設備診斷技術在大型減速機上的應用

陳仁來 劉永樓

（浙江嘉興石化有限公司）

隨著現代工業向大型化、連續化且自動化的方向發展，對設備的運行要求和依賴程度越來越高，一旦設備出現故障，造成的經濟損失大且需要的維修費用高昂，如果不及時處理，將導致重大安全事故，損失將不可估量。

為了保證設備的平穩運行，通過設備的運行數據、振動、溫度及噪聲等來關注旋轉機械的健康狀態是目前比較常用的手段。由于人為認知和判斷上的差距，無法及時發現并判斷設備的故障情況，因此近年來通過數據分析進行設備診斷逐漸被重視，通過及時診斷，可以判斷設備是否處于正常狀態、何時需要維修等。

1 大型減速機概況

浙江某石化公司大型裝置反應器攪拌器設備，電機功率3 000kW，減速機（圖1）為中分式箱體，三級減速，減速比28.3，重量20t，輸入軸上端有兩個軸承QJ228和23228，下端有一個軸承NU322。

圖1 減速機及其振動監測點分布示意圖

由于該攪拌器為裝置的核心設備，需連續運行，因此在其減速機的輸入端和輸出端分別安裝了振動監測探頭，用于監測減速機的振動情況，確保裝置平穩運行。

2 故障情況及其診斷

振動監測探頭監測到減速機輸入軸部位振動明顯上升，而輸出軸部位振動正常，潤滑油的供油壓力、溫度等均正常，在確認不是振動探頭本身的問題之后，隨即對如圖1中標注的各監測點進行振動數據的采集和分析，并以故障點附近的A2、A5兩組監測數據為主進行情況說明。

2.1 振動速度頻譜及分析

圖2是減速機輸入軸A2、A5測點的振動速度頻譜。由圖2可見，主要表現為輸入軸QJ228軸承內環特征頻率143.65Hz，外環特征頻率109.94Hz，滾動體特征頻率89.95Hz，其中外環特征頻率109.94Hz出現了多倍頻，說明QJ228軸承有明顯故障。另外，未發現齒輪和其他軸承的頻譜異常狀況。

圖2 減速機輸入軸A2、A5測點的振動速度頻譜

2.2 振動加速度頻譜及分析

圖3是減速機輸入軸A2、A5測點的振動加速度頻譜。由圖3可見，在低頻區域109.94Hz出現了多倍頻振動，在高頻區域出現了共振，A2、A5測點的共振值RMS高達33m/s2，說明QJ228軸承故障特征明顯。

圖3 減速機輸入軸A2、A5測點的振動加速度頻譜

2.3 振動包絡線頻譜及分析

圖4是減速機輸入軸A2、A5測點的振動包絡線頻譜。由圖4可見，與振動速度頻譜（圖2）相似，主要表現為輸入軸QJ228軸承內環特征頻率143.65Hz，外環特征頻率109.94Hz，滾動體特征頻率89.95Hz。另外，QJ228軸承保持架的特征頻率6.40Hz也出現在頻譜中，且保持架特征頻率總是與軸承滾動體損壞相一致，再次說明QJ228軸承出現明顯故障。另外，未發現齒輪和其他軸承有明顯異常狀況。

圖4 減速機輸入軸A2、A5測點的振動包絡線頻譜

根據現場減速機的振動和噪聲狀況以及輸入軸位置的檢測頻譜顯示，在速度頻譜、加速度頻譜和包絡線頻譜上都出現了QJ228軸承的外環特征頻率109.94Hz、內環特征頻率143.65Hz和滾動體特征頻率89.95Hz；另外，在振動包絡線頻譜上出現了軸承保持架特征頻率6.40Hz及其倍頻（軸承滾動體故障與軸承保持架的轉頻相對應），這幾個頻率點的出現說明QJ228軸承損壞。但在上述3個頻譜中均未發現齒輪和其他軸承有明顯異常狀況。

通過對設備故障進行精準的診斷分析，判斷出只是減速機輸入軸最上端的軸承（QJ228）發生了故障，因此檢修只需拆去電機、拆開軸承端蓋即可更換軸承，檢修工作量小。對該軸承進行檢查，發現QJ228軸承內、外滾道各有6cm長的表層脫落，4個滾動體表面剝落，實際檢修只用了10h，極大地縮短了維修時間。更換新的QJ228軸承并重新投運后，減速機輸入軸方向的振動值和噪聲大幅下降，與原計劃進行15天左右的停機吊裝檢修減速機相比，大幅降低了檢修費用，是一次成功的設備問題精準診斷和及時處理案例。

3 結束語

為了保證現代大型裝置的穩定運行，對設備故障的診斷技術提出了更高的要求，實現精準診斷就可以進行主動、精準維修，從而節省人力、物力和成本，提高經濟效益。設備診斷技術就像給機器看病，精準診斷技術就像給機器請專家會診，根據減速機的運行不穩定情況，做出故障判斷并提出適時的處理建議，用小代價解決大問題，對于企業的經濟生產具有重要的現實意義。