水泥球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障分析
設(shè)備的故障診斷技術(shù)已得到越來越廣泛地應(yīng)用,進(jìn)行診斷的方法很多,如振動(dòng)分析法、油液分析法等等,其中振動(dòng)分析法是最常用、最實(shí)用的方法之一。
大型機(jī)械結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜,一旦發(fā)生故障,難于迅速地查明故障部位、原因。傳統(tǒng)的做法就是停機(jī)、檢查,既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,又極大地影響生產(chǎn),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用故障診斷技術(shù)可以最大限度地減少損失。
我國是一個(gè)水泥生產(chǎn)大國,大型水泥球磨機(jī)是水泥生產(chǎn)的核心設(shè)備,它們的運(yùn)轉(zhuǎn)率很大程度上決定著水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。傳動(dòng)系統(tǒng)是球磨機(jī)的一個(gè)重要組成部分,它的部件的損傷或失效,常常導(dǎo)致整機(jī)故障,甚至?xí)鸢踩鹿?。本文運(yùn)用振動(dòng)分析技術(shù),并使用國產(chǎn)的INV306D信號(hào)采集處理分析系統(tǒng),對某廠的大型球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷進(jìn)行了探索,成功地排除了故障。
1 診斷實(shí)例
1.1 設(shè)備與問題
某廠的球磨機(jī)在使用過程中,發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)劇烈,電流表指針擺動(dòng)幅度過大,廠方要求查明原因。這臺(tái)球磨機(jī)的主要參數(shù)如下:
磨機(jī)規(guī)格:2.7×4m;功率:570kW;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速:19.1r/min;大齒乾齒數(shù):178;小齒輪齒數(shù):17。
1.2 原理與測試
磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1,A、B分別為滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承。由于齒輪、聯(lián)軸器、軸承故障等引起的振動(dòng),在A、B兩處都會(huì)有其各自的特征反映,c點(diǎn)也是一個(gè)振動(dòng)敏感點(diǎn),因此,選擇A、B、C三處剛性較好的部位作為測點(diǎn)位置。
齒輪所產(chǎn)生的振動(dòng)中既有l(wèi)kHz以上的高頻振動(dòng)信號(hào),也有和齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率或和嚙合頻率相關(guān)的低頻振動(dòng)信號(hào)。由軸承異常引起的振動(dòng)既有高頻振動(dòng),也包括lkHz以下的低頻振動(dòng)。為了不使有用的故障信息遺漏掉,成分別進(jìn)行低頻和高頻測試、分析.而且通過試測,合理地選擇測試頻域,可以將齒輪和軸承的異常振動(dòng)分開。
測試分三次進(jìn)行,最高有效分析頻率分別為5kHz、500Hz、50Hz。C點(diǎn)的波形正常,通過譜圖分析,認(rèn)定減速器正常D)。現(xiàn)只分析A、B兩點(diǎn)的頻譜圖,頻譜圖如圖2、圖3所示(由于篇幅關(guān)系,5kHz的頻譜圖省略)。
1.3 分析
小齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率為:fr=n/60=3.3Hz
齒輪的嚙合頻率為:fm=fr×Z=57Hz
田2(a)、3(a)中,57Hz、115Hz、175Hz、230Hz等頻率處幅值較大,這些頻率是齒輪的嚙合頻率或其倍頻,大小齒輪嚙合可能不正常;整個(gè)頻譜圖中,有許多邊頻帶,在fm土nfr處有尖鋒,且整個(gè)波形嚴(yán)重畸變。由這些特征,可以判斷齒輪嚙合不正常,而且故障出在小齒輪上。
(b)、3(b)中,在小齒輪旋轉(zhuǎn)頻率(也是軸的旋轉(zhuǎn)頻率)的2倍頻、4倍頻、6倍頻處的幅值較大,尤以6倍頻處的最大,說明軸承的聯(lián)結(jié)件發(fā)生了故障,根據(jù)實(shí)際情況,認(rèn)為4.9Hz、15Hz等處出現(xiàn)尖峰,這些頻率成分是基頻介的1.5倍或4.5倍,而含有半倍頻。半倍頻處有峰值,是機(jī)械松動(dòng)的特征信號(hào)之一。所以,認(rèn)為可能是傳動(dòng)軸上的某些零部件已松動(dòng)。
根據(jù)這些診斷,開機(jī)檢查,發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損,A處軸承的地腳螺栓已松動(dòng),進(jìn)行維修,排除了故障。
2 結(jié) 論
(1)振動(dòng)分析法是一種有效的故障診斷方法,但是怎樣進(jìn)行信號(hào)分析,要根據(jù)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)、信號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行選擇,特別要選好測點(diǎn)、信號(hào)類別和測試頻率范圍。難以確定頻域時(shí),可通過多次測試選定。
(2)當(dāng)判定了齒輪的嚙合出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)通過其頻譜特征來確定故障發(fā)生在哪一個(gè)齒輪上。
(3)當(dāng)零部件發(fā)生機(jī)械松動(dòng)時(shí),譜圖上可能出現(xiàn)半倍頻的特征信號(hào)。
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