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關鍵詞：振動; 軸承故障；故障診斷；PeakVue ；造紙機械
翁建忠（1972－）
男，江蘇常熟人，（艾默生過程控制有限公司， 上海 201206），艾默生過程控制有限公司資產優化部服務工程師，負責振動分析與故障診斷的培訓及服務，10多年的現場維修與故障診斷經驗。
1 引言
據調查，造紙行業中排名前100位的公司在開展設備狀態監測時，有超過一半的公司選擇了艾默生CSI振動分析儀。國內在狀態監測方面起步較早的紙廠如UPM、APP等，也都使用了CSI振動分析儀，并且這些客戶在設備管理方面都取得卓越成效。是什么原因促使他們選擇了CSI振動分析儀呢？哥倫比亞某紙廠資深狀態監測工程師魯迪談到了他對CSI振動分析儀的看法：“CSI振動分析儀的確不錯，尤其是它的PeakVue專利技術。市場上各種分析儀我都用過，但它們的軸承故障診斷技術（調制解調）和CSI的比起來相差很遠。我對此深信不疑，因為我在現場已經得到了無數次的驗證……”
眾所周知，軸承是旋轉設備的心臟，一旦軸承損壞，整個設備就不能繼續工作了。這對于現代化高速造紙機械來說，尤為重要。如果設備存在軸承故障但未能及時發現，那輕則軸承燒毀，重則將導致其它部件損壞，由此造成的非計劃停機損失極大。由于早期的軸承故障在振動信號上表現出高頻低幅的特點，這些振動信號很容易被其它振動信號所掩蓋，因此很多振動分析儀都采用了調制解調（或稱包絡檢波）技術，調制解調技術可以檢測軸承早期故障，但對故障的嚴重程度卻無法做出準確的預測，也不能對軸承故障做出準確的趨勢跟蹤。為此，艾默生公司開發出了全新的專利技術—PeakVue技術。PeakVue技術采集的是應力波，應力波的產生是由于金屬之間發生直接接觸。早期的疲勞剝落、齒輪和軸承缺陷、摩擦磨損和沖擊等等都會產生應力波。高級專利技術PeakVue正是采集和監測這些短暫的應力波，獲得應力波的峰值及其出現的頻率，并轉換為頻譜進行分析。PeakVue技術可以檢測出軸承早期故障，并且還可以準確預測出故障的嚴重程度，跟蹤PeakVue趨勢就可以準確判斷軸承故障的發展進程。
2 應用案例
在此列舉一些紙廠應用的實例。
案例1 后段烘缸展開轆中間軸軸承故障。
2005年10月20日該中間軸軸承的PeakVue趨勢突然上升，幅值從15g上升到83g；普通的振動趨勢上沒有異常，如圖1與圖2所示。
圖1 中間軸軸承PeakVue趨勢
圖2 中間軸軸承普通振動趨勢
進一步做深入分析發現頻譜上有明顯的軸承外圈故障頻率，于是在2005年11月14日更換軸承，更換軸承后，PeakVue的趨勢大幅下降，如圖3與圖4所示。
圖3 中間軸軸承頻譜上有明顯的軸承外圈故障頻率
圖4 拆出的展開轆中間軸軸承軸承外圈照片
從損壞的中間軸軸承來看，軸承進水是引起PeakVue趨勢突然上升的主要原因。由于烘缸帆布停機時要清洗，所以可能的原因是清洗時不慎把水沖進了軸承。軸承大量進水后將導致軸承發熱，如果不及時處理軸承短期內就有可能燒毀。
案例2 真空泵齒輪箱軸承故障
2005年9月1日3#真空泵齒輪箱輸入軸的PeakVue趨勢突然上升，幅值從3g上升到17g左右，普通的振動趨勢沒有明顯變化，如圖5與圖6所示。
圖5 真空泵齒輪箱輸入軸的Peakvue趨勢
圖6 真空泵齒輪箱輸入軸的普通振動趨勢
分析PeakVue頻譜與波形，發現明顯的軸承外圈故障頻率，且PeakVue時域波形的沖擊達26g左右。在2005年9月12日更換該軸承，更換后PeakVue的趨勢大幅下降。檢查拆出的軸承，發現軸承外圈有嚴重剝落，如圖7與圖8所示。
圖7 真空泵齒輪箱輸入軸的PeakVue頻譜與波形
圖8 拆出的真空泵齒輪箱輸入軸軸承照片
案例3 揚漿泵齒輪箱軸承故障
2005年4月4日在揚漿泵齒輪箱輸入軸軸承的PeakVue頻譜上發現明顯的軸承內圈故障頻率，并且PeakVue時域波形的沖擊達20g左右。于是在2005年5月9日更換齒輪箱輸入軸軸承。檢查拆出的軸承，可以看見有明顯的內圈故障，如圖9與圖10所示。
圖9 揚漿泵齒輪箱輸入軸軸承PeakVue頻譜與波形
圖10 拆出的揚漿泵齒輪箱輸入軸軸承照片
案例4 烘缸虹吸管故障
2004年10月11日生產部發現49和51號烘缸傳動側虹吸管處沒有蒸汽，操作工懷疑這兩個烘缸的虹吸管斷掉了，希望能做進一步分析確認，于是采集了這兩處的PeakVue信號。從圖11與圖12可以看出，51號烘缸傳動側運轉時虹吸管存在明顯沖擊，但49號烘缸虹吸管則沒有異常。
圖11 49號烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
圖12 51號烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
2004年10月18日,機械維修停機時檢查了49與51號烘缸傳動側的虹吸管， 49號烘缸傳動側的虹吸管沒有損壞，但51號烘缸傳動側的虹吸管已經斷裂，如圖13與14所示。
圖13 51號烘缸傳動側虹吸管照片 圖14 49號烘缸傳動側虹吸管照片
3 結語
筆者在紙廠通過CSI振動分析儀發現了上百個軸承故障，限于篇幅，在此就不一一列舉了。除了可以準確檢測軸承故障外，還可以檢測出諸如不平衡、不對中、松動、摩擦、裂紋、齒輪缺陷等不同類型的故障。另外，CSI振動分析儀還具有瞬態振動分析、現場動平衡、激光對中、電機診斷等功能。總的來說，艾默生CSI振動分析儀功能強大，操作簡單，完全適用紙廠環境。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號