劉 健

（馬鞍山馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

立磨機是一種大型粉磨設(shè)備，它集破碎、烘干、粉磨等于一體，生產(chǎn)效率高。國內(nèi)外現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)線建設(shè)中，立磨占有率超過90%[1]。立磨減速機是立磨機的主傳動裝置，其安裝在磨機內(nèi)部的磨盤之下，不僅要傳遞轉(zhuǎn)動磨盤所需的轉(zhuǎn)矩，還要承受磨盤的重量和磨輥對磨盤施加的研磨力，是立磨中最關(guān)鍵的部件之一，對生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)起到?jīng)Q定性作用，一旦發(fā)生故障，除設(shè)備維修本身所需的長時間和昂貴費用外，還直接導(dǎo)致生產(chǎn)線停產(chǎn)，使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于立磨減速機在運行中出現(xiàn)故障前兆是隱性的，日常巡檢不能及時發(fā)現(xiàn)，往往是出了故障后才知道，對生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)存在著嚴(yán)重威脅。

1 設(shè)備監(jiān)控管理現(xiàn)狀及解決措施

1.1 立磨減速機振動監(jiān)控現(xiàn)狀

遠(yuǎn)程診斷技術(shù)由于高昂的費用和系統(tǒng)日常維護(hù)、數(shù)據(jù)分析均需要專業(yè)人士，以及部分企業(yè)管理者尚未接受智能運維的理念等因素，導(dǎo)致其在水泥微粉企業(yè)尚未普及，多數(shù)企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的簡易振動測量和溫度測量的監(jiān)控方法。

1.2 解決措施

馬鋼嘉華新型建材公司于2017 年委托馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司對其兩條微粉生產(chǎn)線立磨機（圖1）進(jìn)行周期性振動監(jiān)測。針對立磨減速機箱體厚重、剛度大，內(nèi)部零部件失效時產(chǎn)生的故障信號傳遞到外殼上的振動傳感器時衰減嚴(yán)重的特點，提出“狀態(tài)監(jiān)測+精密診斷”的設(shè)備管理方法。其中包含兩方面內(nèi)容：一是專業(yè)化的診斷公司對立磨減速機進(jìn)行大周期性（2～3 月/次）振動監(jiān)測、分析，并出具診斷分析報告，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時啟動精密診斷，縮短監(jiān)測周期；二是現(xiàn)場點檢，每日使用簡易振動測試儀測量立磨減速機振動情況，發(fā)現(xiàn)異常時請專業(yè)化的診斷公司進(jìn)行精密診斷。

圖1 立磨減速機

2 故障診斷應(yīng)用案例

“狀態(tài)監(jiān)測+精密診斷”設(shè)備管理方法應(yīng)用以來發(fā)揮了很大的作用，下述案例詳細(xì)介紹了通過該方法成功診斷出1#線立磨機被動錐齒輪軸（中間軸）軸承故障，并通過監(jiān)控運行使設(shè)備得到了最大化壽命利用，保障企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)按時完成。

2.1 故障初現(xiàn)

機組自2017 年4 月進(jìn)行周期性（2 月/次）監(jiān)測以來，運行一直較平穩(wěn)，2018 年2 月8 日現(xiàn)場反映設(shè)備異響，啟動精密診斷，測試發(fā)現(xiàn)減速箱殼體四周軸向加速度波形存在明顯沖擊信號，沖擊頻率對應(yīng)減速機被動錐齒輪軸（中間軸）轉(zhuǎn)頻，但整體振動能量沒有明顯變化，如圖2 所示。包絡(luò)解調(diào)分析可見接近被動錐齒輪軸軸承的特征信號，判斷被動錐齒輪軸軸承很可能存在一定缺陷，使該軸定位存在偏差。

圖2 減速機殼體軸向加速度波形

為了準(zhǔn)確評估故障程度及發(fā)展趨勢，于2 月9 日、12 日、19日對機組跟蹤測試，測試結(jié)果表明：整體情況與2 月8 日測試情況基本一致，減速箱軸向測點振動值有小幅上升。

考慮到目前整機振動能量較小，故障出現(xiàn)以來10 d 沒有明顯發(fā)展，建議：現(xiàn)場繼續(xù)運行，加強點檢，密切關(guān)注機組振動、溫度及異聲發(fā)展情況。鑒于立磨機在生產(chǎn)線的重要性，決定對其進(jìn)行增強性測試（檢測周期為1 月/次），通過定期對該機組進(jìn)行振動監(jiān)測分析，及時評估缺陷情況及發(fā)展趨勢，保證生產(chǎn)正常運行了10 個月。

2.2 故障發(fā)展

2018 年12 月19 日周期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)減速箱各測點振動速度、加速度值較之前均有所增大（圖3）。為排除負(fù)荷變化的影響，通過生產(chǎn)調(diào)整在9 MPa（90 bar）和8.8 MPa（88 bar）兩種壓力下測試，測試結(jié)果表明振動受負(fù)荷影響不大。分析認(rèn)為故障缺陷有所發(fā)展，建議加強點檢。

圖3 減速機殼體軸向加速度趨勢

2.3 故障惡化

2019 年1 月14 日周期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)立磨機整體振動較上周期有明顯增大。輸入軸各個方向振動速度有效值7～9 mm/s，立磨機本體各個測點軸向振動6～8 mm/s，徑向振動值約4 mm/s；加速度有效值由之前小于5 m/s2增大到大于10 m/s2。

圖4 為輸入軸軸向振動速度趨勢，可見振動速度通頻值較之前有明顯增大，達(dá)到9 mm/s；振動時域波形存在明顯沖擊，沖擊頻率約7.7 Hz。圖5 為振動速度包絡(luò)解調(diào)圖，包絡(luò)譜圖中存在7.676 Hz 及其諧波同時存在微弱71 Hz、142 Hz 等振動頻率（軸承NU2256 的內(nèi)圈故障頻率）。輸入軸垂直、水平方向以及減速箱上測點速度、加速度譜圖都具有類似的特征。

圖4 減速機輸入軸軸向測點振動速度趨勢

圖5 輸入軸軸向振動速度及其包絡(luò)解調(diào)譜圖

綜合分析判斷：被動錐齒輪軸（中間軸）軸承故障近期有快速裂化態(tài)勢，可能存在內(nèi)圈斷裂，導(dǎo)致軸定位不良，建議盡快停機檢修。

由于生產(chǎn)任務(wù)繁重，需要繼續(xù)生產(chǎn)一周才能停機，為避免設(shè)備事故的發(fā)生，制定了應(yīng)急措施：①降負(fù)荷運行，即立磨主輥工作壓力不得超過8.6 MPa（86 bar）；②加強點檢，每2 h 測量減速機振動值，并做好記錄，如發(fā)現(xiàn)振動急劇增加，應(yīng)匯報領(lǐng)導(dǎo)后立即停機。

另外，為監(jiān)控故障的發(fā)展情況，臨時安裝一套遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)（圖6），保證機組安全運行至定修時間停機檢修。

圖6 立磨減速機臨時在線監(jiān)控系統(tǒng)

2.4 檢修驗證

馬鋼嘉華新型建材公司于2019 年1 月22 日—2 月16 日年修期間更換了存在故障的1#線立磨機主減速箱，后期打開發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈斷裂，內(nèi)圈存在大面積壓痕剝落（圖7）。

圖7 被動錐齒輪軸下端軸承內(nèi)圈斷裂、表面剝落

3 結(jié)語

本次診斷案例，詳細(xì)描述了故障的初現(xiàn)、發(fā)展、劣化及應(yīng)急保產(chǎn)過程，缺陷從早期包絡(luò)中發(fā)現(xiàn)到振動加速度、速度通頻值上升，時間間隔很長，這期間干預(yù)最好，但容易出現(xiàn)因肉眼看不到明顯缺陷產(chǎn)生的誤判。現(xiàn)場一般不關(guān)心設(shè)備的具體缺陷，只關(guān)心設(shè)備能否運轉(zhuǎn)、以及還能運轉(zhuǎn)多久，因此有時在生產(chǎn)任務(wù)和設(shè)備安全之間需要設(shè)備診斷醫(yī)生來平衡取舍，需要承擔(dān)一定的風(fēng)險，才能讓設(shè)備壽命最大化，企業(yè)利益最大化?！盃顟B(tài)監(jiān)測+精密診斷”設(shè)備管理方法，對提升立磨減速機設(shè)備精益管理具有一定的推廣應(yīng)用價值。