歪度指标在立磨循环风机故障诊断中的分析应用

王梅荣 朱扬美 刘铁安

（1.广东塔牌集团股份有限公司，梅州市 514100；2.上海华阳检测仪器有限公司，上海市 200050）

1 歪度指标的分析意义

立磨循环风机是新型干法水泥熟料生产线四大风机之一，其运行正常与否直接影响生料粉磨系统的可靠运行。为此，我公司于2010年开始实施设备离线振动状态监测，将立磨循环风机纳入监测范围。其风机型号为SL6-2×39No.30.5F，主电机YRKK900-6，正常运行转速900r/min、转频15Hz，配用轴承SKF 22244CC/W33/C3。振动状态监测选用上海华阳公司HY-106C工作测振仪、配备单机板PMS点巡检管理系统软件，具有振动频谱分析以及利用峰值指标、峭度指标、歪度指标进行故障诊断等功能。本文主要介绍应用歪度指标和频谱分析及时发现立磨循环风机基础松动的方法，从而通过及时维修，杜绝了隐患的恶化。

HY-106C工作测振仪的歪度指标（Skewness Factor），表示以平均值为中心的波形对称程度。公式为：

典型信号的无量纲幅值见表1。

表1 典型信号的无量纲幅值

理想状态下，歪度指标处于0位置。以传感器垂直安装为例，歪度指标为正值变化时，意味着向上方向的冲击信号大，时域波形中0线以上波形幅值丰富且偏大。可推断基础刚度弱化，考虑设备基座松动；频谱中以工频分量为主，可检查基座焊接有无裂缝、地脚螺栓有无松动脱落、二次灌浆有无裂缝等。相反，如果歪度指标为负值变化，则意味着向下方向的冲击信号大，设备振动同向于传感器方向，时域波形中0线以下波形幅值丰富且偏大，可推断设备轴系松动，一般考虑间隙增大。

如果是滑动轴承，3倍频幅值明显，可考虑轴瓦间隙；如果是滚动轴承，则3～5倍频幅值明显。经验认为：3倍频幅值最大，多考虑轴和轴承间的松动，如出现4倍频高幅值，可考虑轴承本体松动。

2 监测应用及其故障分析与处理

按照振动测点布局原则，我公司立磨循环风机测点布局见图1。电机自由端为1#测点，电机输出端为2#测点，风机双支承轴承分别为3#和4#测点。监测方向与测量参数的选择按照常规旋转机械的一般方法，轴向和水平选择测速度参数，垂直方向选择加速度和速度两个参数测量。测量数据通过HY-106C工作测振仪采集，由PMS点巡检管理系统下载任务给HY-106C，点检员按照具体计划任务采集回收数据。采集周期正常情况下为2周一次。

图1 风机电机振动测点布局

以2012年3月29日至5月6日3次采集的3#、4#测点数据为例，各周期振动数据见表2。发现4#测点5月6日的振动值变化比较大，随即我们对采集的数据反馈至PMS设备点巡检管理系统进行详细分析，具体情况分析见表2。

表2 电机测点振动测量值情况

（1）从振动数值趋势分析，此时1#、2#测点振动速度值均在1～1.5mm/s左右，无明显波动，振动值正常；3#测点振动速度值虽也偏大，但波动量不大，而4#测点振动速度值有明显的上升，上升幅度接近两倍左右；各测点加速度值都比较小，从时域波形图看无明显冲击现象。为此，根据此振动数值特征，初步诊断该设备故障主要在3#和4#测点部位（即风机本体），主要问题在4#测点，而且故障类型属低频类型故障。

（2）通过对4#测点V-v（垂直方向速度值）进一步进行频谱图分析，发现4#测点V-v频谱图出现多次的转频（15Hz）谐波分量，除转频及其谐波分量外未发现其它频率成分，时域无量纲歪度指标从正常值0偏离至0.25。根据上述两个特征，我们诊断其存有松动现象，且根据时域无量纲指标歪度值为正值的情况，断定4#测点基础有松动现象。

图2 4#测点V-v频谱分析界面

根据以上情况，随即到现场对4#测点轴承座与底座联接螺杆、轴承座底座与混凝土基础联接螺杆进行了振动测量，测量结果见图3。表明该2处联接螺杆的振动值均有不同程度的偏高，其中轴承座底与混凝土基础联接的螺杆振动值达到8.0mm/s，从而断定产生歪度指标的主要原因由2处联接螺杆松动引起的。为此，我们立即对轴承座各部位螺杆进行了紧固。紧固后的各测点振动值见图4。

图3 联接螺杆紧固前的振动值

图4 联接螺杆紧固后的振动值

3 总结

通过以上诊断及维护，轴承座监测点各部位振动值在0.2～0.9mm/s之间，恢复到设备正常运行状态。本文实例说明，利用振动参数变化特征、频谱图和时域无量纲指标分析，对旋转机械进行振动故障分析诊断的是一种简洁实用的方法，在水泥生产中可有效地减少设备故障诊断的时间，使问题能够得到及时的处理，从而大大提高设备的运行效率。