淺談設備精密診斷技術的實踐與應用

孟凡朋，胡立新

（山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司，山東 德州 253000）

1 精密診斷技術和設備點檢定修相結合

在以往的設備點檢定修管理中，診斷設備故障主要是依靠“五感”或借助簡單的測溫槍、聽音棒等儀器來獲取設備表象參數，然后根據經驗分析判斷設備狀況，這種傳統的設備故障診斷方法有以下不足：

（1）不能及時發現設備存在的隱患。等發現設備異常時往往設備缺陷已經發展到后期或末期階段，必須立即進行檢修，對生產穩定運行造成不利影響，同時增加了檢修難度和維修成本。

（3）設備檢維修后的驗收手段欠缺。設備檢修后進行驗收時，僅依靠聽音棒、針式測振儀來檢測設備聲音和振動，無法有效檢測設備潛在隱患。

針對以上設備基礎管理不足，裝備工程部充分發揮設備精密診斷技術在設備基礎管理中的作用，以設備精密診斷為抓手，結合崗位巡檢、專業點檢，檢測掌握設備狀態參數，根據設備劣化趨勢開展狀態維修。各廠部精密診斷小組成員對A、B類旋轉設備進行月度覆蓋檢測，并對振動數據進行分析診斷，發現設備早期故障信號，并準確判斷設備異常部位，根據設備狀態及隱患劣化傾向為設備維護提供科學依據，并對檢修后的設備狀態進行檢測評估，實行閉環管理。

2 建立A、B類旋轉設備振動狀態數據庫

鋼鐵企業旋轉設備多、振動數據量大、實時性強、數據價值高。公司利用精密診斷儀器不間斷采集設備振動數據，不斷豐富設備振動數據量，并對振動數據進行分類及保存，逐步建立設備振動大數據庫。建立統一的振動數據格式要求，以規范振動數據管理，為數據分析應用提供了多維度數據基礎，深度挖掘數據內涵，為設備精密診斷提供數據支撐。

3 典型軋鋼設備常見滾動軸承電蝕故障產生原因分析和診斷方法

3.1 電蝕產生原因分析

電蝕是由于電流的通過造成接觸表面材料的移失。電壓過大時，當電流通過滾動體和潤滑油膜從軸承的一個套圈傳遞到另一套圈時，由于絕緣不適當或絕緣不良，在接觸區內會發生擊穿放電。在套圈和滾動體之間的接觸區，電流強度增大，造成在非常短的時間間隔內局部受熱，使接觸區發生熔化并焊合在一起。當電流泄漏（電蝕波紋狀凹槽）時，表面損傷最初呈現淺環形坑狀，一環形坑與另一環形坑位置接近并且尺寸很小。即使電流強度相對較弱也會發生這種現象，隨著時間的推移，環形坑將發展為波紋狀凹槽。只能在滾子和套圈滾道接觸表面發現這些波紋狀凹槽，鋼球上則沒有，只是顏色變暗。這些波紋狀凹槽是等距的，滾道上的凹槽底部顏色發暗。如圖1所示。

由于軋鋼機大都是變頻電機，普通電機在設計時主要考慮電機的過載及過負荷能力、啟動效率和功率因數，而變頻電動機，由于臨界轉差率與電源頻率有關，反比于電源頻率，因此，過載能力和啟動效率不需要過多考慮，而需要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力，也就是說要對磁路不平衡有解決措施。同理對應的設計結構也應該考慮到非正弦波電源對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，特別是消除軸電流的影響，電機軸電流的產生是因為在電機的軸、軸承、軸承套、端蓋和機座所組成的磁回路中，由于隨時間變化產生交變的磁通，在軸上產生感應電動勢，從而產生感應電流，當電流流經軸承時形成電蝕現象。

軸電流的產生要有2個條件：

（1）產生交變的磁通，在軸上產出不平衡電動勢。

（2）要有閉合回路，相當于閉合的通道，有軸電流流經的閉合回路。

2.2.2.1 參評因素的選取 結合實際環境以及區域特點，采用DELPHI法，選取了灌溉保證率、地貌類型、耕層質地、土層厚度、障礙層、有機質、有效磷、速效鉀8項參評因素。

我們正在逐步消除電蝕現象，一種方法是在電機的軸承部位采用絕緣軸承來阻斷軸電流的回路，使其不能閉合，形成不了通路，從而達到保護軸承的目的。另一種方法就是對大型電機兩端軸承采用碳刷接地，即在前軸承（負荷側）增加一對刷握和接地碳刷，接地碳刷必須直接接地，接地點必須牢固、可靠，使軸電流不經過軸承直接流入接地點，避免在軸承上產生電腐蝕。分析現場電機結構和現場分布，更換絕緣軸承，備件周期長、費用高，因其工期緊，所以準備通過增加接地碳刷的方法來解決現場問題。

3.2 用實例來驗證電蝕故障診斷方法

自2021年全面系統開展設備精密診斷工作以來，利用精密診斷技術先后發現處理多起重大設備隱患，比較典型的是軋鋼廠發現的一起軸承故障，現將此煤氣引風機電機軸承電蝕分析診斷案例分享如下。

（1）設備相關參數

表1

（2）數據分析

用SPM翡翠振動儀進行檢測，圖2沖擊脈沖頻譜中，出現軸承外環故障頻率（55.47Hz）及其諧波，沖擊脈沖HDm最大值26HDn，處于報警狀態；圖3加速度頻譜1700～3100Hz之間，出現等間隔的軸承外環頻率，符合典型軸承電蝕故障圖譜；圖4加速度時域頻譜中，存在等間隔的周期性沖擊信號，間隔時間與軸承外環故障頻率相符。

（3）問題判定

根據振動數據及圖1、圖2、圖3綜合分析判定，屬于軸承外圈電蝕故障。

（4）處理措施

利用停機時間對電機軸承進行更換。

（5）結果驗證

根據診斷結論，對電機軸承進行解體檢查，發現軸承外圈出現明顯的搓衣板狀條紋，手摸有觸感，與前期分析診斷結論一致。如圖5所示。

4 精密診斷技術取得的效果

2021年1～12月實際診斷設備11429臺套，實現了A、B類旋轉設備精密診斷全覆蓋，共浮現設備隱患2254項次。通過分析、歸納振動歷史數據及設備隱患類別，充分發揮精密診斷數據分析優勢，優化設備點檢潤滑標準2000余項、完善設備維護標準1300余項，可以更好地指導設備基礎管理。

通過精密診斷隱患分類分析，針對設備貧油占比較高現象，從潤滑周期、油質、定量、方法、人員執行等方面采取針對性改善措施，優化設備點檢潤滑等基礎工作，取得了明顯成效。2021年度設備貧油占比持續下降，由40%（年初）降至25.4%（12月份）。

實踐證明，精密診斷技術在公司設備管理中具有非常重要的現實意義，可以精確診斷設備存在的隱患，延長設備壽命，有效降低設備故障率，減少設備“過維修”或“欠維修”的現象。