蔡鵬

(福建南方路面機(jī)械股份有限公司，福建 泉州 362021)

一、引言

給料偏載是振動(dòng)篩故障的主要原因之一，可導(dǎo)致篩分效率低下、處理量小及疲勞壽命降低。振動(dòng)篩給料一般采取兩種方式：一種是靜態(tài)的布料結(jié)構(gòu)，由于布料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者長時(shí)間使用后結(jié)構(gòu)磨損造成布料效果變差；另一種是動(dòng)態(tài)的布料形式，采用振動(dòng)給料機(jī)或振動(dòng)分散裝置進(jìn)行布料，相對(duì)來說比靜態(tài)的布料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，但同樣也存在布料不均勻的情況。因此，對(duì)于振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)廠家來說，解決布料不均勻的問題迫在眉睫。

二、ZS2264S理想狀態(tài)下的振動(dòng)特性

本文以ZS2264S型直線振動(dòng)篩為研究對(duì)象，選取帶載穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)的振幅為特征值分析振動(dòng)特性。如圖1所示，A、B分別為進(jìn)料端的彈簧座位置，C、D分別為出料端的彈簧座位置，x軸為水平方向，y軸為豎直方向，z軸為橫向。

圖1 振動(dòng)篩特征值提取方向示意圖

通常，振動(dòng)篩有四個(gè)彈簧座，為了深入了解振動(dòng)篩的工作狀態(tài)，本文主要分析對(duì)稱彈簧座的振動(dòng)數(shù)據(jù)差，理想情況下對(duì)稱點(diǎn)的振幅數(shù)據(jù)差值越小越好。

通過實(shí)驗(yàn)手段，利用振動(dòng)在線監(jiān)測設(shè)備提取振動(dòng)篩四個(gè)彈簧座的x、y、z向振幅數(shù)據(jù)，選取其中一個(gè)振動(dòng)周期的振幅數(shù)據(jù)開展分析，如圖2所示。

由圖2可知，進(jìn)料端、出料端兩側(cè)對(duì)稱彈簧座的x、y向振幅一致，只有進(jìn)料端z向振動(dòng)存在相位差異，z向雙振幅最大值約0.08mm，參照J(rèn)B/T6389-2007規(guī)范要求：篩箱對(duì)稱點(diǎn)振幅差值不應(yīng)超過0.5mm，橫向擺不應(yīng)大于1mm，設(shè)計(jì)滿足要求。

圖2 理想工況下彈簧座對(duì)稱點(diǎn)x、y、z向振幅波形圖

三、ZS2264S布料偏載狀態(tài)下的振動(dòng)特性

經(jīng)過實(shí)際考察，生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)的布料偏載形式通常靠近篩箱一側(cè)，如圖3、圖4所示，本文主要以此種偏載形式為研究對(duì)象。

圖3 給料偏載案例1

圖4 給料偏載案例2

為了準(zhǔn)確了解偏載工況的動(dòng)態(tài)特性，人為設(shè)置偏載情況，提取四個(gè)彈簧座沿x、y、z三個(gè)方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)。

振動(dòng)篩AC側(cè)偏載工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)如圖5所示?？梢钥闯?，與理想工況比較，彈簧座對(duì)稱點(diǎn)的振幅對(duì)稱性變差。

圖5 AC側(cè)偏載時(shí)彈簧座對(duì)稱點(diǎn)x、y、z向振幅波形圖

如表1所示，振動(dòng)篩AC側(cè)偏載時(shí)，振幅數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大變化，進(jìn)料端的x向振幅變化較為明顯，出料端的y向、z向振幅變化較為明顯。y向振幅最大差值為0.85mm，參照J(rèn)B/T6389-2007規(guī)范要求：“篩箱對(duì)稱點(diǎn)振幅差值不應(yīng)超過0.5mm”，設(shè)計(jì)不滿足要求；z向振幅最大為0.64mm，參照J(rèn)B/T6389-2007規(guī)范要求：“橫向擺不應(yīng)大于1mm”，設(shè)計(jì)滿足要求，但0.64mm的橫擺在實(shí)際使用中已經(jīng)影響了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

表1 AC側(cè)偏載工況的振幅比較（單位：mm）

四、基于LabVIEW的故障診斷系統(tǒng)

（一）程序框架

使用LabVIEW設(shè)計(jì)振動(dòng)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。通過LabVIEW開展數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，分析信號(hào)的時(shí)域和頻域、提取特征值，以特征值的變化為診斷依據(jù)，對(duì)偏載故障實(shí)施精準(zhǔn)識(shí)別。

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如圖6所示，包括信號(hào)采集、信號(hào)預(yù)處理、信號(hào)分析和得出結(jié)論四個(gè)模塊。數(shù)據(jù)采集采用12通道模式，采集四個(gè)彈簧座位置的x、y、z向振幅，信號(hào)預(yù)處理模塊負(fù)責(zé)低頻和高頻信號(hào)濾波，信號(hào)分析模塊負(fù)責(zé)信號(hào)時(shí)域和頻域分析，結(jié)果模塊負(fù)責(zé)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)最終得出的圖像、數(shù)據(jù)等。

圖6 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖

（二）功能模塊

通過信號(hào)采集和處理，提取振幅信號(hào)的特征向量，最終形成基于特征向量[1]判斷的故障診斷系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)料沿同一側(cè)偏載時(shí)，特征向量的變化趨勢一致，但變化幅值不同，根據(jù)偏載對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響程度，將最終結(jié)果設(shè)置為預(yù)警、報(bào)警兩個(gè)信號(hào)輸出。當(dāng)程序監(jiān)測到信號(hào)特征向量沿著偏載的趨勢變化，如果幅值變化不超過0.5mm，且這種狀態(tài)持續(xù)時(shí)間超過15s時(shí)，則程序自動(dòng)預(yù)警，此時(shí)設(shè)備持續(xù)運(yùn)行；如果幅值變化超過0.5mm時(shí)，程序自動(dòng)報(bào)警，且強(qiáng)行切斷設(shè)備電源。

五、結(jié)語

本文針對(duì)偏載故障類型開展了實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)偏載工況下的振幅數(shù)據(jù)具有一定的規(guī)律性和差異性，主要體現(xiàn)在振幅的特征向量變化上。依托實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測提取、信號(hào)分析，最終根據(jù)振動(dòng)篩AC側(cè)偏載的振幅特征向量變化趨勢實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)識(shí)別，及時(shí)停機(jī)檢查、維修，避免設(shè)備因故障造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

同理，BD側(cè)偏載故障診斷同AC側(cè)偏載故障診斷具有相同流程，只是振幅特征向量的變化趨勢不同，本文不再詳細(xì)贅述。