趙明程

（北京卓眾出版有限公司，北京 100083）

0 引言

水泥生產(chǎn)是一個由眾多設(shè)備組成的大系統(tǒng)，設(shè)備的可靠性及運行狀況直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。隨著水泥企業(yè)設(shè)備技術(shù)的升級，設(shè)備的檢修體制也要不斷更新，對設(shè)備安全可靠性指標的要求也越來越高。過去的計劃檢修體制存在很大弊端，如臨時性維修頻繁、維修過剩、盲目維修等，使得企業(yè)資源浪費巨大。采用狀態(tài)維修方式，可節(jié)省費用，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備運行的可靠性。

1 企業(yè)開展設(shè)備狀態(tài)維修的必要性

狀態(tài)維修CBM（Condition Based Maintenance），又稱預知性維修PDM（Predictive Diagnostic Maintenance）。根據(jù)Steed.J.C的定義，是根據(jù)設(shè)備需要維修前有一個使用壽命的特點，展開的一種預測方法。該方法利用設(shè)備或設(shè)備某些重要部件的壽命特征，通過數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析預測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢。狀態(tài)維修方式以設(shè)備當前的實際狀況為依據(jù)，使用高科技監(jiān)測手段，對設(shè)備進行縱向（歷史和現(xiàn)狀）、橫向（同類設(shè)備的運行狀況）的比較分析，識別故障的早期征兆，并對故障部位、故障嚴重程度及發(fā)展趨勢作出判斷，以確定最佳檢修時機。狀態(tài)維修方式以設(shè)備當前的工作狀況及其所在系統(tǒng)的重要性為依據(jù)，而非傳統(tǒng)的以設(shè)備使用時間為依據(jù)，由于科學地提高了設(shè)備的可用率和明確了檢修目標，在不降低可靠性的基礎(chǔ)上，總體上可降低檢修費用，提高企業(yè)效益。

某水泥企業(yè)從2009 年開始和專業(yè)狀態(tài)檢測公司合作，成立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測部門，專門負責設(shè)備狀態(tài)檢測和設(shè)備故障診斷分析工作，包括設(shè)備在線監(jiān)測、離線監(jiān)測及油液分析檢測等。該企業(yè)開展基于設(shè)備狀態(tài)檢測和設(shè)備故障診斷分析的預知性維修工作的思路是：立足設(shè)備健康水平，強化檢修質(zhì)量，挖掘現(xiàn)有檢測設(shè)備和手段的潛力，努力提高檢測分析人員和設(shè)備點檢人員的業(yè)務(wù)水平，添加新進儀器，完善檢測系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和檢修管理系統(tǒng)，從優(yōu)化檢修做起，確保設(shè)備安全、經(jīng)濟、可靠地運行。

該企業(yè)開展設(shè)備狀態(tài)檢測和設(shè)備故障診斷分析工作以來，效果明顯，設(shè)備故障率明顯下降。實踐經(jīng)驗證明，設(shè)備狀態(tài)維修并不只涉及維修對象的微觀問題，還涉及到經(jīng)營、管理、技術(shù)等綜合性問題。首先，設(shè)備的大小、結(jié)構(gòu)、用材、功能各不相同，出現(xiàn)缺陷的原因和規(guī)律也不相同；其次，設(shè)備工作時的電、熱、機械、環(huán)境各不相同，呈現(xiàn)的損耗規(guī)律也不相同；另外，各設(shè)備在水泥生產(chǎn)中的地位和影響不同，每個設(shè)備部件對設(shè)備功能的影響也不相同。同時對所有設(shè)備及部件進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷不僅在技術(shù)上有困難，在費用上也難以承受。因此，該企業(yè)采取狀態(tài)維修和定期維修共同存在的設(shè)備維修方式。具體設(shè)備的維修方式根據(jù)設(shè)備的重要程度、結(jié)構(gòu)、材料、運行環(huán)境及用什么方式更有效等條件確定。

基于設(shè)備狀態(tài)檢測和設(shè)備故障診斷分析的狀態(tài)維修方式，是設(shè)備檢修的發(fā)展方向。但開展狀態(tài)維修工作不是要取代定期檢修方式，而是在定期檢修的基礎(chǔ)上有序擴大狀態(tài)維修設(shè)備的比例，向優(yōu)化綜合檢修的方式過渡。

2 立磨減速機故障診斷及維修實例

2.1 設(shè)備狀況

某水泥集團集5000 t/d 水泥熟料干法生產(chǎn)線原料磨為MPS5300B 型輥式立磨，配置KPBV170 型減速機。該立磨于2003 年4 月投入運行。2009 年開始由專人負責設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，每月2 次使用HY-106 型或HY-108 型檢測儀對設(shè)備進行離線數(shù)據(jù)采集。

2.2 設(shè)備基本信息和相關(guān)特征頻率

2.2.1 設(shè)備主體情況

高速軸輸入轉(zhuǎn)速994 r/min，高速軸軸承型號：輸入端SKF 32252 X/DF，輸出端FAG 23160 BMB。

2.2.2 特征頻率轉(zhuǎn)頻16.56 Hz，高速軸軸承相關(guān)頻率見表1。

2.3.3 設(shè)備測點布置（圖1）

2.3 故障現(xiàn)象

減速機自2013 年第一季度起振動值呈上升趨勢，到2013年12 月9 日，振動值達3.5 mm/s。為此，對該立磨減速機加強監(jiān)控，增加了數(shù)據(jù)采集頻次，并取油樣進行分析，同時在現(xiàn)場利用聽診棒對運行聲音進行監(jiān)測，結(jié)果如下：

（1）磨機正常運轉(zhuǎn)時，減速機輸入軸軸承響聲異常，其余各處軸承聲音正常。

（2）減速機輸入軸各軸承處溫度正常。

（3）2013 年12 月10 日停機打開減速機的2 個檢視門，檢查減速機內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)油池中有一些鐵屑，其中有少量顆粒較大的鐵屑。

表1 高速軸軸承特征參數(shù)

圖1 設(shè)備測點位置

（4）清洗過濾器濾芯后，清洗油的沉淀物中有大量細小金屬粉末。

2.4 原因分析

2.4.1 振動數(shù)據(jù)分析

通過采集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，減速機3#測點（輸入軸位置）振動變化最大，其余測點的振動及波譜圖均無明顯變化，因此著重對3#測點振動數(shù)據(jù)（表2）進行分析。從表2 數(shù)據(jù)可看出，自2013 年12 月9 日開始振動數(shù)據(jù)一直上升，說明該輸入軸軸承在不斷惡化中。

2.4.2 波形頻譜分析

趨勢分析（圖2）：譜圖中明顯出現(xiàn)振動異常的頻率項，此異常頻率即為故障特征頻率。

異常頻率分析（圖3）：小方塊位置為異常頻率峰值最大處（395 Hz），其周圍小幅值頻率為395 Hz 的邊頻，間隔16.25 Hz（轉(zhuǎn)頻）。

異常波形分析（圖4）：從圖4 可看出波形為拍頻周期信號，為內(nèi)圈故障顯示的信號，如果外圈出現(xiàn)故障，因外圈不隨軸一起轉(zhuǎn)動，所受的沖擊力一致，其波形顯示的沖擊幅值一致。

2.4.3 結(jié)論

結(jié)合在減速機潤滑油中發(fā)現(xiàn)許多金屬粉末，可以斷定，減速機輸入軸軸承內(nèi)圈存在較嚴重的缺陷，且故障缺陷在不斷惡化，應(yīng)立即停機更換。

表2 減速機3#測點振動數(shù)據(jù)

圖2 3#測點垂直方向速度值趨勢

圖3 3#測點垂直方向速度值頻譜

圖4 3#測點加速度波形譜

2.5 減速機維修及維修后運行情況

2013 年12 月26 日，對減速機進行檢修，拆開減速機輸入軸，從拆解下來的軸承可見：靠向齒輪方向軸承有跑內(nèi)圈現(xiàn)象，軸承內(nèi)圈發(fā)生嚴重磨損、點蝕和剝落，滾動體也存在點蝕，軸承安裝位已磨損無法使用（圖5）。對減速機輸入軸磨損軸承安裝位進行噴涂修復及更換軸承之后開機，磨機空載時減速機振動值0.4 mm/s，滿載時振動值0.6 mm/s，運行狀況良好。

圖5 軸承內(nèi)圈及滾動體磨損情況

3 結(jié)束語

基于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析的狀態(tài)維修方式是設(shè)備檢修的發(fā)展方向，但開展狀態(tài)維修工作不是要取代定期檢修方式，而是在定期檢修的基礎(chǔ)上有序擴大狀態(tài)維修設(shè)備的比例，向優(yōu)化綜合檢修的方式過渡。水泥廠積極開展設(shè)基于備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷分析的狀態(tài)維修方式，由事后維修逐漸過渡為預防性維修乃至預知維修，不僅提高設(shè)備管理水平，更能為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。