您的设备健康吗？--机械设备预测性维护大家谈

编者按：在企业生产中，各种机械设备的健康运行对提高产品质量、减少维修费用以及防止环境污染起着重要的作用。您的机械设备健康吗？您将如何避免设备故障的发生？请听来自生产一线的声音，了解他们对设备预测性维护的观点及应用经验。

设备预测性维护的必要性

胡晓林：流程工业是一个非常巨大的产业,涉及范围包括石化、电力、冶金、建材、轻工、造纸、制药、食品等行业,是制造业的重要组成部分. 其设备具有高度自动化、连续化、规模化、精密化、装备先进、结构复杂等特点。流程型制造对设备的平稳运行要求更高, 只要制造流程中一个环节出现问题, 很可能导致整个生产链的断裂, 造成巨大损失。

对设备管理的要求:

及时性:对设备维修的有效性和准确性要求,把停机时间压缩到最短；

全面性:现代化设备的社会化程度高,从设计、制造、安装、调试、使用、维护直至报废,各环节相互影响,相互制约,要求实施综合管理；

高效性:流程工业追求的是劳动生产率的高效,在设备管理方面必须体现；

经济性:由于装置复杂和昂贵,要求备件尽可能少,设备解体尽可能少、避免过维修,寻求维修和管理成本的经济合理性。

“在我们工厂早已采用预防性维修的管理，目前除了日常的操作工对设备进行的检查，如油位、温度等，还有专业的振动检测仪器进行设备的振动数据采集分析。”
——杨大兵， 巴斯夫应用化工有限公司工程维修部

我国传统的设备管理，主要目标在恢复设备原有性能上。缺乏对设备实际运行状况的了解，维修和生产脱节，检修作业的效率较低，费用高﹑备件库存大。不能满足流程工业对设备维修的要求，需尽快过渡到以设备状态为基础的状态检修上来。

状态检修就是对设备进行全方位状态监督，对设备运行状态、影响安全经济、可靠运行的因素进行综合分析，这就需要超前性的监测，可以在机器还没有发生故障之前就通过机器的各种运行参数预测故障可能出现的情况和出现的时间，根据结果再拟定检修内容和确定检修时间。设备预测性维护技术是在状态监测及故障分析基础上发展起来的。是实现以先进的预测性维护细化延伸以时间为基础的预防性维护的关键技术。实施状态检修可实现流程工业对设备管理的全面要求：在保障设备安全、经济、可靠的前提下，最大限度地提高设备的利用率，降低检修人、财、物的浪费和检修磨损，提高企业经济效益。

杨大兵：传统的维修为抢修，即故障发生后维修人员进行维修，具有滞后性，对生产会产生较大影响，比如关键部件、机床、工序的问题可能会影响整条生产线,甚至是产品质量。预防性维修是在设备故障发生之前把它解决掉，用较少的时间来换取更多的生产时间。这是现代企业的维修管理理念和模式，它弥补了传统维修的不足。

胡晓林（左三），设备振动分析专家；从事转动设备故障诊断20多年，积累了丰富的现场经验。对汽轮机、离心压缩机、烟机、高速泵等转动设备的故障分析有其独到的见解，多次解决了不同企业的汽轮机、压缩机、烟机的振动故障。

预防性维修应当包括两大块，其中一块是比较基本的设备日常检查，如日常设备油位、温度的检查等，将设备最开始表现在外表的一些故障或者不足检查出来并且一一对症解决。

另一块应当是比较专业的数据理论分析，也就是我们俗称的设备振动的故障诊断。利用专业的振动检测设备，在线或离线将设备的振动数据采集回来，对其进行理论分析，将设备表现比较“隐蔽”的故障在其发生之前判断出来，然后针对相应的故障进行维修或者保养。

通过以上的措施，减少设备故障对生产的影响，这才是现代企业的预防性维修管理。

用户使用心得

杨大兵：在我们工厂早已采用预防性维修的管理，目前除了日常的操作工对设备进行的检查，如油位、温度等，还有专业的振动检测仪器进行设备的振动数据采集分析。目前我们工厂采用的是国产的设备检测仪器，这几年的应用情况较为良好，基本可以保证80%的正确诊断率，操作工日常设备的巡检也能及时发现一些问题及隐患，发现后我们立即采取补救措施，尽可能将设备故障率降至最低，最大程度地减少设备故障对生产的影响。

因我们工厂属于精细化工企业，且企业性质决定，我们不是连续性生产装置，大型连续运转的设备比重较低，因此目前我们的预防性维修还有待提高。

陈建良：太阳纸业是目前全国最大的民营造纸企业，全国最大的高档涂布硬板纸生产基地，也是全国最大的烟卡生产企业，产品畅销全国各地并远销美国、非洲及东南亚等十多个国家和地区。随着太阳纸业的高速发展，造纸设备的自动化程度也越来越高，车速也越来越快，由此纸机的停机损失也越来越大，维修费用也大幅上升，而且设备运行的检查也不能再完全依靠传统的人工或简易仪器所能解决。为此，2008 年上半年，公司决定开展以振动分析为主的状态监测，在慎重比较后公司最终选择了艾默生的状态监测产品（离线用CSI2130，万国太阳的新纸机采用了CSI4500 在线系统）。

图1 双盘磨齿轮箱布置图

我们对振动分析技术从刚开始的陌生到逐步熟练，目前已经基本掌握了如何通过振动分析来准确判断轴承故障。我们通过艾默生的振动分析仪器发现了很多轴承故障，在此以纸机磨浆机齿轮箱轴承故障为例与大家分享轴承故障诊断方面的一些心得，供大家参考。

2008 年10月27日，对公司的二号双盘磨进行了振动检测，设备结构如图1所示，该双盘磨的大致配置为：高压电机 FLANDER 齿轮箱，双盘磨，经过询问维修人员了解到，前几天就感觉齿轮箱振动较大，曾打开观察孔对齿轮、轴承等进行了初步检查，对于齿轮没有发现任何肉眼可以看见的损伤和异常现象，轴承则很难检查；另外，对于润滑油，也没有发现可以看见的金属屑，润滑油颜色正常。为了保险对润滑油进行了更换。

图2 齿轮箱高速轴轴向振动波形

了解了以上情况后，我对此设备进行了振动检测，检测的重点是弗兰德齿轮箱。对检测的信号进行了频域和时域的分析，分析发现，齿轮箱高速轴的振动异常，在高速轴轴向的时域波形上存在明显的周期性冲击，冲击幅值达13g 左右，对于一般的齿轮箱来说，这是很大的一个冲击，见图2，这就说明这台齿轮箱很有可能已经出现了故障；另外在频域图中出现了齿轮箱高速轴的非同步频率及其多次谐频。从时域和频域分析，齿轮出现故障的可能性基本上可以排除，很有可能是轴承出现了问题（由于当时不知道齿轮箱轴承的型号，所以无法判断具体轴承的损坏的位置），所以建议车间尽快取油样进行分析，以初步判断出现问题的故障位置，后来车间维护人员再次打开齿轮箱观察孔时，发现齿轮箱润滑油中已经出现大量的金属屑。

图3 齿轮箱高速轴轴向振动频谱

车间马上对此双盘磨停机维护，打开齿轮箱进行了轴承检查，这时通过询问厂家，已经确定了轴承的型号：高速轴两端的轴承型号为22328,低速轴两端的轴承型号为23238，经过频谱分析，在频谱上发现明显的高速轴轴承内圈故障频率，见图3，确定是高速轴传动侧的轴承已经出现了内环损坏。在车间拆下此轴承后发现，此轴承的内环出现了很严重的疲劳剥落现象，见图4。可见本次检测分析的结果基本上是正确的。

图4 齿轮箱高速轴轴承照片

随后，车间对此轴承进行了更换，在更换后，再次进行了检测，齿轮箱的振动大幅下降，时域波形的冲击降到约1.6g 左右，在频谱上原来的非同步能量也全部消失。针对此次故障的原因，我认为这和齿轮箱高速轴联轴器的对中有很大的关系，在拆卸齿轮箱时对高速轴联轴器测量发现其水平方向偏差接近 0.8mm，垂直方向偏差也在 0.2mm 左右，这样齿轮箱在工作中始终有一个额外的循环应力作用于轴承，估计这是造成轴承内环损坏的主要原因。

“我们对振动分析技术从刚开始的陌生到逐步熟练，目前已经基本掌握了如何通过振动分析来准确判断轴承故障。”
——陈建良， 太阳纸业有限公司