振動信號分析和診斷
主要測試結(jié)果：風(fēng)機穩(wěn)定運行時，風(fēng)機側(cè)水平振動烈度1.5mm/s；垂直振動烈度1.6mm/s；電機處水平和垂直振動波形均近似為正弦波；水平方向振動烈度4.0mm/s；垂直方向振動速度時域波形如圖3所示，振動烈度達(dá)到了10.9mm/s，按ISO2372已經(jīng)接近危險值。電機垂直方向振速頻譜分析如圖4所示，諧波能量明顯集中于工頻，頻率為16.3Hz。 |
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由于其它測點無異常振動，結(jié)合基礎(chǔ)剛度差的振動信號典型特征可知：電機垂直剛度不足。建議加強基礎(chǔ)的剛度 , 可在底座鋼板下面用槽鋼焊接加固，經(jīng)處理后風(fēng)機運行良好。
3 結(jié)論
（1）判斷基礎(chǔ)剛度差的兩個典型振動故障特征：振動頻率為工頻，振動時域波形為正弦波；垂直方向振動速度異常。以上兩點是區(qū)別于其它工頻振動的重要特征。
�。�2）提出的診斷方法可有效地診斷 出其它旋轉(zhuǎn)機械基礎(chǔ)剛度差的故 障隱患。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 汪光洋，等.風(fēng)機振動故障診斷綜述[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006(1):64-68.
[2] 張思.振動測試原理與分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,1992.
[3] 周邵萍，林匡行,蘇永升,等.風(fēng)機振動分析與故障診斷[J].華東理工大學(xué)學(xué)報,1999(6):316-319.
[4] 盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[5] 韓捷,張瑞林.旋轉(zhuǎn)機械故障診斷機理及診斷技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.
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[8] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組.理論力學(xué)（下冊）[M].北京：高等教育出版社,1997. |
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