歪度指標在立磨循環風機故障診斷中的分析應用

王梅榮 朱揚美 劉鐵安

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

1 歪度指標的分析意義

立磨循環風機是新型干法水泥熟料生產線四大風機之一，其運行正常與否直接影響生料粉磨系統的可靠運行。為此，我公司于2010年開始實施設備離線振動狀態監測，將立磨循環風機納入監測范圍。其風機型號為SL6-2×39No.30.5F，主電機YRKK900-6，正常運行轉速900r/min、轉頻15Hz，配用軸承SKF 22244CC/W33/C3。振動狀態監測選用上海華陽公司HY-106C工作測振儀、配備單機板PMS點巡檢管理系統軟件，具有振動頻譜分析以及利用峰值指標、峭度指標、歪度指標進行故障診斷等功能。本文主要介紹應用歪度指標和頻譜分析及時發現立磨循環風機基礎松動的方法，從而通過及時維修，杜絕了隱患的惡化。

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

典型信號的無量綱幅值見表1。

表1 典型信號的無量綱幅值

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

如果是滑動軸承，3倍頻幅值明顯，可考慮軸瓦間隙；如果是滾動軸承，則3～5倍頻幅值明顯。經驗認為：3倍頻幅值最大，多考慮軸和軸承間的松動，如出現4倍頻高幅值，可考慮軸承本體松動。

2 監測應用及其故障分析與處理

按照振動測點布局原則，我公司立磨循環風機測點布局見圖1。電機自由端為1#測點，電機輸出端為2#測點，風機雙支承軸承分別為3#和4#測點。監測方向與測量參數的選擇按照常規旋轉機械的一般方法，軸向和水平選擇測速度參數，垂直方向選擇加速度和速度兩個參數測量。測量數據通過HY-106C工作測振儀采集，由PMS點巡檢管理系統下載任務給HY-106C，點檢員按照具體計劃任務采集回收數據。采集周期正常情況下為2周一次。

圖1 風機電機振動測點布局

以2012年3月29日至5月6日3次采集的3#、4#測點數據為例，各周期振動數據見表2。發現4#測點5月6日的振動值變化比較大，隨即我們對采集的數據反饋至PMS設備點巡檢管理系統進行詳細分析，具體情況分析見表2。

表2 電機測點振動測量值情況

（1）從振動數值趨勢分析，此時1#、2#測點振動速度值均在1～1.5mm/s左右，無明顯波動，振動值正常；3#測點振動速度值雖也偏大，但波動量不大，而4#測點振動速度值有明顯的上升，上升幅度接近兩倍左右；各測點加速度值都比較小，從時域波形圖看無明顯沖擊現象。為此，根據此振動數值特征，初步診斷該設備故障主要在3#和4#測點部位（即風機本體），主要問題在4#測點，而且故障類型屬低頻類型故障。

（2）通過對4#測點V-v（垂直方向速度值）進一步進行頻譜圖分析，發現4#測點V-v頻譜圖出現多次的轉頻（15Hz）諧波分量，除轉頻及其諧波分量外未發現其它頻率成分，時域無量綱歪度指標從正常值0偏離至0.25。根據上述兩個特征，我們診斷其存有松動現象，且根據時域無量綱指標歪度值為正值的情況，斷定4#測點基礎有松動現象。

圖2 4#測點V-v頻譜分析界面

根據以上情況，隨即到現場對4#測點軸承座與底座聯接螺桿、軸承座底座與混凝土基礎聯接螺桿進行了振動測量，測量結果見圖3。表明該2處聯接螺桿的振動值均有不同程度的偏高，其中軸承座底與混凝土基礎聯接的螺桿振動值達到8.0mm/s，從而斷定產生歪度指標的主要原因由2處聯接螺桿松動引起的。為此，我們立即對軸承座各部位螺桿進行了緊固。緊固后的各測點振動值見圖4。

圖3 聯接螺桿緊固前的振動值

圖4 聯接螺桿緊固后的振動值

3 總結

通過以上診斷及維護，軸承座監測點各部位振動值在0.2～0.9mm/s之間，恢復到設備正常運行狀態。本文實例說明，利用振動參數變化特征、頻譜圖和時域無量綱指標分析，對旋轉機械進行振動故障分析診斷的是一種簡潔實用的方法，在水泥生產中可有效地減少設備故障診斷的時間，使問題能夠得到及時的處理，從而大大提高設備的運行效率。