大型齒輪減速機(jī)監(jiān)測(cè)、故障智能診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大型軋鋼廠齒輪減速機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷,，防止突發(fā)性事故的發(fā)生,，需對(duì)這些關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)、位移,、轉(zhuǎn)速,、溫度和電流等參數(shù)信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)，完成信號(hào)的拾取,、放大,、濾波、數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸,，在發(fā)生運(yùn)行異常及故障時(shí)及時(shí)報(bào)警,，并診斷出故障的類別及部位。本章從設(shè)備特點(diǎn),、設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷原理及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件和軟件實(shí)施三方面介紹了對(duì)該在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究,。

5.1設(shè)備特點(diǎn)、設(shè)備故障分析

某大型鋼廠的齒輪減速機(jī)的齒輪為圓柱斜齒輪,，每個(gè)齒輪箱中均裝有兩個(gè)單級(jí)齒輪傳動(dòng),，兩根輸出軸分別帶動(dòng)軋機(jī)生產(chǎn)線上的上、下軋輥,。齒輪傳動(dòng)比在0.8～1.2之間,。該齒輪減速機(jī)在軋板生產(chǎn)線中起著增速、減速和動(dòng)力傳輸作用,。由于軋機(jī)不斷地處于咬鋼,、軋鋼、拋鋼,、空轉(zhuǎn)等狀態(tài),，故齒輪箱的工作載荷是交變載荷。齒輪箱齒輪的主要故障是：(1）齒輪輪齒表面的疲勞點(diǎn)蝕,、剝落及鑿面磨損；(2）齒輪局部輪齒的斷齒,、齒面崩落和齒根裂紋,；(3）在很高的動(dòng)載荷作用下產(chǎn)生的輪齒變形。齒輪箱滾動(dòng)軸承的主要故障是：(1）內(nèi)圈,、外圈和滾動(dòng)體的疲勞點(diǎn)蝕剝落,；(2）滾動(dòng)軸承各元件的膠著。

5.2設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷原理

機(jī)械設(shè)備如齒輪減速機(jī)在運(yùn)行中總是會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,，當(dāng)運(yùn)行部件中存在故障隱患時(shí),，往往會(huì)使振動(dòng)、噪聲,、溫度等物理參數(shù)發(fā)生某種變化,，這種變化僅僅靠人的感官（即使在有自覺性的情況下）是很難發(fā)現(xiàn)的，一旦發(fā)現(xiàn),，往往是在比較嚴(yán)重和危險(xiǎn)的階段,。本系統(tǒng)通過長(zhǎng)期安裝在關(guān)鍵設(shè)備上的測(cè)點(diǎn)測(cè)量運(yùn)行中的振動(dòng)、溫度和電流等信號(hào),，經(jīng)必要的放大和A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)字量采集,，然后借助于計(jì)算機(jī)和診斷技術(shù)進(jìn)行分析處理，從而提取振動(dòng)等各種信號(hào)中的有用信息,，達(dá)到狀態(tài)監(jiān)測(cè),、趨勢(shì)分析,、故障診斷和輔助維修決策的目的。
本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集和故障特征提取,，利用知識(shí)庫中不斷增多的專家知識(shí),，采用模糊識(shí)別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果提出相應(yīng)的維修方案或調(diào)整運(yùn)行參數(shù),。

5.3監(jiān)測(cè),、診斷系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為完成對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件的配置應(yīng)包括以下六部分：(l）傳感器,、放大器,；(2）信號(hào)處理儀；(3)A/D數(shù)據(jù)采集卡,；(4）工業(yè)PC計(jì)算機(jī),；(5）報(bào)警電路；(6）電纜,、電源,。
在設(shè)計(jì)以上硬件系統(tǒng)時(shí)充分考慮到工廠設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)干擾因素多,、運(yùn)轉(zhuǎn)條件惡劣,、工藝狀況頻繁變動(dòng)，如軋機(jī)不斷地處于咬鋼,、軋鋼,、拋鋼、空轉(zhuǎn)等狀態(tài),。為了保證硬件系統(tǒng)能長(zhǎng)期可靠地在工廠工作,，傳感器、信號(hào)處理儀,、數(shù)據(jù)采集卡,、計(jì)算機(jī)等重要關(guān)鍵硬件產(chǎn)品應(yīng)盡量選購國(guó)際上一流水平產(chǎn)品或國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)經(jīng)受使用考驗(yàn)的性能優(yōu)良的產(chǎn)品，參考國(guó)內(nèi)外減速機(jī)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的硬件配置,，并自行設(shè)計(jì)配制相應(yīng)附件,，實(shí)施各項(xiàng)功能，并達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和專家論證,，齒輪減速機(jī)的監(jiān)測(cè)和故障診斷為某整個(gè)區(qū)域的核心和重點(diǎn)。