羅茨風機故障診斷模型測試系統(tǒng)

羅茨風機的使用歷史很久，目前對羅茨風機的故障分析和檢修大部分還停留在耳聽手摸的階段，靠人的經驗來判斷它是否出現(xiàn)故障。有些工廠通過用一些簡單的測振儀器測量羅茨風機的振動值大小或對其進行簡單的頻譜分析來判斷是否發(fā)生故障，由于分析方法單一，再加上工作人員的水平限制，很難準確地判斷出羅茨風機的故障。羅茨風機在眾多行業(yè)廣泛使用，故障也經常發(fā)生，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，往往造成嚴重的安全隱患和重大的經濟損失。隨著國家對安全生產的要求不斷提高，對羅茨風機進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷可以維持生產的正常進行，減少事故的發(fā)生，提高企業(yè)經濟效益?？傊?，針對羅茨風機的故障診斷技術還很落后，有必要對其進行創(chuàng)新和改進。

目前國內外針對羅茨風機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)有山東錦工有限公司的一套基于虛擬儀器LabVIEW的羅茨風機轉子振動測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)振動信號的采集、數(shù)字信號的簡單處理、現(xiàn)場動平衡。

羅茨風機的工作原理為：當電機通過聯(lián)軸器或皮帶輪帶動主動軸轉動時，安裝在主動軸上的齒輪帶動從動軸上的齒輪，按相反方向同步旋轉，使嚙合的葉輪相隨轉動，從而使機殼與葉輪形成一個空間，氣體從進氣口進入空間。隨著葉輪的轉動氣體會受到壓縮并被擠出出氣口，而另一個葉輪則轉到與第一個葉輪在壓縮開始的相對位置，與機殼的另一邊形成一個新空間，新的氣體又進入這一空間，被擠壓出，連續(xù)運動從而達到鼓風的目的。

羅茨風機常見故障：在長時間滿負荷連續(xù)運行中，羅茨風機損壞的絕大部分原因來自其核心-轉子系統(tǒng)，轉子系統(tǒng)經常出現(xiàn)的一些故障為：

（1）缺油或加油不到位或油耗損之后加油不及時，會造成齒輪燒傷、燒壞或劃傷，還有軸承也會燒壞，用戶不按說明操作，不加油就開機使用會造成這種情況，或油耗損之后不及時加油；
（2）超壓。開機時入口和出口閥門沒打開，開機之前應空載，然后再逐漸加壓，加料過多會造成水位過高，運轉起來壓力過大。這兩種情況都會造成葉輪變形；
（3）在化工系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。出口管道缺少單向截止閥，如果突然停機會造成壓力回流，把轉子打碎；
（4）在長期運作之后，填料密封磨損；
（5）軸承壽命到限；
（6）在煉鐵、水泥、電廠行業(yè)，環(huán)境惡劣、灰塵多，集中在轉子上，造成轉子不平衡，振動增大；
（7）選擇水冷時，冬天停車忘記放水，造成凍裂；
（8）端面間隙調整不當，轉子與側板磨損；
（9）齒輪自然磨損，定位不好，轉子發(fā)生磨損。

錦工用 MATLAB GUI 編制了一套信號處理和分析軟件。

1、該軟件可以實現(xiàn)的功能為：數(shù)據(jù)文件格式的轉換、數(shù)據(jù)的預處理；信號的時域分析、幅域分析、頻域分析、小波（包）分析、HHT 分析、軸心軌跡、包絡分析及共振解調分析。經過實例驗證，這套軟件可以較好地實現(xiàn)對羅茨風機振動信號的處理與分析。

2、分析了葉輪動靜碰摩故障產生的原因及由其引起的沖擊振動信號特點。用小波分析和 EMD 分解分別對該故障信號進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，相對于小波分析，EMD 分解可以更方便，更清晰地提取葉輪動靜碰摩故障沖擊信號。

3、對于葉輪動靜碰摩這一三葉羅茨風機常見故障，應用松散型小波神經網絡建立了神經網絡故障診斷模型。經過測試得出，該模型有較高的診斷正確率，可以在實際中應用。并且，把該診斷模型用 MATLAB GUI 做成了一個專門軟件。

4、把羅茨風機信號處理與分析軟件和 150 型三葉羅茨風機葉輪動靜碰摩故障診斷軟件都編譯成了獨立可執(zhí)行文件。這樣就可以在沒有安裝 MATLAB 的電腦上運行這兩個軟件，使用方便。

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