设备诊断技术在大型减速机上的应用

陈仁来 刘永楼

（浙江嘉兴石化有限公司）

随着现代工业向大型化、连续化且自动化的方向发展，对设备的运行要求和依赖程度越来越高，一旦设备出现故障，造成的经济损失大且需要的维修费用高昂，如果不及时处理，将导致重大安全事故，损失将不可估量。

为了保证设备的平稳运行，通过设备的运行数据、振动、温度及噪声等来关注旋转机械的健康状态是目前比较常用的手段。由于人为认知和判断上的差距，无法及时发现并判断设备的故障情况，因此近年来通过数据分析进行设备诊断逐渐被重视，通过及时诊断，可以判断设备是否处于正常状态、何时需要维修等。

1 大型减速机概况

浙江某石化公司大型装置反应器搅拌器设备，电机功率3 000kW，减速机（图1）为中分式箱体，三级减速，减速比28.3，重量20t，输入轴上端有两个轴承QJ228和23228，下端有一个轴承NU322。

图1 减速机及其振动监测点分布示意图

由于该搅拌器为装置的核心设备，需连续运行，因此在其减速机的输入端和输出端分别安装了振动监测探头，用于监测减速机的振动情况，确保装置平稳运行。

2 故障情况及其诊断

振动监测探头监测到减速机输入轴部位振动明显上升，而输出轴部位振动正常，润滑油的供油压力、温度等均正常，在确认不是振动探头本身的问题之后，随即对如图1中标注的各监测点进行振动数据的采集和分析，并以故障点附近的A2、A5两组监测数据为主进行情况说明。

2.1 振动速度频谱及分析

图2是减速机输入轴A2、A5测点的振动速度频谱。由图2可见，主要表现为输入轴QJ228轴承内环特征频率143.65Hz，外环特征频率109.94Hz，滚动体特征频率89.95Hz，其中外环特征频率109.94Hz出现了多倍频，说明QJ228轴承有明显故障。另外，未发现齿轮和其他轴承的频谱异常状况。

图2 减速机输入轴A2、A5测点的振动速度频谱

2.2 振动加速度频谱及分析

图3是减速机输入轴A2、A5测点的振动加速度频谱。由图3可见，在低频区域109.94Hz出现了多倍频振动，在高频区域出现了共振，A2、A5测点的共振值RMS高达33m/s2，说明QJ228轴承故障特征明显。

图3 减速机输入轴A2、A5测点的振动加速度频谱

2.3 振动包络线频谱及分析

图4是减速机输入轴A2、A5测点的振动包络线频谱。由图4可见，与振动速度频谱（图2）相似，主要表现为输入轴QJ228轴承内环特征频率143.65Hz，外环特征频率109.94Hz，滚动体特征频率89.95Hz。另外，QJ228轴承保持架的特征频率6.40Hz也出现在频谱中，且保持架特征频率总是与轴承滚动体损坏相一致，再次说明QJ228轴承出现明显故障。另外，未发现齿轮和其他轴承有明显异常状况。

图4 减速机输入轴A2、A5测点的振动包络线频谱

根据现场减速机的振动和噪声状况以及输入轴位置的检测频谱显示，在速度频谱、加速度频谱和包络线频谱上都出现了QJ228轴承的外环特征频率109.94Hz、内环特征频率143.65Hz和滚动体特征频率89.95Hz；另外，在振动包络线频谱上出现了轴承保持架特征频率6.40Hz及其倍频（轴承滚动体故障与轴承保持架的转频相对应），这几个频率点的出现说明QJ228轴承损坏。但在上述3个频谱中均未发现齿轮和其他轴承有明显异常状况。

通过对设备故障进行精准的诊断分析，判断出只是减速机输入轴最上端的轴承（QJ228）发生了故障，因此检修只需拆去电机、拆开轴承端盖即可更换轴承，检修工作量小。对该轴承进行检查，发现QJ228轴承内、外滚道各有6cm长的表层脱落，4个滚动体表面剥落，实际检修只用了10h，极大地缩短了维修时间。更换新的QJ228轴承并重新投运后，减速机输入轴方向的振动值和噪声大幅下降，与原计划进行15天左右的停机吊装检修减速机相比，大幅降低了检修费用，是一次成功的设备问题精准诊断和及时处理案例。

3 结束语

为了保证现代大型装置的稳定运行，对设备故障的诊断技术提出了更高的要求，实现精准诊断就可以进行主动、精准维修，从而节省人力、物力和成本，提高经济效益。设备诊断技术就像给机器看病，精准诊断技术就像给机器请专家会诊，根据减速机的运行不稳定情况，做出故障判断并提出适时的处理建议，用小代价解决大问题，对于企业的经济生产具有重要的现实意义。