本文介紹了基于振動(dòng)信號(hào)分析的一種螺桿壓縮機(jī)異響故障診斷方法。觀察振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形圖中是否有沖擊信號(hào)，可作為判斷轉(zhuǎn)子與機(jī)殼有無(wú)碰擦故障的依據(jù)。

一、引言

螺桿空壓機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于石油化工及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的動(dòng)力設(shè)備，其安全可靠運(yùn)行，對(duì)保障企業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。目前，大型工藝螺桿壓縮機(jī)用戶會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題避免發(fā)生嚴(yán)重事故。而通用螺桿壓縮機(jī)一般會(huì)在出廠前進(jìn)行試車檢測(cè)，保證產(chǎn)品交付后順利工作。因?yàn)闆](méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所以通用螺桿壓縮機(jī)的出廠試車檢測(cè)尤為重要。而異響是試車檢測(cè)中較為常見(jiàn)的問(wèn)題。本文針對(duì)噴油主機(jī)異響及采集到的一種振動(dòng)信號(hào)展開(kāi)分析。

二、異響信號(hào)

1、異響檢測(cè)

試車檢測(cè)中，一般是以儀器測(cè)試主機(jī)的振動(dòng)烈度作為產(chǎn)品是否合格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。但是傳統(tǒng)測(cè)試儀器僅能提供螺桿主機(jī)振動(dòng)的有效值，對(duì)檢測(cè)主機(jī)異響而言具有較大的局限性。

另外，由于缺乏明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于異響的判斷，目前主要依靠工人師傅的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，借助銅棒或直接通過(guò)人耳進(jìn)行辨識(shí)，給出結(jié)論，主觀性和經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)。但主機(jī)異響可以在早期暴露主機(jī)存在的問(wèn)題，如轉(zhuǎn)子間嚙合不良、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼碰擦，避免主機(jī)咬死等嚴(yán)重事故發(fā)生。

2、檢測(cè)系統(tǒng)搭建

檢測(cè)對(duì)象為某型噴油螺桿空壓機(jī)主機(jī)，排氣量35m³/h，排氣壓力0.8MPa。

檢測(cè)系統(tǒng)硬件方面選用美國(guó)NI公司USB9233型數(shù)采卡，丹麥BK公司4085型加速度傳感器；軟件方面應(yīng)用Labview編程平臺(tái)提供的Express模塊，進(jìn)行測(cè)量程序的開(kāi)發(fā)。

新搭建的測(cè)試系統(tǒng)不僅能提供主機(jī)振動(dòng)的有效值，還能提供振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形，可直觀的觀測(cè)到振動(dòng)信號(hào)，有助于異響的判斷分析。

3、檢測(cè)結(jié)果

試車人員反映主機(jī)有異響，且推測(cè)異響源在機(jī)殼部位。用新搭建的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)機(jī)殼進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖1～4所示。

從以上測(cè)試的時(shí)域波形圖中可以觀測(cè)到，在機(jī)殼陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子徑向方向，及水平和豎直兩個(gè)方向上，均存在明顯的沖擊信號(hào)。

三、結(jié)果分析

從檢測(cè)結(jié)波形圖中可得到，沖擊信號(hào)的時(shí)間間隔約為0.011秒，故沖擊頻率fi=1/T為90.9Hz。該主機(jī)陽(yáng)轉(zhuǎn)子為主動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為1367rpm，故回轉(zhuǎn)頻率fv=v/60為22.8Hz。陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)分別為6齒和4齒，碰擦故障頻率fb=4*fv為91.2Hz。

由上述計(jì)算可得到?jīng)_擊信號(hào)頻率90.9Hz與轉(zhuǎn)子碰擦故障頻率91.2Hz較接近，因此，推測(cè)沖擊信號(hào)是由于轉(zhuǎn)子與機(jī)殼碰擦引起。

分析原因可能是由于加工誤差或熱膨脹導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間隙減小，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，齒頂與機(jī)殼碰擦四次，變會(huì)產(chǎn)生圖3所示的測(cè)試波形。當(dāng)轉(zhuǎn)子有些齒頂與機(jī)殼碰擦，而有些不碰擦或碰擦程度較輕時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生圖1、圖2、圖4所示的測(cè)試波形。

四、主機(jī)拆檢

為驗(yàn)證對(duì)主機(jī)異響故障的判斷，將測(cè)試主機(jī)進(jìn)行拆檢，將轉(zhuǎn)子移除機(jī)殼后，可在機(jī)殼轉(zhuǎn)子腔內(nèi)面觀察到明顯的劃痕，如圖5所示。

拆檢結(jié)果顯示，主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子與機(jī)殼確實(shí)存在碰擦現(xiàn)象。證明了前文中沖擊信號(hào)來(lái)源的推測(cè)，找出了主機(jī)異響的原因。

五、解決措施

異響是由于運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的間隙過(guò)小引起的，解決措施有兩種：第一加工轉(zhuǎn)子，減小齒頂圓直徑；第二加工機(jī)殼增加轉(zhuǎn)子孔直徑，一般較常采用后者。但兩種方法都會(huì)增加泄露量，需要嚴(yán)格控制加工量。

六、結(jié)論

文中針對(duì)通用螺桿試車中出現(xiàn)的異響問(wèn)題，引入時(shí)域波形作為檢測(cè)方法，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)手段的局限性。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果中的沖擊信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)頻率計(jì)算找出了沖擊信號(hào)來(lái)源，確定了異響原因。然后拆檢主機(jī)，證明了判斷結(jié)論正確方法可行，最后給出了常用的解決措施。