歪度指標(biāo)在立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)故障診斷中的分析應(yīng)用

王梅榮 朱揚(yáng)美 劉鐵安

（1.廣東塔牌集團(tuán)股份有限公司，梅州市 514100；2.上海華陽檢測儀器有限公司，上海市 200050）

1 歪度指標(biāo)的分析意義

立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)是新型干法水泥熟料生產(chǎn)線四大風(fēng)機(jī)之一，其運(yùn)行正常與否直接影響生料粉磨系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。為此，我公司于2010年開始實(shí)施設(shè)備離線振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測，將立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)納入監(jiān)測范圍。其風(fēng)機(jī)型號(hào)為SL6-2×39No.30.5F，主電機(jī)YRKK900-6，正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速900r/min、轉(zhuǎn)頻15Hz，配用軸承SKF 22244CC/W33/C3。振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測選用上海華陽公司HY-106C工作測振儀、配備單機(jī)板PMS點(diǎn)巡檢管理系統(tǒng)軟件，具有振動(dòng)頻譜分析以及利用峰值指標(biāo)、峭度指標(biāo)、歪度指標(biāo)進(jìn)行故障診斷等功能。本文主要介紹應(yīng)用歪度指標(biāo)和頻譜分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)松動(dòng)的方法，從而通過及時(shí)維修，杜絕了隱患的惡化。

HY-106C工作測振儀的歪度指標(biāo)（Skewness Factor），表示以平均值為中心的波形對(duì)稱程度。公式為：

典型信號(hào)的無量綱幅值見表1。

表1 典型信號(hào)的無量綱幅值

理想狀態(tài)下，歪度指標(biāo)處于0位置。以傳感器垂直安裝為例，歪度指標(biāo)為正值變化時(shí)，意味著向上方向的沖擊信號(hào)大，時(shí)域波形中0線以上波形幅值豐富且偏大。可推斷基礎(chǔ)剛度弱化，考慮設(shè)備基座松動(dòng)；頻譜中以工頻分量為主，可檢查基座焊接有無裂縫、地腳螺栓有無松動(dòng)脫落、二次灌漿有無裂縫等。相反，如果歪度指標(biāo)為負(fù)值變化，則意味著向下方向的沖擊信號(hào)大，設(shè)備振動(dòng)同向于傳感器方向，時(shí)域波形中0線以下波形幅值豐富且偏大，可推斷設(shè)備軸系松動(dòng)，一般考慮間隙增大。

如果是滑動(dòng)軸承，3倍頻幅值明顯，可考慮軸瓦間隙；如果是滾動(dòng)軸承，則3～5倍頻幅值明顯。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為：3倍頻幅值最大，多考慮軸和軸承間的松動(dòng)，如出現(xiàn)4倍頻高幅值，可考慮軸承本體松動(dòng)。

2 監(jiān)測應(yīng)用及其故障分析與處理

按照振動(dòng)測點(diǎn)布局原則，我公司立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)測點(diǎn)布局見圖1。電機(jī)自由端為1#測點(diǎn)，電機(jī)輸出端為2#測點(diǎn)，風(fēng)機(jī)雙支承軸承分別為3#和4#測點(diǎn)。監(jiān)測方向與測量參數(shù)的選擇按照常規(guī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一般方法，軸向和水平選擇測速度參數(shù)，垂直方向選擇加速度和速度兩個(gè)參數(shù)測量。測量數(shù)據(jù)通過HY-106C工作測振儀采集，由PMS點(diǎn)巡檢管理系統(tǒng)下載任務(wù)給HY-106C，點(diǎn)檢員按照具體計(jì)劃任務(wù)采集回收數(shù)據(jù)。采集周期正常情況下為2周一次。

圖1 風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)測點(diǎn)布局

以2012年3月29日至5月6日3次采集的3#、4#測點(diǎn)數(shù)據(jù)為例，各周期振動(dòng)數(shù)據(jù)見表2。發(fā)現(xiàn)4#測點(diǎn)5月6日的振動(dòng)值變化比較大，隨即我們對(duì)采集的數(shù)據(jù)反饋至PMS設(shè)備點(diǎn)巡檢管理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，具體情況分析見表2。

表2 電機(jī)測點(diǎn)振動(dòng)測量值情況

（1）從振動(dòng)數(shù)值趨勢(shì)分析，此時(shí)1#、2#測點(diǎn)振動(dòng)速度值均在1～1.5mm/s左右，無明顯波動(dòng)，振動(dòng)值正常；3#測點(diǎn)振動(dòng)速度值雖也偏大，但波動(dòng)量不大，而4#測點(diǎn)振動(dòng)速度值有明顯的上升，上升幅度接近兩倍左右；各測點(diǎn)加速度值都比較小，從時(shí)域波形圖看無明顯沖擊現(xiàn)象。為此，根據(jù)此振動(dòng)數(shù)值特征，初步診斷該設(shè)備故障主要在3#和4#測點(diǎn)部位（即風(fēng)機(jī)本體），主要問題在4#測點(diǎn)，而且故障類型屬低頻類型故障。

（2）通過對(duì)4#測點(diǎn)V-v（垂直方向速度值）進(jìn)一步進(jìn)行頻譜圖分析，發(fā)現(xiàn)4#測點(diǎn)V-v頻譜圖出現(xiàn)多次的轉(zhuǎn)頻（15Hz）諧波分量，除轉(zhuǎn)頻及其諧波分量外未發(fā)現(xiàn)其它頻率成分，時(shí)域無量綱歪度指標(biāo)從正常值0偏離至0.25。根據(jù)上述兩個(gè)特征，我們?cè)\斷其存有松動(dòng)現(xiàn)象，且根據(jù)時(shí)域無量綱指標(biāo)歪度值為正值的情況，斷定4#測點(diǎn)基礎(chǔ)有松動(dòng)現(xiàn)象。

圖2 4#測點(diǎn)V-v頻譜分析界面

根據(jù)以上情況，隨即到現(xiàn)場對(duì)4#測點(diǎn)軸承座與底座聯(lián)接螺桿、軸承座底座與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)接螺桿進(jìn)行了振動(dòng)測量，測量結(jié)果見圖3。表明該2處聯(lián)接螺桿的振動(dòng)值均有不同程度的偏高，其中軸承座底與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)接的螺桿振動(dòng)值達(dá)到8.0mm/s，從而斷定產(chǎn)生歪度指標(biāo)的主要原因由2處聯(lián)接螺桿松動(dòng)引起的。為此，我們立即對(duì)軸承座各部位螺桿進(jìn)行了緊固。緊固后的各測點(diǎn)振動(dòng)值見圖4。

圖3 聯(lián)接螺桿緊固前的振動(dòng)值

圖4 聯(lián)接螺桿緊固后的振動(dòng)值

3 總結(jié)

通過以上診斷及維護(hù)，軸承座監(jiān)測點(diǎn)各部位振動(dòng)值在0.2～0.9mm/s之間，恢復(fù)到設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)。本文實(shí)例說明，利用振動(dòng)參數(shù)變化特征、頻譜圖和時(shí)域無量綱指標(biāo)分析，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)故障分析診斷的是一種簡潔實(shí)用的方法，在水泥生產(chǎn)中可有效地減少設(shè)備故障診斷的時(shí)間，使問題能夠得到及時(shí)的處理，從而大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率。