鋼鐵企業(yè)關(guān)鍵設(shè)備軸承部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

喻維綱，高 帆

（1.湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南湘潭 411101；2.重慶川儀軟件有限公司，重慶 401121）

0 引言

旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械設(shè)備中最為常見(jiàn)的一類機(jī)械，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用廣泛，軸承是其中不可缺少的關(guān)鍵部件，軸承的健康狀況直接影響設(shè)備的穩(wěn)定性。軸承按摩擦性質(zhì)可以分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承由于摩擦阻力小，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，因此應(yīng)用范圍較廣，鋼鐵企業(yè)鐵前機(jī)械設(shè)備用滾動(dòng)軸承多為低速重載，環(huán)境惡劣。鋼后機(jī)械設(shè)備用滾動(dòng)軸承多為高速重載或高速輕載，要求軸承工作環(huán)境好，軸承使用數(shù)量大?；瑒?dòng)軸承由于其特有的工作方式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在高轉(zhuǎn)速、大沖擊及振動(dòng)等工作條件下仍然占有不可替代的地位，因此在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用同樣廣泛。設(shè)備是企業(yè)的生命，如何制定科學(xué)的設(shè)備管理策略、避免設(shè)備惡性突發(fā)事故的發(fā)生、確保關(guān)鍵設(shè)備長(zhǎng)期可靠運(yùn)行是鋼鐵企業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。

本文首先介紹了滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的主要失效形式，并將應(yīng)力波分析技術(shù)引入鋼鐵企業(yè)關(guān)鍵設(shè)備軸承部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷，分別以華菱湘鋼焦化廠干熄焦提升機(jī)、煉鋼廠連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、動(dòng)力廠TRT機(jī)組3種不同設(shè)備的監(jiān)測(cè)診斷案例，說(shuō)明關(guān)鍵設(shè)備滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承部件的健康狀態(tài)評(píng)估過(guò)程及故障診斷結(jié)論，以設(shè)備開(kāi)蓋檢修的情況驗(yàn)證狀態(tài)監(jiān)測(cè)的有效性以及故障定位的準(zhǔn)確性。

1 軸承部件主要失效形式及失效機(jī)理

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，自動(dòng)化水平高。設(shè)備一旦發(fā)生故障，往往導(dǎo)致裝置停車，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備主要由齒輪箱、電機(jī)、軋機(jī)、風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、TRT機(jī)組等各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械組成，設(shè)備密集而復(fù)雜，使用強(qiáng)度大，運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，同時(shí)在生產(chǎn)中處于非常重要的地位，其運(yùn)行狀況及管理狀況直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件通常是最容易發(fā)生故障的部件，據(jù)有關(guān)研究報(bào)道，在使用滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，大約有30%的機(jī)械故障是由滾動(dòng)軸承引起的；感應(yīng)電機(jī)故障40%以上是由軸承故障引起的；在機(jī)器的總故障次數(shù)中，齒輪箱故障約占10.3%左右，而在齒輪箱的失效零件中，齒輪失效占60%左右。軸承和齒輪故障會(huì)引起轉(zhuǎn)軸的不平衡振動(dòng)，進(jìn)一步誘發(fā)轉(zhuǎn)軸故障，嚴(yán)重的甚至?xí)斐赊D(zhuǎn)軸斷裂事故［1］。

旋轉(zhuǎn)部件的某些故障可以通過(guò)檢測(cè)儀器在線或離線監(jiān)控，這些故障產(chǎn)生的概率與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間相關(guān)，叫作漸變故障，旋轉(zhuǎn)部件的使用時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)生漸變故障的概率也就越大，故障的漸發(fā)性使得旋轉(zhuǎn)部件的多數(shù)故障可以進(jìn)行預(yù)防。因此，為了控制和預(yù)防故障的出現(xiàn)，則必須分析其主要失效形式及失效機(jī)理［2］（見(jiàn)表1）。

從上述滑動(dòng)軸承主要失效形式及失效機(jī)理可以發(fā)現(xiàn)：各種故障發(fā)展至一定程度時(shí)都是導(dǎo)致軸承與軸頸產(chǎn)生接觸摩擦或磨粒磨損，進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)導(dǎo)致軸承提前失效。因此，可將接觸摩擦看作是各種形式的故障發(fā)展至一定程度時(shí)的必經(jīng)之路和共同特征。對(duì)于滾動(dòng)軸承而言，當(dāng)軸承出現(xiàn)輕微疲勞、裂紋或腐蝕等非直接接觸類故障時(shí)，一般意義上就認(rèn)為軸承已出現(xiàn)故障，但是在這類故障未達(dá)到一定嚴(yán)重程度時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生金屬剝落現(xiàn)象，只有在這些故障達(dá)到一定嚴(yán)重程度時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生金屬剝落現(xiàn)象，形成較大的磨粒，從而出現(xiàn)接觸摩擦的故障特征［2］。

表1 軸承部件主要失效形式及失效機(jī)理

2 應(yīng)力波監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)

2.1 應(yīng)力波分析技術(shù)基本原理

圖1 應(yīng)力波分析技術(shù)基本原理

針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)診斷中的技術(shù)難點(diǎn)，湘鋼引入應(yīng)力波分析技術(shù)，應(yīng)力波是一種超聲波能量脈沖，其原理如圖1所示，應(yīng)力波技術(shù)對(duì)設(shè)備內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦和沖擊進(jìn)行信號(hào)采集、處理、分析后根據(jù)獲得的能量、頻率及直方圖，對(duì)設(shè)備所進(jìn)行的狀態(tài)及故障分析［3］。應(yīng)力波技術(shù)可以分辨故障的深度和寬度，并且不受機(jī)械振動(dòng)影響，通過(guò)應(yīng)力波能量圖可以量化摩擦和沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力波能量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的動(dòng)態(tài)變化；通過(guò)直方圖可以監(jiān)測(cè)與潤(rùn)滑問(wèn)題有關(guān)的非周期事件，如潤(rùn)滑油污染，潤(rùn)滑不良等故障；通過(guò)FFT頻譜則可將故障定位到一個(gè)特定的齒輪或軸承，甚至是軸承內(nèi)的一個(gè)座圈或滾珠［3］。

圖2 應(yīng)力波技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比的前瞻性

應(yīng)力波技術(shù)秉承國(guó)際前瞻性的維護(hù)保障理念——“未病先防、既病防變”，如圖2所示，與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷手段相比，應(yīng)力波技術(shù)能夠有效提取設(shè)備早期故障特征，捕捉設(shè)備出現(xiàn)實(shí)際損壞時(shí)的突變狀態(tài)，從而在其他傳統(tǒng)技術(shù)診斷出故障情況之前提前預(yù)判設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)力波技術(shù)可改變現(xiàn)有常規(guī)檢修思路，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)從普遍采用的定期檢修向以提高設(shè)備可靠性為核心，基于設(shè)備實(shí)際狀況的狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。

2.2 在線監(jiān)測(cè)診斷實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)受控

完整的應(yīng)力波監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)包括三大部分：應(yīng)力波傳感器、數(shù)據(jù)采集箱、分析軟件。應(yīng)力波傳感器部署在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上，感知設(shè)備內(nèi)部的應(yīng)力波能量變化；數(shù)據(jù)采集箱就地部署在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，匯聚、處理現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)應(yīng)力波傳感器的監(jiān)測(cè)信息；分析軟件部署在控制室或者管理辦公室，用于診斷分析和處理多個(gè)數(shù)據(jù)采集箱匯聚的設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。該監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)將設(shè)備故障診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，建立了一種開(kāi)放式的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)獲取的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和故障信息數(shù)據(jù)設(shè)定篩選識(shí)別，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在故障征兆，并且設(shè)備管理人員難以對(duì)其做出診斷和維修時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程故障診斷中心建立連接，設(shè)備專家與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、管理人員依托多種專業(yè)分析工具聯(lián)合對(duì)采集的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程及本地的故障分析，診斷出異常信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的及時(shí)診斷與維修。該診斷模式是在傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)之上與計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的一種基于物聯(lián)網(wǎng)式的新型診斷技術(shù)。

該系統(tǒng)同時(shí)配置設(shè)備健康監(jiān)測(cè)手機(jī)APP軟件，它是幫助設(shè)備運(yùn)維人員更加方便完成設(shè)備健康監(jiān)測(cè)工作的有力工具，結(jié)合應(yīng)力波診斷技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備管理的全面信息化，提高設(shè)備運(yùn)維效率。如圖3所示，通過(guò)設(shè)備健康監(jiān)測(cè)APP，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)7×24小時(shí)全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警分級(jí)發(fā)送、設(shè)備異常報(bào)警分級(jí)確認(rèn)、診斷建議即時(shí)發(fā)布，設(shè)備維修任務(wù)立即派發(fā)，對(duì)維修結(jié)果快速反饋等功能。

圖3 設(shè)備健康管家手機(jī)APP軟件界面

3 干熄焦提升機(jī)減速機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷案例

干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中最重要的設(shè)備之一是提升機(jī)。提升機(jī)的工作特點(diǎn)是環(huán)境溫度較高、啟停頻繁、工況不穩(wěn)定、負(fù)載大，一個(gè)工作周期要經(jīng)歷低速負(fù)載提升、高速負(fù)載提升、機(jī)架平移、低速負(fù)載下降、低速空載提升和高速空載下降6種工況。其中在高速提升狀況時(shí)，齒輪傳動(dòng)所承受的力矩最大，摩擦/沖擊事件最為強(qiáng)烈，故障信號(hào)表現(xiàn)最明顯。

3.1 干熄焦提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

湘鋼焦化廠2#干熄焦提升機(jī)技術(shù)參數(shù)為：由2臺(tái)功率相同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速機(jī)為5級(jí)減速。根據(jù)圖4所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)及實(shí)際工況，應(yīng)力波傳感器夾持安裝的方式（減速機(jī)在端蓋處有螺栓）固定于設(shè)備上。

3.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

3.2.1 應(yīng)力波能量趨勢(shì)圖

應(yīng)力波能量趨勢(shì)圖通過(guò)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中采集數(shù)據(jù)而生成，它顯示出應(yīng)力波能量隨時(shí)間推移的變化趨勢(shì)，這里用3個(gè)區(qū)域的圖形化表示設(shè)備的健康趨勢(shì)。如圖5所示，提升機(jī)減速機(jī)3軸的應(yīng)力波能量從7月至8月，上升趨勢(shì)明顯，尤其是8月23日之后超出紅區(qū)報(bào)警線，表明設(shè)備的健康狀態(tài)發(fā)生了明顯惡化。

3.2.2 FFT頻譜

應(yīng)力波分析技術(shù)只檢測(cè)能夠激發(fā)傳感器在超聲波頻段的共振信號(hào)，濾除與設(shè)備故障無(wú)關(guān)的背景噪聲，因此定位設(shè)備故障原因及具體位置時(shí)，只保留純粹的故障信息，從而使故障分析和定位更加精準(zhǔn)［3］。在有局部損傷區(qū)的情況下，當(dāng)機(jī)械部件與損傷區(qū)域接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生重復(fù)的沖擊事件，從而在頻譜中出現(xiàn)譜線波峰，根據(jù)該波峰頻譜可以確定引起沖擊的部件，從而指示損壞的部件及其位置。2018年7月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖6所示，3軸軸承頻譜中出現(xiàn)了明顯的外圈故障頻率（37.84 Hz），經(jīng)故障頻率計(jì)算，判斷為3軸軸承存在外圈故障，故障特征非常明顯，建議盡快對(duì)3軸軸承進(jìn)行檢維修，避免非計(jì)劃停機(jī)。

3.3 設(shè)備開(kāi)蓋檢修

提升機(jī)減速機(jī)開(kāi)蓋檢修：2018年9月對(duì)該減速機(jī)進(jìn)行檢修，對(duì)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)蓋驗(yàn)證，如圖7所示，發(fā)現(xiàn)3軸軸承開(kāi)裂，并且減速機(jī)3軸上蓋與3軸外圈之間有磨損，與故障診斷結(jié)果完全一致。

4 連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承故障診斷案例

大包回轉(zhuǎn)臺(tái)是連鑄機(jī)的“龍頭”，它的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況直接決定著連鑄機(jī)的生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)支承是連鑄機(jī)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)上的重要部件，其安全穩(wěn)定工作對(duì)于大包回轉(zhuǎn)臺(tái)正常運(yùn)行至關(guān)重要。高精度回轉(zhuǎn)支承常見(jiàn)破壞形式主要包括滾道表面金屬剝落、軸承燒傷、塑性變形、軸承座圈裂紋及磨損、保持架破碎及其金屬黏附在滾動(dòng)體上等。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，企業(yè)往往通過(guò)油脂化驗(yàn)方法（光譜分析）來(lái)判斷回轉(zhuǎn)支承故障情況。

圖4 干熄焦提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

圖5 提減速機(jī)3軸應(yīng)力波能量趨勢(shì)

圖6 減速機(jī)3#軸FFT頻譜圖（軸承外圈故障）

4.1 回轉(zhuǎn)支承狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

湘鋼煉鋼廠1#連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)參數(shù)為：回轉(zhuǎn)半徑4 000 mm、承載重量160 T、回轉(zhuǎn)速度0～1 r/min，減速裝置中主減速機(jī)為四級(jí)錐齒-圓柱齒輪減速機(jī)，減速比為203.84，并采用開(kāi)式齒輪傳動(dòng)減速比3.667，總速比達(dá)747.48。應(yīng)力波傳感器測(cè)點(diǎn)如圖8所示，回轉(zhuǎn)支承3個(gè)監(jiān)測(cè)部位，3個(gè)部位呈120角度分布，以及減速機(jī)輸出端（輸出軸端蓋處有螺栓），該測(cè)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測(cè)減速機(jī)及過(guò)渡齒輪的運(yùn)行狀態(tài)。

圖7 減速機(jī)開(kāi)蓋檢修現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物

圖8 回轉(zhuǎn)支承狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

4.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

4.2.1 應(yīng)力波能量圖

應(yīng)力波能量非常直觀的反應(yīng)摩擦、沖擊事件的能量大小，如圖9所示，4個(gè)傳感器所監(jiān)測(cè)出的應(yīng)力波能量大小，與齒輪嚙合部位的距離遠(yuǎn)近，是完全吻合的，這表明應(yīng)力波技術(shù)可有效監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)支承、過(guò)渡齒輪及減速機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

4.2.2 FFT頻譜

連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)于2018年11月更換全新的減速機(jī)及回轉(zhuǎn)支承，11月13日—12月中旬，回轉(zhuǎn)支承1的頻譜中偶爾出現(xiàn)明顯的特征頻率；12月下旬，尤其是12月25日之后，回轉(zhuǎn)支承1持續(xù)出現(xiàn)明顯的特征頻率，如圖10所示，表明回轉(zhuǎn)支承1的部位存在異常摩擦/沖擊；回轉(zhuǎn)支承1的特征頻率幅值從11到12月，再到1月的趨勢(shì)來(lái)看，幅值處于增大趨勢(shì)，表明早期的微小故障在逐漸放大。

4.3 設(shè)備檢修

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)于2018年11月更換全新的減速機(jī)及回轉(zhuǎn)支承后，減速機(jī)的地腳螺栓存在松動(dòng)情況。事后分析該故障的情況為：減速機(jī)地腳螺栓松動(dòng)→過(guò)渡齒輪與回轉(zhuǎn)支承大齒圈嚙合不良→回轉(zhuǎn)支承滾動(dòng)軸承部件發(fā)生異常摩擦/沖擊，該異常摩擦/沖擊信號(hào)被應(yīng)力波系統(tǒng)獲取。對(duì)減速機(jī)的地腳螺栓按照規(guī)范進(jìn)行緊固并檢查過(guò)渡齒輪與回轉(zhuǎn)支承大齒圈的齒輪嚙合后，該設(shè)備恢復(fù)生產(chǎn)并保持穩(wěn)定運(yùn)行。該案例為典型的早期故障及時(shí)進(jìn)行處理后，避免故障進(jìn)一步惡化對(duì)軸承部件造成實(shí)際損傷。

圖9 回轉(zhuǎn)支承應(yīng)力波能量趨勢(shì)

圖10 回轉(zhuǎn)支承FFT頻譜

5 滑動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷案例

汽輪發(fā)電機(jī)組、透平壓縮機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)等大型透平機(jī)械是鋼鐵企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。透平機(jī)組一旦發(fā)生故障就有可能造成重大事故，給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失。因此，對(duì)透平機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷，預(yù)測(cè)故障產(chǎn)生的條件，通過(guò)正確決策和主動(dòng)控制，在運(yùn)行中抑制故障，對(duì)于避免不必要的停產(chǎn)、節(jié)省維修成本和資源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

5.1 TRT狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

湘鋼共有4座高爐，均安裝了TRT裝置，其中2#高爐TRT是陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）公司2009年6月生產(chǎn)，2010年投入運(yùn)行的干法除塵TRT機(jī)組，機(jī)組型號(hào)為MPG19.2-295.6/180。它的設(shè)計(jì)參數(shù)為：高爐容積2 580 m3，高爐爐頂煤氣發(fā)生量：最大值為530 000 Nm3/h，正常情況下為435 000 Nm3/h；輸出功率最大值為19.2 MW，正常情況為13.9 MW。在湘潭鋼鐵動(dòng)力廠，用應(yīng)力波系統(tǒng)對(duì)TRT進(jìn)行監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)布置測(cè)點(diǎn)2個(gè)，分別為1瓦、2瓦，如圖11所示，應(yīng)力波傳感器采用夾持安裝的方式（軸承座端蓋處有螺栓），夾持底座通過(guò)螺栓和設(shè)備固定到一起，傳感器實(shí)際固定于夾持底座上。

圖11 TRT狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署

5.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

5.2.1 應(yīng)力波能量趨勢(shì)圖

如圖12所示，1瓦的應(yīng)力波能量存在明顯波動(dòng)，并且從2010年1月8日21點(diǎn)至22點(diǎn)48分，應(yīng)力波能量的波動(dòng)幅值逐漸升高，表明1瓦的異常情況逐漸加劇。而2瓦的應(yīng)力波能量相對(duì)較穩(wěn)定。

5.2.2 FFT頻譜

如圖13所示，21點(diǎn)40分，F(xiàn)FT頻譜中出現(xiàn)49.44 Hz軸頻及其倍頻，幅值為0.066 V，表明軸與軸瓦之間存在碰摩；22點(diǎn)40分，頻譜中的49.44 Hz軸頻及其倍頻幅值增大為0.29 V，表明軸與軸瓦之間碰摩嚴(yán)重。

5.2.3 直方圖

該工具檢測(cè)應(yīng)力波脈沖串中每個(gè)脈沖的峰值幅度，并將其分布到對(duì)應(yīng)每一讀數(shù)值的電壓刻度，Y軸表示摩擦事件的數(shù)量，X軸表示單個(gè)摩擦脈沖的峰值幅度。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，直方圖分布是窄的呈正態(tài)分布的鐘形曲線并處于電壓的低值端，而在異常、摩擦和沖擊事件發(fā)生時(shí)，越來(lái)越多的高振幅摩擦事件發(fā)生，結(jié)果是一個(gè)更寬泛的分布，即在振幅刻度上“傾斜”到右邊。2010年1月8日21點(diǎn)至22點(diǎn)48分，1瓦直方圖如圖14所示，偏態(tài)分布非常明顯，且隨著時(shí)間推移，狀態(tài)越來(lái)越差，懷疑1瓦部位存在潤(rùn)滑不良或潤(rùn)滑油污染問(wèn)題，并且未形成有效的油膜。

5.3 設(shè)備開(kāi)蓋檢修

圖12 TRT1#瓦應(yīng)力波能量趨勢(shì)

圖13 1#軸瓦FFT頻譜圖對(duì)比

圖14 1#軸瓦FFT直方圖（存在嚴(yán)重潤(rùn)滑不良或潤(rùn)滑油污染）

基于上述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，尤其是數(shù)據(jù)中明確體現(xiàn)出來(lái)21點(diǎn)40分至22點(diǎn)40分軸與軸瓦之間的碰摩逐漸加劇以及潤(rùn)滑不良的情況到了非常嚴(yán)重的程度，設(shè)備管理人員立即部署更換1瓦部位軸瓦的準(zhǔn)備工作，隨即將該設(shè)備停機(jī)，開(kāi)蓋檢查1瓦部位是否存在故障。1瓦部位開(kāi)蓋檢查如圖15所示，該軸瓦的巴氏合金顆粒脫落于潤(rùn)滑油中，造成潤(rùn)滑油污染情況。2010年1月9日凌晨更換軸瓦后，當(dāng)天上午該機(jī)組即恢復(fù)正常生產(chǎn)，由于該故障處理及時(shí)，避免了抱軸、非計(jì)劃停機(jī)等更嚴(yán)重的事故。

6 結(jié)語(yǔ)

在鋼鐵行業(yè)持續(xù)去產(chǎn)能的大形勢(shì)下，使現(xiàn)有裝備的效能最大化，是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要“法寶”。在華菱湘鋼看來(lái)，設(shè)備管理是不出成績(jī)的，其使命職責(zé)是為生產(chǎn)提供穩(wěn)定支撐，企業(yè)效益好，設(shè)備管理工作才有價(jià)值。在鋼鐵行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的當(dāng)下，智能制造升級(jí)需要匹配設(shè)備管理維護(hù)能力的同步提升，湘鋼提出“讓設(shè)備開(kāi)口說(shuō)話”的先進(jìn)理念，使設(shè)備管理經(jīng)歷了事后維修、計(jì)劃維修和以點(diǎn)檢定修為特征的預(yù)防維修，目前正在向預(yù)知維修邁進(jìn)。

本文通過(guò)干熄焦提升機(jī)、連鑄大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、TRT機(jī)組3種不同設(shè)備的滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)診斷案例，以設(shè)備開(kāi)蓋檢修的情況驗(yàn)證了應(yīng)力波技術(shù)對(duì)于滾動(dòng)軸承外圈開(kāi)裂、滑動(dòng)軸承軸與軸瓦之間存在嚴(yán)重碰摩、潤(rùn)滑污染、潤(rùn)滑不良等診斷結(jié)論的有效性及準(zhǔn)確性，該案例為湘鋼在“讓設(shè)備開(kāi)口說(shuō)話”先進(jìn)理念下實(shí)施預(yù)知維修提供了實(shí)踐指導(dǎo)。

圖15 TRT 1#軸瓦開(kāi)蓋檢修現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物

展望未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析將給設(shè)備全生命周期健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷及預(yù)知維修提供先進(jìn)的技術(shù)支撐，具體表現(xiàn)為：（1）在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，面向企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系。其核心意義在于構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的模型化、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化、復(fù)用化?；谀壳叭蚧墓I(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)，可以認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用成果將會(huì)不斷擴(kuò)大，應(yīng)用效果也將向更好更優(yōu)的水平發(fā)展；（2）設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量存在監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、采樣頻率高、數(shù)據(jù)收集時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，海量運(yùn)行數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，意味著設(shè)備故障診斷及預(yù)知維修迎來(lái)了它的大數(shù)據(jù)時(shí)代，將大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的故障預(yù)測(cè)診斷，從大數(shù)據(jù)中挖掘出故障信息，結(jié)合失效模式、故障模式以及關(guān)鍵因素分析，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行故障的快速診斷。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷，將實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷、故障匹配識(shí)別為一體的智能高效監(jiān)測(cè)診斷模式，從而帶來(lái)更高準(zhǔn)確性和可靠性的設(shè)備健康預(yù)測(cè)結(jié)果，最終目標(biāo)是降低維護(hù)成本，提高設(shè)備利用率，幫助企業(yè)、行業(yè)找到一條設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的捷徑，為企業(yè)實(shí)施智能制造提供基礎(chǔ)保障。