李（lǐ）敏　盛如龍（lóng）

　　摘　要：本（běn）文介紹了運用共振解調（diào）技術對CSP加熱爐爐（lú）輥滾（gǔn）動軸承進行故障監測與預警，提高（gāo）了爐輥滾動軸承故（gù）障分析與診斷能力。
　　關鍵詞：共（gòng）振解調；加熱爐；軸承；頻率；振動信號
　　1.引言
　　在CSP輥底式加熱爐中，板（bǎn）坯的傳（chuán）輸依靠爐輥（gǔn）完成，而爐輥的維護關（guān）鍵在於軸承。應用調（diào）製解調技（jì）術對爐輥滾動（dòng）軸承進行故障監測與預（yù）警，能（néng）提高滾動軸承故障分析與診斷能力。
　　2.共振解調診斷技術原理
　　共振解調故障診（zhěn）斷技術（shù）是利用共（gòng）振解調原理對衝擊故障進行檢測診斷。當軸承某一元件表麵出現局部損（sǔn）傷（shāng）時，在（zài）受載運行過程中將與其它元件表麵發生撞（zhuàng）擊，從而產生能量集中的沖擊脈衝力（lì）。衝擊脈衝帶寬包（bāo）含軸承係統的各個固有頻率，所以會（huì）激起係統（tǒng）的各個固有振動。這些周期性（xìng）脈衝激勵的頻率對應軸承各元件的故障特征頻率。由於脈衝激勵的寬（kuān）頻帶性質，它將激起軸承結構（gòu）及傳（chuán）感器本身在各自的固有頻率上發生諧振。其中必然包含軸承故障源信（xìn）號、軸承（chéng）結（jié）構係統固有振（zhèn）動信號以及傳感（gǎn）器本身的固有振動信號（hào）等高頻固有振動。可根據需要選擇某一高頻固有振動為研究對（duì）象，利用其中心頻率等於該（gāi）固有頻率的帶通（tōng）濾波器（qì）將該固有振動分離出來，再（zài）通過（guò）包絡（luò）檢波器去除高頻衰減振動的頻率成分，得到隻包含故障特征信息的低頻包絡信號，Z後對這一包絡信號進（jìn）行頻譜分析即可診斷（duàn）出軸承故障。
　　3.共振解調技（jì）術對爐輥軸（zhóu）承的分（fèn）析
以爐（lú）輥所用6208型（xíng）軸承為例，其參數及故障特征頻率為：軸承（chéng）節徑D=60mm，滾動體直徑d=12mm，滾動體個數z=10；可計算出外圈故障頻率、內圈故障特征頻率、動體故障特征頻率、保持架故障特征頻率。對振動信號做直（zhí）接包絡處理，包絡圖如圖（tú）1所示。

　　在外圈（quān）故障的包絡圖（tú）中，在90.7Hz附近有一個較突出的峰值，同時也（yě）有其他成分的峰值出現；在內圈故障的包絡圖中，內圈故（gù）障特征頻率不明顯，卻在外圈故障頻率和滾動體故障頻率（lǜ）附近（jìn）出現峰值。
　　3.1不同濾波頻段的特（tè）征效果
　　在共振解調技術（shù）中，故（gù）障的包絡信號頻譜具有“沒有故障就沒有譜線”、“有故障則出現多階諧波譜線（xiàn）”這樣一些規律，同時共振頻段的（de）選擇對（duì）包絡圖結果會有（yǒu）一定的影響。外圈故障狀態FFT圖如圖2所示。

　　在外圈故障FFT圖中可看到在5～10kHz間存在若幹（gàn）共振峰值，選取其中的三個共振峰作為研究對象，分別為8.6-9.4kHz、7.6-8.4kHz、4.6～5.41d-Iz，分別進行帶通濾波、包絡（luò）處理，得到（dào）三個帶通包（bāo）絡（luò）圖。在（zài）8.6-9.4kHz和4.6-5kHz頻段下可看到一個近似於外（wài）圈故障特征頻率93Hz頻率，且譜線單一，但這兩個頻段中93HZ的倍頻太小，均不太明顯；在7.6-8.4kHz的頻段下可看到表（biǎo）外圈（quān）故（gù）障特征頻（pín）率及特征頻率凸顯在頻譜圖中。再來（lái）研究內圈（quān）故障狀態下的帶（dài）通包絡情況，如圖（tú）3所示。前兩個頻段中（zhōng）出現的（de）異常情況，是因為內圈故障振動信號傳至傳感器要經過滾動（dòng）體、外圈、軸承座（zuò），再到傳感器（qì），在這個振動傳遞的過程中可能會（huì）激（jī）起其它頻率成（chéng）分的振動，從而使得和成分幅值變得突出（chū）。可以得出結論，選擇不同的頻段做帶通濾波，Z終得到的包絡圖所表征故（gù）障特征的效果（guǒ）會（huì）有較大差異。這（zhè）表明，利用共振（zhèn）解調技術診斷滾動（dòng）軸承故障（zhàng）時，選擇合適的共振頻（pín）段進行分析很重要。

　　3.2同一工況下的多次采樣（yàng）
　　圖4為內圈故障軸承（chéng）在電機轉速≦1380r/min時進行5次采樣，再選擇7.6-8.4kHz為濾波頻段進（jìn）行共振解調處理的（de）結果。其內圈故障特征（zhēng）頻率（lǜ）和2都能突顯在每次采樣的處理結果中，可見（jiàn）對同一工況（kuàng）進行多（duō）次采樣，此方法對故障特征的提取有效。

　　3.3不同工況下的多次采樣
　　以上工作是（shì）電機轉速為1380r/min這一工況（kuàng）下進行的。如在允許的範圍內（nèi）改變轉速（分別取1080r/min、1380r/min、1500r/min）進行多次采（cǎi）樣，再作共振解調處理，同樣可找（zhǎo）到外圈故障特征頻率、內圈故障特征（zhēng）頻率，且這兩個頻率在各（gè）自的頻譜圖中都十分明顯；不同的是外圈故（gù）障特征的2階倍頻2在轉速和第三轉速（sù）中沒有很好（hǎo）的突顯出來，且出現較多不需要的峰值。將三種狀態下各自合適頻段的帶（dài）通濾波共振解調譜圖進行比較，可（kě）直接看出軸承（chéng）的狀態（tài）。若一滾動軸承故（gù）障狀態未知，隻（zhī）需將其作共振解調處理，觀察（chá）其頻譜突出峰值，完成故障診斷。
　　4.結（jié）論
　　利用共振解調技術診（zhěn）斷滾動軸承故障時，選擇合適的共振頻段分析是十分重要的。大量試驗證明，在同一工況下進行多次采樣，共振（zhèn）解（jiě）調方法（fǎ）同樣能有效的提取故障特征；在不（bú）同轉速下進行（háng）共振解調處理，也可以判斷出故障（zhàng）狀態，有效的提取故障特征（zhēng）。

來源（yuán）：《科學與（yǔ）財富》2017年9期