【關鍵詞】狀態監測　旋轉機械　故障診斷
【摘　要】機械振動是一種十分普遍的現象，凡是運動的機械不管多么精密，都存在程度不同的振動，有時人們用感官很難感覺到振動的存在，只有用現代儀器測量，才能揭示其真實面目。振動數據是反映機器狀態最敏感的參數。本文闡述旋轉機械的故障機理、故障類型并結合煙廠實例對振動信號進行分析。

Keyword: Condition supervisor; Rotary Mechanism; Failure Dignosis
Abstract: Vibration always exists in mechanism.It is difficult to feel the vibration just by sense sometimes.In order to disclose the true conndition in the mechanism,we can only resort to the precision instrument. Vibration data is the most precise parameter to reflect condition of the mechanism.This article expounds the principle of the vibration and failure type in the mechanism.A dignosis is presented on vibration indicator with the example in cigarette factory production.

    機械故障診斷就是通過測量機器的振動信號，判斷其運行狀態的一種現代化設備管理方法，振動現象與其運行狀態有著良好的對應關系。機械分為旋轉機械和往復機械兩種類型，它們在組成結構、動力學特征以及工作原理等方面都有所不同，故障信號的表現形式也存在差異。煙草行業大多采用旋轉機械，例如SH8011隧道式烘梗絲機熱風循環風機、SH9型葉絲在線膨脹干燥系統、高速卷接包機組的刀頭組件、GDX2硬盒翻蓋包裝機組齒輪箱，B1高速包裝機組轉塔。這些設備都是生產線上的關鍵設備，對這些設備加強監測，防止發生故障,具有十分重要的意義。
　　

1、旋轉機械的故障診斷的特點
　　旋轉機械的核心部分是轉子組件，它是由轉軸及固定在其上的各類圓形盤狀零件組成。由于整個轉子高速旋轉，所以對其制造、安裝、調試、維護管理都有很高的要求。如果其中某個零件出了問題，或在某個連接配合部位發生了異常的變動，就可能會引起機組的強烈振動，對這類機械進行故障診斷時，首先抓住各個故障的特征頻率，對振動信號作頻譜分析。頻譜分析就是將所測得時域信號變換成頻域加以分析。通常采用傅里葉變換，將復雜的信號分解為有限或無限個頻率的簡諧分量，再把各次諧波按其頻率大小從低到高排列起來就成了頻譜。旋轉機械的振動信號大多數是一些周期信號、準周期信號、或平穩隨機信號。
　　旋轉機械的每一種故障都有各自的特征頻率，故障頻率都與轉子的轉速有關，或等于轉子的同轉頻率（簡稱轉頻或工頻）或倍頻或分頻。因此，分析振動頻率與轉頻的關系是診斷旋轉機械故障的一把鑰匙。
　　

2、旋轉機械常見故障
　　2.1　不平衡
　　轉子不平衡引起的振動是旋轉機械的常見的多發故障。產生不平衡的原因：旋轉機械轉軸上所裝配的每個零部件，如果材質不均勻（如鑄件中存在氣孔、砂眼，加工誤差）、裝配偏心以及在長期運行中產生不均勻磨損、腐蝕、變形，或者某些固定件松脫、各種附著物不均勻堆積等各種原因，都會導致零件發生質心偏移而造成不平衡。不平衡包括靜不平衡和動不平衡。
　　2.1.1　不平衡故障振動特征
不平衡振動的頻率一般很明顯，主要表現不平衡轉子的故障頻率等于轉子的旋轉頻率：f0=fr=n/60，f0——轉子的基頻（HZ），fr——轉子旋轉頻率（HZ），n——轉子轉速（r/min）
　　除此之外，不平衡振動還會激起其他頻率成份例如分頻、倍頻等。
　　不平衡引起的振動幅值在徑向和軸向大小是不一樣的，徑向振動的比軸向要大，這是因為不平衡產生的離心力作用方向垂直于轉子軸線所致，而在徑向振動中，水平方向大于垂直方向,這是由于軸承座在垂直方向的動剛度一般大于水平方向的原因。
　　影響不平衡振動的主要因素有三個，即轉子質量M、質心到兩軸承連線的垂直距離（即偏心距）e，轉子的旋轉角速度ω，轉子旋轉時產生的離心力FC=M.e.ω2，這個離心力作用在支撐轉子的兩個軸承上，方向與ω相同。一個作用于物體上的力，當大小或方向發生變化時，就會引起振動，這是造成不平衡振動的根本原因。從計算離心力FC公式可知，不平衡振動對轉速的變化反應最敏感，這一特點對于識別不平衡故障很有用處。
　　在診斷不平衡故障時，首先必須分析信號和頻率成份，是否有突出的轉頻，其次看振動的方向特征，必要時再分析振幅隨轉速的變化情況，或測量相位。
　　2.1.2　實例
　　我廠采用數據采集器對SH811隧道烘梗絲機熱風系統風機軸承進行定期測試，電機為37KW，轉速為2950轉/分，（轉頻為49.1HZ），通過三角皮帶傳動風機。04年1月16日測試中，發現風機軸承振動數據超標。水平方向振動H=25.4mm/s，頻譜顯示在50HZ頻率出現異常峰值，見圖1

圖1　SH8011 隧道烘梗機故障前的頻譜圖

其頻率正好與風機軸轉頻相一致，我們診斷為風機轉子不平衡。當時因生產忙，設備拆卸較困難，沒有及時檢查。04年1月29日，突然該風機出現嚴重抖動，如同火車的轟隆聲，情況緊急，我們立即用采集器采集頻譜，水平方向振動速度達到92.5 mm/s ，見圖2。要求操作工停機，修理工進行檢查。發現風機扇葉上不均勻積垢達1厘米厚，用鏟子鏟去積垢后再測試，其振動下降了很多。水平振動為7.54mm/s。見圖3。從此之后，我們規定操作工定期清理風機扇葉。

圖2　SH8011 隧道烘梗機故障前的頻譜圖

投訴建議