孟凡朋，劉瑞松，胡立新

（山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司，山東 濟(jì)南 250102）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，11%的設(shè)備故障與設(shè)備的年限壽命有關(guān)，剩余89%均是隨機(jī)產(chǎn)生。隨著鋼鐵行業(yè)快速發(fā)展，很多企業(yè)意識(shí)到設(shè)備管理變革，從故障式維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性維修管理，降低設(shè)備故障率穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，但與此同時(shí)帶來的是備品備件儲(chǔ)備庫存金額增長(zhǎng)，維修費(fèi)用增加。隨之設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)人員增多，能及早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，進(jìn)行設(shè)備維保，避免故障停機(jī)，達(dá)到冶金機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修，延長(zhǎng)設(shè)備壽命達(dá)到降低設(shè)備維修費(fèi)用，提高點(diǎn)檢人員實(shí)效性。

1 高清沖擊脈沖法是一種專業(yè)的軸承測(cè)試技術(shù)

1.1 高清沖擊脈沖的核心指標(biāo)HDm、HDc（如圖1）

圖1

HDi 軸承全壽命狀態(tài)尺度起始狀態(tài)值。

HDSV軸承全壽命狀態(tài)尺度絕對(duì)沖擊水平值。

HDm軸承全壽命狀態(tài)尺度絕對(duì)沖擊水平值扣除軸承全壽命狀態(tài)尺度起始狀態(tài)值。

HDn表面粗糙度引起的弱沖擊脈沖值最大值。

HDc 表面缺陷引起的強(qiáng)沖擊脈沖最大值。

HDm/HDc技術(shù)對(duì)軸承故障的評(píng)判（如圖2）。

圖2

HDm—低發(fā)生率，最大值；HDc—高發(fā)生率，1000次/秒。

軸承狀態(tài) = HDm-HDc。

標(biāo)準(zhǔn)沖擊能量（HDn）：

正常狀態(tài)，0≤HDn≤20dB，軸承工作良好

注意狀態(tài)，20≤HDn≤35dB，軸承有初期損傷

正常狀態(tài)，35≤HDn≤60dB，軸承有明顯損傷

1.2 SPMHD高清沖擊脈沖技術(shù)應(yīng)用

SPMHD高清沖擊脈沖技術(shù)專注滾動(dòng)軸承的精確檢測(cè)和診斷，排除無關(guān)振動(dòng)信號(hào)干擾，軸承故障的預(yù)警期較其他監(jiān)測(cè)方法可提高60～90天。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)最基礎(chǔ)最重要的組成部分，能夠監(jiān)測(cè)振動(dòng)量值的大小和引起振動(dòng)的原因，如動(dòng)平衡、松動(dòng)、聯(lián)軸器對(duì)中、共振等；也能通過共振解調(diào)（包絡(luò)）技術(shù)對(duì)滾動(dòng)軸承做診斷。但僅僅依靠振動(dòng)傳感器所做的共振解調(diào)（包絡(luò)）對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷是有一定誤診概率的。除了不能很準(zhǔn)確的對(duì)軸承故障的嚴(yán)重程度、潤滑狀態(tài)做出判斷之外，還經(jīng)常會(huì)誤診、漏診，這是由單純振動(dòng)傳感器的技術(shù)特性和設(shè)備干擾信號(hào)影響等因素所決定了的。采用SPM的SPMHD沖擊脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)滾動(dòng)軸承中前期故障做出精確的診斷，如圖3所示。

圖3

SPM的滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)得到全世界高度認(rèn)可，像全球知名的ABB、SIEMENS、FLENDER、Ahlstrom、Atlas等數(shù)十家設(shè)備制造商，他們均采用SPM 的沖擊脈沖軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，并把沖擊脈沖監(jiān)測(cè)方法融入到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，出廠的產(chǎn)品中均安裝有沖擊脈沖測(cè)試適配器、沖擊脈沖傳感器或SPM 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

SPMHD高清沖擊脈沖技術(shù)能夠?qū)⑵谕@得的軸承信號(hào)從復(fù)雜的背景噪聲中區(qū)分出來，經(jīng)提取和增強(qiáng)，從而得到一個(gè)清晰的一覽無余的軸承狀態(tài)信息。采用SPMHD測(cè)量，可獲得軸承狀態(tài)值HDm/HDc、HD 時(shí)域波形（SPM Time Signal HD）和HD 頻譜（SPM Spectrum HD）—用SPMHD 時(shí)域波形（SPM Time Signal HD）分析軸承故障根源，通過這樣的時(shí)域信號(hào)，即使不知道軸承的型號(hào)，也能對(duì)軸承做出分析，因?yàn)檩S承每個(gè)部件均有其各自不同的時(shí)域特征,如圖4所示。

圖4

也可以通過HD 頻譜（SPM Spectrum HD）精確診斷軸承故障，如果我們知道軸承型號(hào)和轉(zhuǎn)速，則可以通過沖擊脈沖高清頻譜（HD頻譜）精確診斷軸承故障，高清的沖擊脈沖頻譜，一看便知是軸承的外圈故障。如下圖5所示。

圖5

高清沖擊脈沖SPMHD技術(shù)也給出了超低轉(zhuǎn)速的軸承監(jiān)測(cè)問題，它突破了轉(zhuǎn)速極限，能測(cè)量貫穿1～20000rpm 轉(zhuǎn)速范圍的軸承狀態(tài)。解決了變速、超低轉(zhuǎn)速時(shí)的監(jiān)測(cè)難題。

案例：軸承內(nèi)圈損傷軸承型號(hào)：22330，BPFO=6.18，BPFI=8.82，轉(zhuǎn)速：9.8rpm

圖6

由此可見，采用SPMHD 軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)，軸承的全壽命狀態(tài)都將清晰地展現(xiàn)出來，包括：損傷程度、潤滑、損傷部位等，讓我們了如指掌，還能夠?qū)崿F(xiàn)軸承故障預(yù)警期平均能達(dá)3～6 個(gè)月以上。因此，SPMHD 技術(shù)是非常有效和可靠的，完全背得起“可靠性維修技術(shù)”的美名。

2 沖擊脈沖診斷案例分析（一）

山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司高速線材18#錐箱2019年4月份出現(xiàn)報(bào)警信息，從頻譜圖上分析癥狀：

（1）沖擊脈沖頻譜中出現(xiàn)7222軸承軸承內(nèi)環(huán)故障頻率，且出現(xiàn)諧波及1X邊帶；

（2）沖擊脈沖值達(dá)到28-32HDsv，達(dá)到報(bào)警值，頻譜縱坐標(biāo)已達(dá)到700HDesv，判斷軸承故障已肉眼可見；

（3）時(shí)域波形中出現(xiàn)明顯的“山”字型，出現(xiàn)了典型的軸承內(nèi)環(huán)故障波形，判斷為18#錐箱1軸7222軸承內(nèi)環(huán)點(diǎn)蝕，建議檢查（如圖7）。

圖7 沖擊脈沖頻譜

5月9日組織定修下線，減速機(jī)開箱拆解后確認(rèn)軸承內(nèi)環(huán)出現(xiàn)點(diǎn)蝕坑（如圖8）。

圖8 軸承內(nèi)環(huán)點(diǎn)蝕

3 沖擊脈沖診斷案例分析（二）

我廠5#減速機(jī)通過對(duì)檢測(cè)數(shù)值趨勢(shì)進(jìn)行跟蹤，通過幅值趨勢(shì)數(shù)據(jù)變化，能夠良好的反饋出設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（如表1所示）。

表1

6月 16 150 2.57 5月 8 50 1.38 4月 6 60 1.5 3月 6 16 1.4 2月 0 12 3.68 1月 -16 1.8 0.87

（1）2020年1月檢測(cè)5#減速機(jī)一軸，沖擊脈沖值-16、HDSV幅值1.8、振動(dòng)值0.87mm/s，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)非常良好，至5月份處于早期（如圖9）。

圖9 5月份沖擊脈沖頻譜圖

（2）6月份開始沖擊脈沖、HDsv幅值上升較為明顯。

（3）9月份沖擊脈沖值已達(dá)到18，快到20預(yù)警線，HDSV幅值已達(dá)到400，（如圖10）達(dá)到檢測(cè)預(yù)警線，浮現(xiàn)出隱患信號(hào)，軸承狀態(tài)逐漸進(jìn)入劣化趨勢(shì)。

圖10 9月份沖擊脈沖頻譜圖

進(jìn)入10月份沖擊脈沖值達(dá)25，HDsv幅值上升到800（如圖11），結(jié)合產(chǎn)線長(zhǎng)停時(shí)間檢修列入修復(fù)計(jì)劃，對(duì)5#減速機(jī)下線解體，對(duì)減速進(jìn)行狀態(tài)維修檢測(cè)驗(yàn)證，確認(rèn)為軸承外環(huán)磨損（如圖12）。

圖11 10月沖擊脈沖

圖12 軸承外環(huán)磨損

4 結(jié)語

以上兩起案例，通過沖擊脈沖輸入輸出的信號(hào)處理，數(shù)據(jù)分析比對(duì)，比以往采用的振動(dòng)分析方法要更早期發(fā)現(xiàn)軸承隱患，實(shí)現(xiàn)劣化趨勢(shì)跟蹤，且判斷準(zhǔn)確率大大提高。這正是現(xiàn)代設(shè)備點(diǎn)檢管理至關(guān)重要的點(diǎn)檢方式，實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)分析，不僅可以提高點(diǎn)檢實(shí)效性，提高隱患浮現(xiàn)準(zhǔn)確率，也可使設(shè)備維保具有預(yù)見性。

我們也正是以此為基礎(chǔ)，一是對(duì)設(shè)備點(diǎn)檢方式進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)點(diǎn)檢人員設(shè)備點(diǎn)檢周期從每天1次優(yōu)化為每周1次離線檢測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)，利用定修組織人員實(shí)施靜態(tài)點(diǎn)檢驗(yàn)證報(bào)警點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)性的實(shí)施點(diǎn)檢計(jì)劃。二是設(shè)備劣化趨勢(shì)跟蹤讓實(shí)施機(jī)器檢測(cè)的點(diǎn)檢人員了解其工作的目的，并讓操作、生產(chǎn)、采購等部門理解和達(dá)成共識(shí)，通過觀念改變，共同實(shí)現(xiàn)冶金機(jī)械設(shè)備精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)維修。