某水泥廠熟料倉振源測試分析
概述：
某水泥廠生產(chǎn)過程中熟料倉周圍場地經(jīng)常出現(xiàn)無規(guī)律的沖擊振動(dòng)，振動(dòng)傳至員工宿舍和辦公區(qū)，震撼明顯，為了查明振動(dòng)原因并進(jìn)行治理，對(duì)熟料倉及其周圍場地和設(shè)備的振動(dòng)分別進(jìn)行了測試和分析。
測試分析主要儀器
ICP加速度傳感器 INV9828 水平向低頻拾振器 891-II(H) 垂直向低頻拾振器 891-II(V) INV3060S 數(shù)據(jù)采集儀 DASP V10 數(shù)據(jù)采集和分析軟件 筆記本電腦
振源分析 振源的尋找是在初步判斷的主要振源分布的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場測試，依據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生和傳播的規(guī)律，結(jié)合信號(hào)處理方法分析獲得。
熟料倉底振動(dòng)分析
測點(diǎn)1、2、3分別距離輥壓機(jī)房東墻根0m、13m、26m，垂直方向，如表1所示。其振動(dòng)時(shí)域信號(hào)如圖3所示，從圖3的振動(dòng)測試結(jié)果可以看出熟料庫附近地面存在沖擊振動(dòng)，且沖擊振動(dòng)時(shí)間差不是固定值，與人的感覺一致，由此可以判斷該沖擊振動(dòng)不是由穩(wěn)態(tài)振動(dòng)引起的。
圖1 熟料倉底振動(dòng)測試時(shí)域信號(hào)
二號(hào)熟料倉底南北方向振動(dòng)測試
為了測試沖擊振動(dòng)信號(hào)傳播方向及來源，按表1中第二批的測點(diǎn)位置布置拾振器，圖4中的信號(hào)來源于按南北方向布置的3個(gè)垂直拾振器，其中1通道和4通道相距33m，和6通道相距53m。分別對(duì)1通道和4通道信號(hào)，1通道和6通道信號(hào)作互相關(guān)分析，計(jì)算信號(hào)傳播時(shí)間，計(jì)算結(jié)果如圖5所示，由互相關(guān)分析結(jié)果可知，測點(diǎn)1傳播至測點(diǎn)4的時(shí)間為0.215417s，測點(diǎn)1傳播至測點(diǎn)6的時(shí)間為0.368167s，這說明沖擊振動(dòng)信號(hào)是由測點(diǎn)1經(jīng)測點(diǎn)4傳播至測點(diǎn)6的，即振動(dòng)信號(hào)傳播方向由北向南。
圖4 2號(hào)倉底南北方向振動(dòng)時(shí)域信號(hào) 圖5 2號(hào)倉南北方向通道1和4及1和6互相關(guān)分析結(jié)果二號(hào)熟料倉底東西方向振動(dòng)測試
按表1第三批各測點(diǎn)位置布置拾振器，圖6中的信號(hào)來源于按東西方向布置的3個(gè)垂直拾振器，其中1通道和4通道相距28m，和6通道相距46m。分別對(duì)1通道和4通道信號(hào)，1通道和6通道信號(hào)作互相關(guān)分析，計(jì)算信號(hào)傳播時(shí)間，計(jì)算結(jié)果如圖7所示，由互相關(guān)分析結(jié)果可知，測點(diǎn)1傳播至測點(diǎn)4的時(shí)間為0.113583s，測點(diǎn)1傳播至測點(diǎn)6的時(shí)間為0.180167s，這說明沖擊振動(dòng)信號(hào)是由測點(diǎn)1經(jīng)測點(diǎn)4傳播至測點(diǎn)6的，即振動(dòng)信號(hào)傳播方向由東向西。
由東西和南北方向沖擊振動(dòng)傳播規(guī)律即可得到?jīng)_擊振源位于1號(hào)傳感器附近，即1、2號(hào)熟料庫，其位置示意圖如圖2所示。為了排除其它可能性，對(duì)輥壓機(jī)房和球磨機(jī)房等安裝有較大激振設(shè)備的地方也進(jìn)行了測試并進(jìn)行了對(duì)比。
圖6 2號(hào)倉底東西方向振動(dòng)時(shí)域信號(hào) 圖7 2號(hào)倉東西方向通道1和4及1和6互相關(guān)分析結(jié)果輥壓機(jī)房振動(dòng)測試
輥壓機(jī)房振動(dòng)測試按表1第四批測點(diǎn)位置布置各傳感器，測試時(shí)域信號(hào)如圖8所示。從圖8中可以看出前6個(gè)通道均有沖擊振動(dòng)特征，而且第一通道“0m垂直”要比第三通道“二層垂直”達(dá)到最大值的時(shí)間早，同樣，“0m水平東西”和“二層水平東西”也具有相同的特征，這說明沖擊信號(hào)是由地面?zhèn)鞑ブ凛亯簷C(jī)廠房二層的；后面三個(gè)加速度信號(hào)無沖擊特征，這說明地面沖擊振動(dòng)與輥壓機(jī)及提升皮帶的振動(dòng)無關(guān)，從而排除輥壓機(jī)房設(shè)備引起沖擊振動(dòng)的可能性。對(duì)3至6通道信號(hào)作頻譜分析，如圖9所示，信號(hào)能量主要集在24.8712Hz，這與輥壓機(jī)電機(jī)工作頻率（1472/60=24.53Hz）比較吻合，這說明輥壓機(jī)房的振動(dòng)主要是由輥壓機(jī)電機(jī)引起的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)。
圖8 輥壓機(jī)房振動(dòng)測試時(shí)域信號(hào)
圖9 輥壓機(jī)房振動(dòng)測試3至6通道信號(hào)頻譜
球磨機(jī)房與熟料倉振動(dòng)對(duì)比
球磨機(jī)房與熟料倉振動(dòng)對(duì)比測試按表1第五批測點(diǎn)布置各傳感器，測試時(shí)域信號(hào)如圖10所示，圖10上部為球磨機(jī)房垂直振動(dòng)，下部為熟料倉外垂直振動(dòng)，由上、下對(duì)比可以看出料倉外有沖擊振動(dòng)時(shí)而球磨機(jī)房里卻不明顯，這說明沖擊振動(dòng)不是由球磨機(jī)房引起的；將圖10中270s至272s的數(shù)據(jù)進(jìn)行局部放大如圖11所示，由圖11可以看出沖擊振動(dòng)先傳至料倉外傳感器再傳至球磨機(jī)房傳感器，這也說明沖擊振動(dòng)不是由球磨機(jī)房引起的，與球磨機(jī)房機(jī)器振動(dòng)無關(guān)。2號(hào)熟料倉頂振動(dòng)測試
熟料倉頂在垂直方向、水平南北方向和水平東西方向均呈現(xiàn)出自由衰減振動(dòng)的特點(diǎn)，其時(shí)域波形和頻譜圖如圖12和圖13所示。這其實(shí)是沖擊振動(dòng)激勵(lì)起了熟料倉的固有頻率，如果熟料倉長期處于這種工作環(huán)境中，有可能會(huì)發(fā)生疲勞，引起結(jié)構(gòu)破壞。
結(jié)論與建議 結(jié)論
沖擊振動(dòng)振源為兩個(gè)熟料倉，由于熟料倉的倉位比較高，熟料堆積起來料倉底部熟料被壓實(shí)，當(dāng)熟料倉底部出料時(shí)，形成中空，當(dāng)中空達(dá)到一定的程度時(shí)，倉位突然下落形成沖擊振動(dòng)向外傳播，圖14和圖15分別是只有1號(hào)熟料倉下料時(shí)輥壓機(jī)車間振動(dòng)測試結(jié)果和只有2號(hào)熟料倉下料時(shí)輥壓機(jī)車間振動(dòng)測試結(jié)果（測點(diǎn)面布置見表1第四批輥壓車間測試），由圖14和圖15對(duì)比可以看出：兩個(gè)熟料庫單獨(dú)工作時(shí)均會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，但1號(hào)熟料倉單獨(dú)工作時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)要比2號(hào)熟料庫單獨(dú)工作時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)小，并且也沒有2號(hào)熟料倉單獨(dú)工作時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)頻繁，這可能與兩個(gè)熟料庫內(nèi)當(dāng)時(shí)的熟料狀態(tài)有關(guān)，如堆積時(shí)間長短、倉位高低（測試時(shí)1號(hào)倉熟料距倉頂20m，2號(hào)倉熟料距倉頂9m）等，但總的規(guī)律是一致的，都會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)向外傳播。 圖10 球磨機(jī)房與熟料倉振動(dòng)對(duì)比測試時(shí)域信號(hào)
圖11 球磨機(jī)房與熟料倉振動(dòng)對(duì)比測試時(shí)域信號(hào)270s-272s局部放大
圖12 熟料倉頂振動(dòng)時(shí)域波形
圖13 熟料倉頂振動(dòng)頻譜分析結(jié)果圖14 僅1號(hào)熟料倉下料時(shí)輥壓機(jī)房振動(dòng)時(shí)域信號(hào) 圖15 僅2號(hào)熟料庫下料時(shí)輥壓機(jī)房振動(dòng)時(shí)域信號(hào)
治理建議
熟料倉沖擊振動(dòng)會(huì)激勵(lì)起熟料倉的固有頻率，如果熟料倉長期處于這種工作環(huán)境中，有可能會(huì)發(fā)生疲勞，引起結(jié)構(gòu)破壞，建議利用年檢的機(jī)會(huì)清空熟料倉進(jìn)行徹底檢查；另外可以考慮在熟料倉頂部測量倉位的孔中加一根能伸到倉底的攪拌桿，用電機(jī)帶動(dòng)，這樣可以徹底消除沖擊振動(dòng)。