石化企業(yè)電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷模型研究
2008-12-11在石化企業(yè)檢維修設(shè)備工作中，電機(jī)滾動(dòng)軸承故障的診斷是我們面臨的一個(gè)重要的課題。滾動(dòng)軸承的故障，若能做到提前預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)，及時(shí)排除故障，可避免更大的損失，甚至可使設(shè)備達(dá)到零故障運(yùn)行，減少維修成本。本文試圖分析長(zhǎng)煉電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷現(xiàn)狀、分析電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷改進(jìn)辦法、分析建立石化企業(yè)電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷模型，希望對(duì)我們電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)踐工作有借鑒意義。
1兩種滾動(dòng)軸承故障診斷儀在長(zhǎng)煉的應(yīng)用
1．1 CMJ一1型沖擊脈沖計(jì)的應(yīng)用
長(zhǎng)煉自1971年建廠到2008年30多年以來(lái)電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷，一直采用上海航空測(cè)控技術(shù)研究所研制的CMJ型沖擊脈沖計(jì)，采用沖擊脈沖法診斷滾動(dòng)軸承故障簡(jiǎn)便可靠，是現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易診斷的有效手段之一(見(jiàn)表1)。
1．2 01dB―METRAVm型滾動(dòng)軸承專家診斷儀的應(yīng)用
2006年長(zhǎng)煉電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷，開(kāi)始采用法國(guó)AREVA集團(tuán)公司制造的01dB―METRAVIB型滾動(dòng)軸承專家診斷儀，它是采用Def特征值診斷技術(shù)，用Def特征值表示軸承缺陷程度，省去了測(cè)量之前需要確定機(jī)器的轉(zhuǎn)速、軸的直徑、軸承類型、機(jī)器載菏等數(shù)據(jù)的步驟，不但提高了測(cè)量效率，也提高了診斷準(zhǔn)確度(見(jiàn)表2)。
2目前長(zhǎng)煉電饑滾動(dòng)軸承故障診斷現(xiàn)狀分析
從多年的工作實(shí)際中和電機(jī)滾動(dòng)軸承故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)兩種滾動(dòng)軸承故障診斷儀在長(zhǎng)煉的應(yīng)用還存在一些盲區(qū)。
首先，完全依據(jù)01dB―METRAVIB型滾動(dòng)軸承專家診斷儀Def 12個(gè)特征值數(shù)字判斷軸承故障程度，并決定電機(jī)軸承的檢修有誤區(qū)。。滾動(dòng)軸承Def特征值在8以上，作為軸承不需要更換，其實(shí)際的影響因素不是滾動(dòng)軸承本身原因，而是電機(jī)安裝方式、機(jī)座基礎(chǔ)、聯(lián)軸等多方面原因；第二，滾動(dòng)軸承Def特征值在4以下，但電機(jī)出現(xiàn)的鑲套故障時(shí)，Def特征值或分貝值還有相當(dāng)比例在安全范圍內(nèi)。
第二，在實(shí)際工作中，企業(yè)規(guī)定維護(hù)班組每月完成電機(jī)檢修臺(tái)數(shù)指標(biāo)，難免存在提前結(jié)束電機(jī)滾動(dòng)軸承的壽命周期，增加了設(shè)備成本和人工成本。
第三，對(duì)于電機(jī)滾動(dòng)軸承的診斷，在實(shí)際工作中，我們不能排除依靠工人的經(jīng)驗(yàn)，如手摸、耳聽(tīng)等經(jīng)驗(yàn)診斷方法，但這種經(jīng)驗(yàn)診斷法屬于個(gè)人主觀性的判斷。用經(jīng)驗(yàn)診斷法去診斷軸承故障的診斷審批程序有待完善。
第四，如何在實(shí)際工作中落實(shí)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的工作標(biāo)準(zhǔn)、使用正確的測(cè)量方法。如落實(shí)固定檢測(cè)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、縮小工人使用測(cè)量工具采集數(shù)據(jù)的差異及加強(qiáng)軸承趨勢(shì)分析等方面有待改進(jìn)。
3電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷模型的建立
總結(jié)長(zhǎng)煉多年來(lái)滾動(dòng)軸承故障診斷的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工作中電機(jī)滾動(dòng)軸承故障診斷的實(shí)際，借鑒國(guó)內(nèi)外滾動(dòng)軸承故障診斷的文獻(xiàn)研究成果，本人從3個(gè)維度提煉出了長(zhǎng)煉滾動(dòng)軸承故障診斷模型。該模型的建立，可以克服目前滾動(dòng)軸承故障診斷存在的問(wèn)題，為我們工作實(shí)際和其他企業(yè)提供有益的借鑒和幫助(如圖1)
3．1制度模塊
3．1．1軸承檢修標(biāo)準(zhǔn)
目前長(zhǎng)煉軸承檢修標(biāo)準(zhǔn)建立了自己企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)建立了檢修項(xiàng)目、檢修周期、滾動(dòng)軸承加速度標(biāo)準(zhǔn)、滾動(dòng)軸承磨損Z大允許值以及潤(rùn)滑脂的填入等相關(guān)規(guī)定。電機(jī)振動(dòng)烈度檢修標(biāo)準(zhǔn)通常采用標(biāo)準(zhǔn)化組織頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)(如IS02372標(biāo)準(zhǔn))判斷軸承振動(dòng)狀態(tài)。在電機(jī)振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，由于分貝值標(biāo)準(zhǔn)、滾動(dòng)軸承Def特征值標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)振動(dòng)烈度檢修標(biāo)準(zhǔn)不能完全滿足監(jiān)測(cè)要求，我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)據(jù)的分析，在此基礎(chǔ)上還建立了電機(jī)個(gè)性化的相對(duì)和類比等企業(yè)技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3．1．2軸承維護(hù)制度
軸承除了建立軸承檢修標(biāo)準(zhǔn)外還建立滾動(dòng)軸承維護(hù)員工培訓(xùn)制度、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)的記錄、處和報(bào)告制度、維護(hù)的專人負(fù)責(zé)和考核制度、滾動(dòng)軸承故障的持續(xù)改進(jìn)制度等。員工滾動(dòng)軸承維護(hù)的程序文件主要建立滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)程序文件和滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)診斷程序文件，嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的程序。員工滾動(dòng)軸承維護(hù)的作業(yè)文件主要建立滾動(dòng)軸承分貝值檢測(cè)單、滾動(dòng)軸承加油記錄、電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄、電機(jī)故障診斷審批單、電機(jī)檢修記錄。
3．2程序模塊
3．2．1軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)
我們?cè)陂L(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，滾動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在其使用過(guò)程中有一定的規(guī)律性，并且重復(fù)性非常好。設(shè)置固定測(cè)點(diǎn)：測(cè)量點(diǎn)要盡可能選擇在軸承的負(fù)載區(qū)，測(cè)量點(diǎn)要選擇沖擊波能夠直線傳播而達(dá)到的位置，避開(kāi)零件和零件之間的邊界面和有口腔的部位，保證傳感器探頭與測(cè)點(diǎn)有良好的接觸、傳感器探頭的球面半徑要小于測(cè)點(diǎn)所在設(shè)備的曲率半徑，測(cè)點(diǎn)一旦選定應(yīng)做上標(biāo)記。進(jìn)行趨勢(shì)分析：依據(jù)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)繪制出設(shè)備狀態(tài)變化曲線：真實(shí)準(zhǔn)確反映滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)，在軸承分貝(dB)值和滾動(dòng)軸承Def特征值失效的情況下，進(jìn)行趨勢(shì)分析是我們一種非常好的方法。同時(shí)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)一定要專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格定時(shí)測(cè)量、正確測(cè)量、真實(shí)記錄。
3．2．2軸承故障診斷
狀態(tài)監(jiān)測(cè)人員必須首先了解和掌握電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、故障維修內(nèi)容、維修歷史以及設(shè)備診斷技術(shù)資料，采用離線人工分析診斷、在線監(jiān)測(cè)診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷，我們一般采取在線故障診斷。按監(jiān)測(cè)手段，可以采取下面的方法：
①時(shí)間檢修法：根據(jù)周圍環(huán)境溫度和電動(dòng)機(jī)極數(shù)確定檢修周期。特殊電機(jī)電動(dòng)閥檢修周期5年，吊車電機(jī)3年。
②數(shù)值檢修法：以分貝值、Def特征值、溫度的數(shù)據(jù)分析為依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)值和單體電機(jī)建立的基準(zhǔn)參數(shù)，做滾動(dòng)軸承的趨勢(shì)分析，如沒(méi)有超出規(guī)定檢修值按電機(jī)故障檢修審批單程序做出是否檢修的結(jié)論。
③排除檢修法：由于電動(dòng)機(jī)基座、聯(lián)軸器等機(jī)組關(guān)聯(lián)部分的影響，無(wú)法準(zhǔn)確把握軸承的故障時(shí)，就要卸下聯(lián)軸器，檢查機(jī)座螺母是否松動(dòng)，必要時(shí)做轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。
④聲音檢修法：實(shí)際是經(jīng)驗(yàn)檢修法，在實(shí)際工作中，由于個(gè)體的差異性，我們無(wú)法讓每一個(gè)人對(duì)同一臺(tái)電機(jī)聲音的結(jié)果做出相同的判斷，但這種方法在工作中是一種必不可少的方法。
⑤圖表分析法：根據(jù)監(jiān)測(cè)通頻振幅、分頻振幅、振動(dòng)烈度、相位、軸心位置、軸向位置、差脹、對(duì)中度、溫度、潤(rùn)滑油壓等參數(shù)可以建立如時(shí)域波形圖、波特圖、極坐標(biāo)圖、軸心位置圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、瀑布圖、坎貝爾圖和趨勢(shì)分析圖。
⑥損傷分類法：根據(jù)滾動(dòng)軸承損傷分類現(xiàn)象采取不同檢測(cè)方法。
其實(shí)根據(jù)診斷方法的原理，還可以采用頻域分析法、時(shí)域分析法、統(tǒng)計(jì)分析法、非平穩(wěn)信號(hào)分析法、信息理論分析法和人工智能方法。這些方法在實(shí)際中不是單一的應(yīng)用，而是相互交叉，互相融合。
3．3作業(yè)模塊
3．3．1滾動(dòng)軸承檢修
滾動(dòng)軸承的更換：軸承的缺陷有外層缺陷、內(nèi)層缺陷、滾珠缺陷、保持架缺陷。長(zhǎng)煉滾動(dòng)軸承的故障標(biāo)準(zhǔn)是《電氣設(shè)備檢修規(guī)程電動(dòng)機(jī)篇》。滾動(dòng)軸承檢修的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：使用專用起拔工具，軸徑
3．3．2質(zhì)量控制
質(zhì)量控制的主要方法：
①軸承分貝值檢測(cè)單：利用軸承分析儀進(jìn)行測(cè)試，新軸承進(jìn)行裝配前分貝值檢測(cè)，同時(shí)對(duì)換下的軸承進(jìn)行檢測(cè)，分析是否達(dá)到壽命期和檢修前運(yùn)行測(cè)量的分貝值(或Def值)進(jìn)行比較分析，提高我們判斷軸承故障的正確性。
②電機(jī)軸承運(yùn)行加油及iiZB,-j器記錄：建立軸承運(yùn)行中加油規(guī)定，規(guī)定加油的數(shù)量、加油運(yùn)行的時(shí)間規(guī)定，并且把加油時(shí)間、加油原因、油脂型號(hào)、加油數(shù)量、加油前后分貝值及排油Et期等內(nèi)容認(rèn)真填人記錄本。同時(shí)注意每次加油應(yīng)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)相結(jié)合。
③電機(jī)檢修記錄：電機(jī)檢修記錄是反映電機(jī)檢修過(guò)程的記錄，對(duì)于今后電機(jī)再次檢修或故障的判斷有重要意義。記錄的主要內(nèi)容有：電機(jī)銘牌參數(shù)、軸承檢修前后間隙、檢修中發(fā)現(xiàn)的缺陷及處理情況、檢修的項(xiàng)目；監(jiān)測(cè)后絕緣電阻、空載電流、軸承溫度、軸承分貝值、運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)等項(xiàng)目；參加檢修的人員、檢修負(fù)責(zé)人、質(zhì)量驗(yàn)收人、檢修日期等。
④電機(jī)狀態(tài)記錄監(jiān)測(cè)記錄：無(wú)特殊要求，運(yùn)行中電機(jī)每周監(jiān)測(cè)一次，對(duì)于開(kāi)停頻繁運(yùn)行時(shí)間又很短的電機(jī)盡量保證每月一次，對(duì)運(yùn)行分貝值超標(biāo)者至少每天一次；監(jiān)測(cè)時(shí)分別記錄好軸承前后分貝值(或Def值)。每月必須指定專人負(fù)責(zé)。
⑤電機(jī)檢修故障診斷審批單：公司所有電機(jī)檢修，要設(shè)置電機(jī)故障診斷審批單這一質(zhì)量控制作業(yè)文件。凡是公司的電機(jī)檢修必須做出班組成員診斷意見(jiàn)、班長(zhǎng)意見(jiàn)、分公司設(shè)備崗位意見(jiàn)、裝置意見(jiàn)，做出正確判斷，同意檢修后，再迅速安排檢修計(jì)劃。
3．4模型的持續(xù)改進(jìn)
滾動(dòng)軸承故障診斷的持續(xù)改進(jìn)，Z關(guān)鍵體現(xiàn)在滾動(dòng)軸承故障診斷的持續(xù)改進(jìn)制度上。制度模塊、程序模塊、作業(yè)模塊各子件的改進(jìn)，要根據(jù)實(shí)際情況按公司ISO管理體系及時(shí)改進(jìn)，同時(shí)要建立滾軸承故障診斷的持續(xù)改進(jìn)的定期總結(jié)、定期研討、獎(jiǎng)勵(lì)制度。要細(xì)化滾動(dòng)軸承故障診斷的持續(xù)改進(jìn)的項(xiàng)目，如品牌優(yōu)質(zhì)軸承供應(yīng)商的評(píng)估、先進(jìn)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器的市場(chǎng)凋研及設(shè)備引進(jìn)、先進(jìn)的滾動(dòng)軸承故障診斷管理方法的引進(jìn)。做到有專人負(fù)責(zé)、有計(jì)劃、有課題，通過(guò)持續(xù)的改進(jìn)，使?jié)L動(dòng)軸承故障診斷在技術(shù)和管理方面都走在檢維修行業(yè)的前列。