武钢焦化公司 辜幼川 戴华勇
摘要：现代煤化工企业机械设备发展的一个明显趋势是向高速化和连续化发展。如何保证设备的正常运行，避免突发性设备事故造成的损失，设备故障诊断是非常有效的手段。本文将着重介绍时域指标在破碎机滚动轴承故障诊断中的应用。
关键词：滚动轴承 时域指标 故障诊断
一、基本概况
武钢焦化公司共有8台破碎机，型号分别为PCK1214（4台）、PCK1416（2台）和PFCK1618（2台），其结构示意图如图1所示：
1—电机 2—联轴器 3—轴承座 4—转子 5—隔环 6—锤头
图1 PCK锤式破碎机结构示意图
其各项主要参数如下：
型号转子直径转子长度转速生产能力功率
PCK12141240mm1430mm750rpm300t/h450kw
PCK14161410mm1608mm750rpm400t/h560kw
PFCK16181600mm1800mm750rpm380t/h560kw
二、存在的问题
破碎机转子主频高达750rpm，工作机没有减速过程，作业过程中转速高，冲击负荷大，因此，尽管我公司以3个月为周期对破碎机进行定修，仍难以保证设备不出故障， 1997年曾有一台PCK1416破碎机发生外端轴承烧损，液力偶合器炸裂、转子轴颈磨细的恶性设备事故。
加大点检密度，提高点检质量，量化分析点检结果并采取相应措施就成为稳定破碎机工况，降低设备故障的基础和重点。
2004年，我公司在全厂范围推广上海华阳HY-106巡检仪和设备状态点检管理系统，经过一段时间的摸索使用，我们发现应用时域指标分析破碎机滚动轴承故障具有明显的技术优势。
三、时域指标的综合运用
峭度指标主要对冲击脉冲比较敏感，有关资料说明，设备正常运行时，峭度指标一般大约为3.5。我们所监测的对象为8台锤式破碎机，特点是高速重载，冲击负荷大。从历史数据中发现这样一个规律——设备处在负载状态时，裕度指标，脉冲与峭度指标一般没有明显变化。在空载状态下，脉冲与峭度对轴承故障有明显反映，如果脉冲、峭度、裕度指标同时增大，说明破碎机轴承已出现故障隐患，需提高警惕。
我们利用时域指标诊断，从2004年10月至今，成功的捕捉到新1#、老1＃破碎机轴承故障，从而避免了类似1997年的恶性事故。
四、案例分析
1、测点信息一:
所属部门：备煤车间
设备名称：新1＃破碎机 设备编号：202313101 测点编号：4V-a
运行转速：750转/ 分 采样频率：12800赫兹
检修前时域波形：测量值：167.70 m/s^2 采样时间：2004-12-20 13:45:16
检修后时域波形：测量值：52.10m/s^2 采样时间：2005-02-03 14:12:17
故障前、发生故障时和检修后该测点轴承加速度指标比较表
2004-10-262004-12-202005-02-03
指标名称指标值指标名称指标值指标名称指标值
脉冲指标3.60脉冲指标4.57脉冲指标3.92
裕度指标4.26裕度指标5.65裕度指标4.64
峭度指标3.07峭度指标5.00峭度指标3.19
我们通过观察2004年10月26日和2004年12月20日三项时域指标的比较，初步判断轴承可能发生磨损故障，特别是峭度指标偏离正常值较多，所以在2005年元月10日组织检修，发现轴承内环磨损严重，通过更换轴承后，各项时域指标均有明显回落。经过一段时间的磨合运行，峭度指标在2005年2月3日达到3.19，回到正常水平。
从以下趋势图上也可以看出该轴承加速度测量值故障前、发生故障时和检修后趋势的变化，可以验证用时域波形和时域指标分析滚动轴承故障的可靠性和实用性。
2、测点信息二:
所属部门：备煤车间
设备名称：老1＃破碎机 设备编号：202312111 测点编号：3V-a
运行转速：750转/ 分 采样频率：12800赫兹
检修前时域波形：测量值：141.10 m/s^2 采样时间：2004-10-19 13:54:40
检修后时域波形：测量值：41.80m/s^2 采样时间：2005-02-03 13:45:49
故障前、发生故障时和检修后该测点轴承加速度指标比较表
2004-12-282005-01-252005-02-03
指标名称指标值指标名称指标值指标名称指标值
脉冲指标3.86脉冲指标4.74脉冲指标3.31
裕度指标4.67裕度指标6.07裕度指标3.87
峭度指标4.04峭度指标8.16峭度指标2.69
通过检修前和检修后时域波形的对比分析：
①加速度测量值检修前为141.10 m/s^2，检修后为41.80m/s^2；
②峭度指标正常范围应小于3.5，检修前为8.16，检修后为2.69；
③检修前时域波形出现明显冲击信号；
④检修前裕度指标已达到6.07，检修后为3.87。
通过以上各指标的对比，可以明显看出轴承磨损比较严重。为了验证我们推论的正确性，我们又对该点进行了4次检测，发现各项指标均在高位运行。于是，我们在2005年2月2日进行检修，发现轴承滚珠、内环均磨损严重。轴承更换后，又进行了多次跟踪检测，其峭度指标从2004-12-20到2005-03-10的变化趋势如下图所示：
老1＃破碎机3V-a测点峭度指标趋势
五：应用小结
通过历史数据与轴承故障对比可以看出，只有设备处在空载情况下，时域指标才有明显的特征变化，能够正确反映轴承故障；在负荷状态下，时域指标能反映故障总体趋势，但局部有起伏。必要时，应结合倒谱、共振解调等手段进一步确认。轴承故障的时域诊断最大的优势是——不依赖设备运行转速与轴承的技术参数，简单实用，在大型破碎机这种工况设备的故障诊断中有明显优势。
作者情况简介：
作者1作者2
姓名辜幼川戴华勇
职务设备工程部副部长备煤车间设备技术员
职称机械工程师机械工程师
工作单位武钢焦化公司武钢焦化公司
通讯地址武汉市青山区工人村环厂西路1—2号武汉市青山区工人村环厂西路1—2号
邮政编码430082430082
联系电话1397169822313100672774