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大型粉磨设备状态监测与故障诊断问题探讨
作者：bearingpower 发表时间：2010-12-12
１ 前言 近年来立磨、辊压机、筒辊磨等粉磨设备的出现和改进推动了水泥工业节能粉磨设备和工艺的快速发展。新型的粉磨工艺大幅度提高了粉磨系统产量 降低了系统电耗。粉磨设备的安全、平稳、可靠、无故障地运行是现代水泥厂提高经济效益的关键条件。这些设备都具有大型、低速、重载、粉磨压力大等特点，工作环境比较恶劣，还承受着严重的冲击负荷，物料的有关物理特性、生产工艺参数变化等对设备工况的影响较大，这些因素都会造成设备故障率上升。 现代水泥厂已广泛采用分散控制、集中管理的集散型控制系统ＤＣＳ，获取生产过程的工艺、设备参数，判断过程工况，据此实施适当的操作控制，保证生产稳定运行和优良的产品质量。其中涉及粉磨设备的监测位置和参数随设备类型不同略有差异，但不外乎电机电流、设备振动、轴承和润滑油温度等。如对于立磨，主要有减速机输入轴座或机座上振动，以及高、低压润滑回路的油温油压，减速机箱底油位，磨辊压力、轴承温度等；辊压机主要有主机架振动，主轴承温度，减速器油温油位，液压缸压力等。但是，现有监测参数并不能有效预知减速机、主轴中齿轮、轴承的磨损或断裂发生以及损伤程度。 ２ 监测温度和振动参数的不足 现有检测轴承温度主要是为监测轴承润滑状态和元件的损伤。但导致轴承温升的原因很多，如轴承精度低、主轴弯曲或箱体孔不同心、装配质量低、润滑不良、轴承内外壳跑圈、轴承损坏等。实践表明，在轴承润滑良好时，除非轴承被拉垮，一般来说元件发生明显磨损或初始断裂，轴承温升并不显著。另外，粉磨设备某些轴承的温度还难以检测，如立磨行星减速机中行星轮轴承温度。 检测振动信号是监测轴承和齿轮故障最有效的方法，有关技术已相当成熟，并得到成功运用。但对于粉磨设备，正常工况下高压粉碎物料产生较强的连续振动冲击信号，足以淹没故障轴承和齿轮的振动特征信号。何况如立磨行星减速机中，轴承和齿轮安装于坚固圆柱形箱体内，上部是紧凑浮动的行星传动轮系，从外部难以检测到有意义的故障振动信号，内部结构和工作环境决定了安装振动传感器是极其困难的，传感器能否可靠工作，还需要在减速机设计阶段加以认真考虑。所以，在粉磨设备中很少用振动信号监测和诊断轴承和齿轮故障。现有在减速机输入轴座或主机机座上量测振动速度或位移值，并与主机电机联锁是为了防止运行中发生强振动对主机及关键零部件造成损害。实际上，设备维护人员对于主机关键部件，如立磨减速机、辊压机主轴轴承的运行状况，常常感到没有把握。这对于防止突发事故，保障设备安全、减少停机时间，防止停产损失、提高设备可靠性，延长设备使用寿命、优化维修决策，合理安排维修等都是不利的。 ３ 积极采用油液分析技术 润滑系统是粉磨设备的重要组成部分，如减速机、主轴承、磨辊轴承润滑油回路等。显然，可以采用油液分析技术（如铁谱分析）弥补温度、振动参数在监测以上关键部件磨损、疲劳破坏方面的不足。所谓油液分析，是指通过对从运行设备中所取得的有代表性的润滑油样的检测和分析，获得有关设备在用润滑油性能指标变化、油中磨损产物、污染和变质产物的宏观或微观物态特征信息，并由此评判设备润滑与磨损状况或诊断相关故障的技术过程。油液分析主要包括对润滑油状况?穴性质?雪的分析和对油中磨损颗粒的分析。 设备中的润滑油在使用过程中，受设备工况变化的影响和环境因素的作用，在组成、结构和性能上也在发生着一系列的变化。研究表明，设备运行过程中出现的高温作用、相对运动表面?穴如齿轮?雪对润滑油存在的高剪切作用等，均可导致润滑油发生氧化变质并产生相应的变质产物。在用润滑油所发生的氧化，非但使其保持固有特性润滑油膜的能力下降，而且随着氧化变质产物的增多，油品的粘度发生显著变化，最终使摩擦副的润滑状况恶化，机件发生损伤的几率大大增加；而来自环境或冷却系统泄漏的水分混入润滑油中的含量达到一定程度时，润滑油会产生乳化，从而失去原有的润滑效能。油品中的其它一些污染物，如：尘埃、砂粒、金属颗粒、油泥、纤维以及一些有害气体等的出现，也会对机械系统产生恶劣影响，或直接介入摩擦表面引起磨粒磨损，或阻塞油路使摩擦副的润滑缺油，或引起油品性能改变影响摩擦副正常润滑，或导致油品发生化学变化而严重变质。显然，对油品性能及其污染物形态和数量的动态监测，对于及时掌握设备中恶劣工况的出现、发现相关子系统出现的泄漏故障以及润滑效能的可能变化，及早排除可能的故障隐患有着十分重要的意义。 在另一方面，在用润滑油还是机械中关键摩擦副磨损产物的主要载体。在机器的运转过程中，摩擦副磨损所产生的微粒会随之大量地进入润滑系统，这些微粒在油液中循环。通过在设备润滑系统油路中采集有代表性的油样，将其中的磨损微粒分离出来加以分析，能够找到有关机械设备潜在的或正在发生的失效与故障的十分重要的信息。已有的研究证实，处于不同磨损时期磨合磨损期、正常磨损期、异常磨损期的机器所产生的磨损微粒在形态特征上存在着较显著的区别；不同磨损机理?穴粘着磨损、磨料磨损、表面接触疲劳磨损、腐蚀磨损等?雪作用下所产生的磨损微粒特征?穴形状、尺寸、表面形貌、数量、分布等也存在着较大差异；不同运动形式和不同材质的摩擦元件所产生的磨损微粒在形态特征和材料组成上也有着显著的不同。因此，通过对磨损微粒形态?穴包括宏观与微观上的?雪、数量、尺寸分布和成分等特征的分析，能够查明机器润滑与磨损故障的模式、程度及机器所处的状态，确定故障发生的原因，从而为进一步的设备维修决策提供依据。由于润滑油样的采集可以在不停机、不解体的情况下较为方便地进行，对油液中磨损微粒的分析可在机器运行的同时动态实施。实践证明，只要方法得当，油液中磨损微粒的分析能够在故障发生的早期便发现潜在的或正在出现的问题，这对于设备预防性维修具有特殊的意义。不言而喻，将设备在用润滑油的品质、污染指标的监测与油中磨损微粒的分析有机结合，形成在一定程度上互为因果的设备摩擦学状态监测体系，对于提高实际设备故障的预警水平、制定更为科学的换油周期和设备维修计划意义重大。有关油液分析的内容和方法（如常规理化指标、铁谱和光谱分析），取样频率、方法及规则等可参见有关书籍文献。 现代水泥生产企业在采用油液分析作为设备状态监测和故障诊断过程中，可先与高等院校、专业油品检测机构合作，从送油样检测分析、培训专门人员积累经验入手，到购置必备仪器开展现场监测工作。要做到定机组、定周期、定仪器、定人员地进行，坚持不懈才能取得良好效果。 ４ 结束语 对于现代水泥粉磨设备，油液监测、铁谱分析与诊断技术有其不可取代的地位和优势。随着计算机技术、图像分析技术和模式识别技术用于油液监测和磨粒自动识别，克服了其在应用时依赖于人的知识、经验的因素，为水泥企业运用该技术，提高设备管理水平奠定了基矗- 市场一部：022-58519722
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