水泥機(jī)械設(shè)備的故障和診斷技術(shù)探討

吳慧龍

（華潤(rùn)水泥（富川）有限公司 廣西賀州 542700）

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和智能化水平不斷提升，同時(shí)設(shè)備故障診斷的精準(zhǔn)性以及專業(yè)性也得到全面提升，在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)揮著重要的作用。基于信息技術(shù)的故障診斷技術(shù)，提升了機(jī)械設(shè)備故障診斷的水平，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線精準(zhǔn)診斷，預(yù)測(cè)故障，快速定位故障，減少了設(shè)備的損害率，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

1 水泥機(jī)械設(shè)備的故障分析

從水泥機(jī)械設(shè)備類型角度來(lái)說(shuō)，包括球磨機(jī)和破碎機(jī)以及輥壓機(jī)等。在實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)各類故障。以球磨機(jī)為例，如果原材料進(jìn)入端中的空軸軸間間隙很小，球磨機(jī)運(yùn)行中，90%左右的功率，可能會(huì)轉(zhuǎn)化成為熱能，加之磨料的溫度，使得滾筒體軸向出現(xiàn)熱變形，造成熱膨脹以及停機(jī)引起的冷縮問(wèn)題，受到軸向力的影響，軸瓦發(fā)熱。除此之外，受到球面瓦和球面座銜接不良情況的影響，軸瓦基礎(chǔ)邊緣也會(huì)產(chǎn)生局部高溫的情況。在進(jìn)行故障診斷時(shí)，利用各類故障診斷技術(shù)，能夠輔助故障檢測(cè)和處理工作的高效開展，提高故障處理效率。

2 水泥機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)備檢測(cè)和診斷方法

不同等級(jí)的機(jī)械設(shè)備，在進(jìn)行故障檢修和維修時(shí)，采取的檢測(cè)與診斷方法不同。具體如下：①一類設(shè)備。此類設(shè)備主要包括水泥磨和冷卻機(jī)以及大型風(fēng)機(jī)等。故障診斷中，采取的精密診斷法。使用精密性較強(qiáng)的診斷儀器，開展機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的診斷以及檢測(cè)，比如振動(dòng)檢測(cè)等。為保證檢測(cè)和診斷工作的效率，需配置設(shè)備預(yù)測(cè)維修以及管理專家系統(tǒng)軟件等。②二類設(shè)備。此類設(shè)備具體為輸送設(shè)備以及收塵器等。故障診斷中，采取的是精密診斷法+簡(jiǎn)易診斷法，比如發(fā)射法和脈沖法等，結(jié)合使用超聲波探測(cè)儀以及脈沖儀等，進(jìn)行故障診斷。③三類設(shè)備。此類設(shè)備具體為輔助設(shè)備以及小型輸送設(shè)備等。故障診斷中，采取的是簡(jiǎn)易診斷法，也就是經(jīng)驗(yàn)法+表象診斷法，比如耳聽(tīng)和簡(jiǎn)單測(cè)量等，結(jié)合使用測(cè)溫儀以及聽(tīng)診器等。

從故障診斷實(shí)踐來(lái)說(shuō)，振動(dòng)診斷技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行故障診斷，利用振動(dòng)診斷技術(shù)，根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)行故障判斷。振動(dòng)強(qiáng)度越激烈，則存在故障的可能性就越大。除此之外，配合振動(dòng)頻譜分析，確定故障位置，采取處理措施。

2.2 主要設(shè)備的診斷技術(shù)

2.2.1 輥壓機(jī)

在實(shí)際應(yīng)用中，輥壓機(jī)主要被用于堅(jiān)硬物料的粉碎，比如水泥和礦石等。常見(jiàn)故障位置為滾動(dòng)軸承，進(jìn)行故障診斷時(shí)，多使用數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，檢測(cè)設(shè)備的溫度和振動(dòng)情況。需注意的是，水泥制造企業(yè)使用的輥壓機(jī)，對(duì)設(shè)備性能的要求更高，通常要配置專業(yè)的檢修技術(shù)人員，負(fù)責(zé)日常管理和維護(hù)。日常運(yùn)維管理工作中，定期使用存儲(chǔ)測(cè)溫儀以及振動(dòng)儀，對(duì)輥壓機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.2 破碎機(jī)

目前，關(guān)于破碎機(jī)故障診斷作業(yè)中，常用的故障診斷方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及證據(jù)理論融合等。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)的應(yīng)用，是通過(guò)測(cè)量各類參量，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行測(cè)量空間到故障空間的映射，最終實(shí)現(xiàn)故障快速診斷。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可存儲(chǔ)相關(guān)過(guò)程的知識(shí)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的正常歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，再根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析，最終確定設(shè)備故障。證據(jù)理論融合法的應(yīng)用，是基于設(shè)備的復(fù)雜性以及影響因素不確定性特點(diǎn)，運(yùn)用貝葉斯法以及證據(jù)理論方法，進(jìn)行故障診斷。具體操作中，通過(guò)溫度數(shù)據(jù)和振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障診斷，實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)快速診斷。

2.2.3 水泵和大型風(fēng)機(jī)

水泥機(jī)械設(shè)備日常管理以及維護(hù)，水泵以及大型風(fēng)機(jī)是重點(diǎn)對(duì)象，故障診斷部位為滾動(dòng)軸承以及機(jī)體。在具體操作中，采用脈沖診斷法，開展設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速診斷。診斷原理和破碎機(jī)的相同，都是通過(guò)溫度檢測(cè)和振動(dòng)情況監(jiān)測(cè)，根據(jù)滾動(dòng)軸承以及機(jī)體運(yùn)行情況，開展故障診斷分析[1]。

2.2.4 球磨機(jī)

從水泥機(jī)械設(shè)備故障診斷實(shí)踐來(lái)說(shuō)，對(duì)于球磨機(jī)的故障診斷，主要檢測(cè)的部位為空軸滾動(dòng)軸承與磨機(jī)基礎(chǔ)等，通過(guò)上述分析，了解球磨機(jī)發(fā)生的故障，主要在軸承等位置，因此為重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象。在檢測(cè)中，多采取測(cè)溫法和測(cè)振法、抽樣檢測(cè)分析法等。在進(jìn)行滑動(dòng)軸承的診斷時(shí)，運(yùn)用聲發(fā)射檢測(cè)法和油樣檢測(cè)分析法等，開展故障診斷分析。診斷磨基礎(chǔ)故障時(shí)，運(yùn)用數(shù)據(jù)采集器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，輔助診斷工作的開展。

2.2.5 回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯故障診斷，主要檢測(cè)的部位為滑動(dòng)軸承和筒體等。診斷筒體以及輪帶時(shí)，采取間隙測(cè)量法和溫度檢測(cè)法，進(jìn)行故障快速檢測(cè)。診斷滑動(dòng)軸承故障時(shí)，采用的是聲發(fā)射和油樣分析法等。診斷傳動(dòng)部位故障時(shí)，通過(guò)溫度檢測(cè)和振動(dòng)監(jiān)測(cè)等，進(jìn)行故障分析。對(duì)于筒體和輪帶等部位，使用筒體掃描儀或者紅外測(cè)溫儀等，開展故障檢測(cè)[2]。

3 水泥機(jī)械設(shè)備的故障和診斷技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.1 案例概述

以某企業(yè)為例，配置了2套輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。設(shè)備的基本情況如下：①規(guī)格為φ1600×1500；②磨料通過(guò)量為780t/h；③輥?zhàn)泳€速度為1.57m/s；④裝機(jī)功率為2×1120kW；⑤電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為1490r/min。設(shè)備運(yùn)行2年后，出現(xiàn)輥壓機(jī)振動(dòng)距離和機(jī)架底座開裂等情況。經(jīng)過(guò)多次檢修，沒(méi)有徹底解決振動(dòng)問(wèn)題等，影響著生產(chǎn)作業(yè)的開展，決定對(duì)其進(jìn)行徹底檢修?，F(xiàn)結(jié)合此故障處理，分析診斷技術(shù)的具體應(yīng)用，總結(jié)診斷技術(shù)的應(yīng)用策略。

3.2 故障情況和原因分析

為明確輥壓機(jī)振動(dòng)以及軸承損壞的具體原因，選擇空載時(shí)，對(duì)高速軸軸承以及機(jī)架底座，開展振動(dòng)測(cè)量作業(yè)。2號(hào)輥壓機(jī)振動(dòng)測(cè)量結(jié)果如下：①減速機(jī)輸入軸軸承空載振動(dòng)測(cè)量結(jié)果。固定輥減速機(jī)的徑向測(cè)量結(jié)果為 9.0、9.8、7.3、6.9；軸向測(cè)量結(jié)果為 2.9、4.9、5.4、3.0?；顒?dòng)輥減速機(jī)徑向測(cè)量結(jié)果為 12.2、12.8、13.5、10.3；軸向測(cè)量結(jié)果為 4.2、5.1、5.6、6.5mm/s。從結(jié)果來(lái)說(shuō)，輸入軸軸承位置振動(dòng)相對(duì)較大。②機(jī)架底座空載振動(dòng)測(cè)量結(jié)果。垂直方向振動(dòng)測(cè)量結(jié)果為2.8、5.1、1.4、2.0mm/s；水平方向測(cè)量結(jié)果為1.4、1.7、0.8、1.5mm/s，振動(dòng)很大。經(jīng)過(guò)全面檢查了解，固定輥的電機(jī)和減速機(jī)之間產(chǎn)生了4.41mm的高差；活動(dòng)輥的電機(jī)和減速機(jī)之間產(chǎn)生了5mm的高差。經(jīng)過(guò)檢查，電機(jī)和減速機(jī)等的安裝，都符合標(biāo)準(zhǔn)。后使用光學(xué)水準(zhǔn)儀，開展機(jī)架底座標(biāo)高的測(cè)量，最終發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)側(cè)底座比傳動(dòng)側(cè)要低，最大高差達(dá)到9.5mm。綜合各類檢測(cè)結(jié)果，明確輥壓機(jī)振動(dòng)故障的產(chǎn)生，是因?yàn)榛A(chǔ)不均勻沉降，使得機(jī)架兩側(cè)底座產(chǎn)生高差，各個(gè)軸承座位置偏差，使得設(shè)備振動(dòng)。

3.3 故障處理方案

通過(guò)故障診斷分析，明確了故障產(chǎn)生的具體原因，結(jié)合設(shè)備使用實(shí)際情況，最終決定解體輥壓機(jī)，重新進(jìn)行安裝，保證輥壓機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。故障處理方案如下：①拆除解體輥壓機(jī)；②重新制作砂墩，并且更換地腳螺栓，使用大螺栓；③更換電機(jī)底座等。從故障診斷和維修情況來(lái)說(shuō)，采用振動(dòng)測(cè)量等方法，結(jié)合運(yùn)用檢測(cè)設(shè)備，能夠提高故障診斷工作的效率，明確故障產(chǎn)生的原因，進(jìn)而保證故障得以有效解決[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水泥機(jī)械設(shè)備的故障和診斷技術(shù)應(yīng)用，要結(jié)合設(shè)備的特點(diǎn)，合理選擇故障診斷方法。在具體應(yīng)用的過(guò)程中，按照故障診斷技術(shù)流程和要點(diǎn)，做好全面的把控，精準(zhǔn)判斷故障原因，采取故障處理措施。