智能化通风机振动检测装置研制

【摘 要】智能化通风机振动检测装置主要是通过预先设计和搭建一个基础平台，确保通风机检测时的刚性支承，然后通过振动检测系统对通风机进行振动和转速的精确检测，最终反映被测通风机的性能，对提高通风机的性能和安全提供指导意义。

【关键词】通风机；振动；检测装置；智能化

0 前言

风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，主要应用于冶金、石化、电力、城市轨道交通、纺织、船舶等国民经济各领域以及各种场所的通风换气。除传统应用领域外，在煤矸石综合利用、新型干法熟料技改、冶金工业的节能及资源综合利用等20多个潜在的市场领域仍将有较大的发展前景。

振动既是风机产品的主要技术指标之一，也是影响风机安全运行的关键因素之一，因为振动可以直接反映出风机运行时的状况，同时可以从振动参数判断出叶轮的平衡性能、轴承的磨损状况、整机的装配工艺，据统计振动故障占风机故障的60%以上。目前振动检测的标准为机械行业标准JB/T 8689-2014《通风机振动检测及其限值》，标准中介绍了风机的安装方式有刚性支承和挠性支撑两种，同时对振动的检测方法进行了定义，但没有对检测装置进行详细描述。目前大多数检测实验室是将风机直接安装在风管或风室平台上检测气动性能的同时，在相对刚性支承的条件下测得振动，并没有达到真正意义上的风机的刚性支承。因此针对实际检测需要，设计智能化通风机振动检测装置有着实际需求，一方面可以实现风机安装的刚性支承，另一方面可以对风机的振动数据进行时域和频域分析，从而可以诊断出潜在的不利因素，优化风机设计，保证设备安全运行。

1 研制过程

智能化通风机振动检测装置包括振动基础平台设计和研究、振动检测系统设计和研究两部分。振动检测系统包括硬件和软件两部分，数据传输采用以太网传输模式，实现振动检测，兼顾转速的检测，同时具备振动源典型故障的诊断和分析。

振动基础平台部分包括基础平台设计、导轨以及方向垫设计及装配。通风机在工作过程中产生的振动会对基础产生拉压作用，此外基础还需提供一定的阻尼保证振动在许可范围内，因而在设计过程中采用钢筋混泥土平台。

振动检测系统硬件部分包括振动传感器、转速传感器、振动与转速信号调理模块、数据采集器、工控机等。振动信号通过加速度传感器获得，通过信号调理模块将振动信号转换为标准信号；数据采集卡将采集到的信号转换为计算机能够处理的数字信号；在LabVIEW平台下，运行编制的振动检测软件，通过相关的算法和程序实现振动检测所要求的参数。硬件仅对信号进行处理，大部分的功能模块都由软件来实现。软件部分包括检测模块、数据库模块、振动频谱分析模块和故障诊断模块。检测模块能根据标准进行各测点振动有效值测量，记录数据和生成报表。数据库模块能对检测数据进行数据库管理，能查询历史数据。振动频谱分析模块提供各关键测点的振动频谱报告，具备打印保存功能。故障诊断模块能诊断风机不对中、不平衡、基础松动与转子碰磨等典型性故障。

2 关键技术

2.1 硬件加工方面

通风机在使用中会产生振动现象，会对基础造成拉压作用，同时基础的另外一个作用是需要提供一定的阻尼，保证振动在许可的范围内，基于上述原因，基础需要有一定的弹塑性，因此采用预埋式钢筋混凝土基础平台。

振动基础平台的三维图形如下图1所示：基础平台大小为8000mm×4000mm水泥基础，采用钢筋混凝土结构，预埋地下；预埋式导轨规格为高10mm，长2000mm，导轨间隔600mm左右，共26根；确保安装精度与操作方便，配置8个1000mm×700mm×500mm方箱垫。

振动基础平台的设计和建造，使得通风机振动的检测在真正意义上的实现了通风机的刚性支承，振动检测数据更加精确，便于企业更准确的了解产品的性能，进一步优化和升级，提升产品质量，保证产品安全运行。

2.2 振动检测系统

振动检测系统整体框架如下图2所示，包括传感器、工控机、信号调理与采集器和显示器。传感器又分为振动传感器和转速传感器。

本系统采用的信号调理与采集器是基于以太网总线的，是多功能、高精度数据采集设备，带有模拟输入、数字输入、数字输出、计数、测频和离线采集等功能。分16路模拟差分输入，其中12路用于振动信号输入，1路用于转速信号输入，剩余的3路空余为系统扩展需要作准备，不需要时只需要将空余部分正负端短接，保证其安全。利用编程技术，数字（IO）输出就可以控制通风机的启动和关闭。板卡采样的分辨率为16为，采用电量程为-5V～5V，利用定时启动设置采用频率为2KHz，这样就可以精确的控制采用频率，确保数据采集有效性。采用并行编程技术，板卡连续采样，每2000个数据点（即1s）刷新一次，运算数据快。

2.3 软件开发部分

软件是采用LabVIEW平台开发的，将控制、采集、计算、分析等所有功能集成于简单明了的单个测试界面。软件在运行时能根据测试状态实时提供样机的整个振动性能曲线图，包括转速数据，并具有自动记录储存检测过程中的各参数的功能，振动分时域和频域两块，可以同时显示同时软件具有对振动数据进行时域和频域的分析，可以根据频谱分析图形作出常规性的振动源典型故障的诊断。

3 结束语

智能化通风机振动检测装置的研制保证了通风机在刚性支承条件下的振动检测，使得检测数据更加精确。同时该套装置具有振动源典型故障的诊断分析功能，便于及时找出问题，改进产品设计，提升产品质量。该套试验装置主要用于产品质量检验，因此这个设备的研制对提高检验的精准性和检测效率大有提升，項目的社会效益与经济效益明显。

【参考文献】

[1]JB/T 8689-2014《通风机振动检测及其限值》.

[2]陈虹微，王荣杰.风机振动分析与处理[J].噪声与振动控制，2007（2）.

[3]迟威，候涛，冯卫东.风机振动的分析及措施[J].防爆电机，2016（4）.