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利用振動監(jiān)測對磨機減速器進行故障判斷 2014-9-19 11:01:43作者：劉明紅出處：《四川水泥》2014-03 ★★★ 摘要：減速器是磨機的核心部件，其運行狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響磨機的安全運行。振動值是判斷減速器運行狀態(tài)優(yōu)劣及是否有故障的主要參數(shù)。在運行中對減速器的振動進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測值對運行狀態(tài)進行判斷及故障分析處理，是現(xiàn)代設(shè)備預知維修管理的一種先進方法。 （湖南辰溪華中水泥有限公司　湖南　辰溪　419500） 減速器是磨機的核心部件，其運行狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響磨機的安全運行。振動值是判斷減速器運行狀態(tài)優(yōu)劣及是否有故障的主要參數(shù)。在運行中對減速器的振動進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測值對運行狀態(tài)進行判斷及故障分析處理，是現(xiàn)代設(shè)備預知維修管理的一種先進方法。本文通過對兩臺邊緣傳動磨機同系列MBY型減速器的振動監(jiān)測和故障分析及處理，總結(jié)了引起減速器振動的因素，并通過實踐經(jīng)驗及數(shù)理統(tǒng)計的方法確定了此系列減速器的振動限值。 1　振動評定參數(shù)及監(jiān)測儀的選擇 評定振動大小的三個參數(shù)分別為位移、速度和加速度。位移的峰值或峰峰值反映設(shè)備位置變化的極限值，速度的有效值（均方根值）反映設(shè)備零件的變形能量與載荷的循環(huán)速度，也即疲勞壽命，加速度則反映慣性力造成的影響。因為減速器的運行速度較低，選擇振動速度的有效值（均方根值）比較合理，且國際標準和我國有關(guān)振動的國家標準也是優(yōu)先采用振動速度的有效值作為旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動評定參數(shù)，故選用振動速度的有效值來評定。測振裝置選擇手持式測振儀，能測量振動位移的峰峰值、振動速度的有效值及加速度的峰值，且價格便宜，攜帶方便。 2　監(jiān)測位置及周期的選擇　 因為減速器的高速齒輪軸齒輪及軸承故障較多，故選擇減速器高速齒輪軸兩端的軸承座作為監(jiān)測位置，分別對其水平、垂直及軸向的振動進行測量；同時，對磨機小齒輪兩端的軸承座加以輔助測量，用以比較和分析。測量周期一般為一周或兩周一次，但振動增大時或更換零部件時增加測量次數(shù)。 3　引起減速器振動的主要因素 3.1 磨機大小齒輪嚙合狀態(tài)不良引起的振動　 3.1.1 磨機大小齒輪缺油引起的振動　　 磨機大小齒輪應有良好的潤滑，以形成潤滑油膜以減輕磨損及吸振降噪降溫，當大小齒輪少油或缺油時，大小齒輪嚙合面就會發(fā)生干摩擦，造成大小齒輪軸承座的振動增大，噪聲增大，這種增大的振動又通過聯(lián)軸器傳遞到減速器上，使減速器的振動增大。表1序號1～4為Φ2.6ｍ13ｍ水泥磨（減速器型號為MBY710-4.5-IR，傳遞功率1000kW，輸入轉(zhuǎn)速740r/min）大小齒輪缺油時小齒輪軸承座及減速器高速齒輪軸軸承座的振動監(jiān)測值。由表1中數(shù)據(jù)可知，大小齒輪缺油引起的小齒輪軸承座及減速器軸承磨的振動值增大很多，尤其是水平方向的振動增大較多，對減速器軸承及齒輪嚙合影響較大。 3.1.2 磨機大小齒輪磨損后引起的振動　　 磨機大小齒輪磨損后，嚙合時齒側(cè)間隙增大，齒輪重合系數(shù)變小，從而產(chǎn)生較大的振動。表2為Φ3.25.8ｍ生料磨（減速器型號為MBY800-6.3-IR，傳遞功率780kW，輸入轉(zhuǎn)速980r/min）因小齒輪磨損較大而更換小齒輪前后的振動監(jiān)測值。由表2中數(shù)據(jù)可知，大小齒輪磨損較大時，小齒輪軸承座的水平方向的振動增大較多，而引起的減速器高速齒輪軸的軸承座的軸向及垂直方向的振動增大較多，在更換新小齒輪后，大小齒輪齒面處于磨合期，由于齒面接觸不良，初期的振動值甚至還大于更換小齒輪前的振動值，但經(jīng)過一段時間磨合后，振動值減小，最后達到較好狀態(tài)。 3.2 減速器本身軸承故障或齒輪嚙合質(zhì)量不良引起的振動 Φ2.6ｍ13ｍ水泥磨減速器運行中其高速齒輪軸軸承（型號為23236CC/W33）多次發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為軸承跑外圈、跑內(nèi)圈及軸承燒損等。減速器軸承磨損后，減速器的振動明顯增大，從表1序號4與序號5、6的數(shù)據(jù)比較就可看出，水平、垂直及軸向振動都增大較多，增大最少的也是正常值的1.6倍。從表1序號7、8、9可看出，更換減速器高速齒輪軸、軸承及對中校正后，由于新高速齒輪軸的齒輪與低速齒輪有一個磨合期，所以，更換初期，減速器的振動有所增大，隨后才慢慢下降。 3.3 減速器與電動機或小齒輪軸不對中產(chǎn)生的振動 從表1序號1～7的減速器振動數(shù)據(jù)可看出，軸向振動大于水平振動，這一方面因安裝時存在不對中問題，另一方面，軸承磨損后，也加劇了減速器高速齒輪軸與電動機軸的不對中，在對減速器高速齒輪軸與電動機軸、減速器低速軸與小齒輪軸的對中校正后，軸向振動值還是大于水平振動值，后來，因電動機軸瓦發(fā)熱，我們拆出軸瓦，發(fā)現(xiàn)前后軸瓦磨損量達0.3～0.5mm，最后我們更換了軸瓦，在不調(diào)整減速器位置的前提下，兩軸基本對中。換軸瓦后，減速器的振動減小不少，尤其是軸向振動值減小很多。更換軸瓦前后的振動情況見表1序號10、11所示，可見效果是十分的明顯。 4　振動限值的設(shè)定 減速器振動限值的設(shè)定是為了控制減速器運行狀態(tài)，使其在運行中出現(xiàn)振動增大時能加強巡檢次數(shù)，在振動值較大并出現(xiàn)異常情況時立即停機處理，以利于減速器安全高效運行。 4.1 生料磨減速器運行中的振動限值　 筆者根據(jù)運行比較正常的生料磨減速器長期生產(chǎn)中測量得的振動值，選取13組數(shù)據(jù)（運行正常狀態(tài)下一年中的監(jiān)測值）列于表3中，然后按照文獻［1］中提供的數(shù)理統(tǒng)計方法及其限值要求對減速器的振動限值進行統(tǒng)計計算，其報警值為2.5（μ+1.282σ），停機值為4（μ+1.282σ），計算結(jié)果經(jīng)圓整后也列于表3中。從表3可知，減速器的報警值：水平方向15mm/s，垂直方向19mm/s，軸向18mm/s，減速器的停機值：水平方向23mm/s，垂直方向31mm/s，軸向29mm/s。 4.2 水泥磨減速器運行中的振動限值 水泥磨減速器在使用過程中，因安裝、檢修質(zhì)量等方面的問題，減速器故障較多，振動較大，一直未能穩(wěn)定的工作，不能得到正常運行的基線值（即上述數(shù)理統(tǒng)計出的μ+1.282σ），所以，無法通過數(shù)理統(tǒng)計的方法求得運行中的振動限值，但是，由于軸承失效時，測到了其振動值，因此，我們把此組數(shù)據(jù)作為其運行中的停機值處理，即：水平方向18.3mm/s，垂直方向11.7mm/s，軸向23.3mm/s。當然，通過多次處理后，減速器的振動值在減小，運行較平穩(wěn)，我們可以通過監(jiān)測其今后的振動值，再建立后續(xù)的振動限值。 5　總 結(jié) （1）通過對邊緣傳動磨機減速器及小齒輪軸承座的振動監(jiān)測，我們能掌握大量的運行中的振動數(shù)據(jù)，有利于對減速器運行狀態(tài)優(yōu)劣的判斷及故障的提前處理，避免出現(xiàn)更大的事故隱患。例如，對于水泥磨減速器，當高速齒輪軸軸承失效時，其軸向振動值最大為23.3mm/s，此值就可以作為我們判斷軸承是否磨損失效的一個重要依據(jù)，從而能準確地確定高速齒輪軸軸承的使用狀態(tài)，以便找出更換軸承的最佳時間。 （2）邊緣傳動磨機減速器的振動。邊緣傳動磨機減速器的振動除與自身軸承及齒輪嚙合有關(guān)外，還受到外部因素的影響，如安裝質(zhì)量（不對中、磨機大小齒輪的嚙合間隙不合理等）、大小齒輪的磨損及潤滑、主軸承與中空軸的潤滑、磨機筒體內(nèi)球鍛的數(shù)量多少、筒體內(nèi)物料的多少等外部因素的影響，有時，外部因素影響比內(nèi)部因素影響作用還要大，這必須引起我們的重視，即要注意磨機大小齒輪的磨損情況、大齒輪對口把合螺栓及大齒輪與筒體法蘭的聯(lián)接螺栓松動情況、大小齒輪潤滑狀態(tài)、減速器與小齒輪軸及電動機軸的對中良好性以及各軸承座地腳螺栓的松動等情況，盡量減輕外部因素引起的振動對減速器振動的影響，以改善減速器的工作條件，延長其使用壽命。 ?。?）設(shè)定減速器的振動限值。是為了使減速器安全而高效地運行，然而，由于制造、安裝、使用環(huán)境等環(huán)節(jié)的影響，各種類型的減速器運行中的報警值及停機值并不唯一確定，即使是同一臺減速器，在經(jīng)過大修后，其運行中的振動限值都可能不同，因此，需要長期對減速器的振動值進行監(jiān)測，并根據(jù)長期正常運行積累的參數(shù)進行數(shù)理統(tǒng)計得到，并且要與實際運行中的異常情況進行比對參照，這樣才能得到針對性較強的本臺減速器的振動限值。例如，筆者計算得到的生料磨減速器的運行中的振動限值，與文獻［1］統(tǒng)計出的Φ2.6ｍ13ｍ磨機的國產(chǎn)3310型減速器（1000kW）許用振動值（水平17mm/s，垂直18mm/s，軸向18mm/s，臨界振動值為：水平27mm/s，垂直29mm/s，軸向29mm/s）就稍有差別，同時，與我公司工作狀態(tài)不同的水泥磨減速器相比，其高速齒輪軸軸承失效時的振動監(jiān)測值（水平方向18.3mm/s，垂直方向11.7mm/s，軸向23.3mm/s）差別較大。所以，在減速器的使用過程中，在沒有振動限值數(shù)據(jù)的前提下，可以參考同類型減速器振動限值，然后通過對減速器振動監(jiān)測，掌握大量的運行中的振動數(shù)據(jù)，尤其是運行中的正常值及異常值，然后經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計得到本臺減速器的理論振動限值，最后經(jīng)過與實際使用中出現(xiàn)異常情況時的振動值比較，才能得到有指導意義的實用的振動限值。