煤气鼓风机齿轮箱振动故障诊断浅析

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摘要：煤气鼓风机是化产品回收厂中焦炉煤气运输及净化的核心设备，而齿轮箱是其连接与传递动力的主要部件，在运行中极易发生故障问题，因此，对其进行振动分析和故障诊断具有十分重要的意义。本文就以化产品回收厂煤气鼓风机齿轮箱为研究对象，探讨了该设备的振动分析及故障诊断，以飨读者。

关键词：化产品回收厂；煤气鼓风机齿轮箱；振动分析；故障诊断

根据《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》以及《临汾市2019年钢铁、焦化行业深度减排实施方案》等相关文件的要求，化产品回收厂对三个回收车间进行了VOCs气体的治理。通过对回收鼓风机齿轮箱监测数据进行时域波形、频谱等分析，对其存在的隐患问题进行诊断。

1煤气鼓风机齿轮箱简析

在化产品回收厂中，化工鼓风机是用于焦炉气回收的主要动力设备，被化产品回收厂广泛应用于煤化工副产品的提取工艺，如加热炉以及市民生活中所用的焦炉煤气等。通过提取，然后从焦炉中输送出去。因其在运行中，VOCs（非甲烷总烃）气体较多，导致该设备存在较严重的问题。在化产品回收厂中，齿轮箱及齿轮是煤气鼓风机连接和传递动力的主要部件，是该设备进行旋转机械重要的组成部分。在实际运行中，煤气鼓风机齿轮箱因为制造时存在缺陷，或者是在安装调整时存在不当，此外，在运行中润滑不足，或过量磨损以及金属疲劳和超负荷运转，会导致齿轮箱出现界限偏斜、偏心、齿轮误差、齿面磨损以及齿轮的点蚀、剥落和断裂等故障。一旦出现这些故障问题，就会导致齿轮箱振动异常，因此，对齿轮箱的振动情况进行分析，能快速判断出齿轮箱故障信息。

2煤气鼓风机齿轮箱振动分析及故障诊断

在对化产品回收厂煤气鼓风机齿轮箱振动分析时，振动速度的有效值是一个十分有用的参数，同时也是一个十分直观且常用的参数。通过测量振动速度的有效值，并将其作为参考，对设备运行的状态进行监测，是对齿轮箱故障诊断的有效方法。在实际运用中，需要参照ISO2372以及ISO10816等相关标准，在齿轮箱上设置不同的监测点，并将测量的数据进行综合比对，特别是针对信号的最大峰值与有效值进行比对，得出的波峰系数，能反映出齿轮箱在不同时段受到的冲击，然后进行幅值的分析，就可以准确判断出齿轮箱存在的故障。在具体操作中，需要从以下几个方面着手。

2.1对监测数据进行预处理

众所周知，煤气鼓风机齿轮箱的齿轮在正常工作状态下，会产生齿轮的载荷波动，但这种波动对于齿轮箱振动的幅值不会产生较大的影响，而且齿轮的信号中啮合频率往往是载波成分，齿轮轴旋转的频率成分则是调制波成分。因此，当煤气鼓风机齿轮箱中的齿轮发生故障问题时，其调制的结果往往会在频率上具有一定的差异。例如，当齿轮副发生初期的磨损时，齿轮会在工作的过程中，逐渐产生特殊的频率，而这种特殊的频率就可以通过测试仪器进行检测并验证。

2.2对采集的数据进行统计和分析

当采集完相应的数据信息后，需要对所有采集的数据信息进行初步的统计、分析和处理，从而初步了解采集数据的显著特点，并明确相应数据的指标，这样就可以根据相关的信息，有效推测出齿轮箱整体数值的特征及规律，比如，齿轮箱的标准偏差、中位数以及众数等相关的信息。而且，通过分析这些规律，还能帮助技术人员更好地了解煤气鼓风机设备运行的状态。但这种方式往往需要依托成熟的软件，同时还需要运用大量的实际数据作为研究的基础。而且，在实际运用中，为了节省对齿轮箱监测的时间，技术人员还需要运用多元统计分析的方法，对多个对象及指标之间的联系进行分析，了解并计算相应数据彼此间存在的规律。但在实际运用中，这种方法还存在一定的偏差，需要相关技术人员合理选择研究的对象，从而最大限度地减少误差的产生。

2.3借助小波理论进行信号时频分析

在对煤气鼓风机齿轮箱中齿轮的信号时频进行分析时，还需要借助小波理论。在实际运用中，对不稳定的信号进行检测和分析，如果运用传统的方式对齿轮的信号时频进行检测和分析，就很难快速而准确地探究出数值变化的规律，而小波理论因其具有较强的奇函数紧支特征及能量集中的性质，可以利用小波理论的变换获得相应的近似系数及细节系数，从而更好地寻找并探究出信号低频的部分及高频的部分，然后就能准确展现出信息所具备的特征，实现信息数据的挖掘，并实现对数据进行准确的分析。

2.4运用专家系统进行数据分析

专家系统也是一种在煤气鼓风机齿轮箱中齿轮的信号时频分析领域应用较广的技术。该技术具有极强的知识性及经验性，是一种专业的程序系统。在具体运用中，首先，应在该系统中设置该领域专业的知识库，然后运用推理的方式，模拟出该领域专家思维的过程，从而帮助相关工作人员在最短的时间内解决遇到的复杂的问题，这样一来，不仅问题解决的效果显著，而且准确度较高。

2.5基于模糊理论进行数据处理

当检测出煤气鼓风机齿轮箱已经处于故障状态时，技术人员往往会根据发生故障严重的程度，对其进行等级的划分，从而帮助工作人员按照一定的顺序进行检验维修工作。但在实际的工作过程中，因为种种因素的影响，很难清晰、准确地对故障的等级进行划分。针对这样的情况，可以运用模糊理论，对故障信息进行综合分析，重新理清等级边界，准确划分煤气鼓风机齿轮箱的故障等级。

2.6借助神经网络进行数据处理

在当前时代，神经网络技术已经兴起并被广泛应用，该技术是一种通过运用数学模型来模拟人脑基本能力的一种极为复杂的网络系统，能够使网络系统拥有像人类一样的思考能力，从而实现对所有数据进行大规模处理的效果。此外，还技术还具有一定的自主学习能力及一定的容错性，十分适合处理一些相对较为简单的非线性问题。同时，还技术还具有推测合计的功能，因此，在煤气鼓风机齿轮箱故障分析及诊断中运用该技术，能够准确进行故障的识别以及故障的诊断。

2.7采用故障树分析法构建故障模型

在对煤气鼓风机齿轮箱进行故障分析和诊断时，还应该积极采用故障树分析法。在实际生活中，故障树分析法也是一种被广泛运用的故障分析和诊断技术，这种技术是科技人员为了有效避免设备故障的发生，根据设备的实际运行情况，依据对象的结构及功能特征和行为所构建出的数学模型，该种数学模型能够依据设备故障的传播及其因果关系制作出相应的模型，并根据模型进行故障的分析和诊断。在实际运用中，采用故障树分析法构建故障模型，能够分析出设备出现故障的原因及相应的结果，从而准确判断故障发生的位置及发生的原因。

2.8应用谱峭度算法解决故障诊断问题

应用谱峭度算法，也能帮助工作人员更好地实现煤气鼓风机齿轮箱故障的分析和诊断。当煤气鼓风机齿轮箱发生故障时，其振动会产生额外的频带信息，比如，振荡频率以及机械系统的动态参数，等等。而通过运用谱峭度算法，不需要借助历史数据以及验证信息，就可以准确计算出煤气鼓风机齿轮箱正常运转最佳的频率，然后，将其与检测到的相应频率进行对比，这样就能够准确了解煤气鼓风机齿轮箱局部故障的周期性脉冲信号，从而准确找到故障发生的原因。

3结语

综上所述，煤气鼓风机是煤气生产过程中重要的设备，在化工生产中具有广泛的应用。而齿轮箱则是鼓风机连接和传递动力的主要构件，通过对其进行振动分析，然后，通过停机解体检查，发现振动监测分析和故障诊断是一种行之有效的设备点检手段，能为煤气鼓风机齿轮箱的故障检修决策提供可靠的依据。因此，相关化工企业在对煤气鼓风机齿轮箱进行故障检修时，应积极运用振动分析和故障诊断技术，从而最大程度上确保煤气鼓风机齿轮箱检修工作的效果，保障设备使用的寿命及安全性。

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作者:张鹏 陈鹏 单位:山西焦化集团有限公司