孟凡朋，刘瑞松，胡立新

（山东莱钢永锋钢铁有限公司，山东 济南 250102）

据统计，11%的设备故障与设备的年限寿命有关，剩余89%均是随机产生。随着钢铁行业快速发展，很多企业意识到设备管理变革，从故障式维修转变为预防性维修管理，降低设备故障率稳定生产运行，但与此同时带来的是备品备件储备库存金额增长，维修费用增加。随之设备点检、维护人员增多，能及早的发现设备隐患，进行设备维保，避免故障停机，达到冶金机械设备状态监测维修，延长设备寿命达到降低设备维修费用，提高点检人员实效性。

1 高清冲击脉冲法是一种专业的轴承测试技术

1.1 高清冲击脉冲的核心指标HDm、HDc（如图1）

图1

HDi 轴承全寿命状态尺度起始状态值。

HDSV轴承全寿命状态尺度绝对冲击水平值。

HDm轴承全寿命状态尺度绝对冲击水平值扣除轴承全寿命状态尺度起始状态值。

HDn表面粗糙度引起的弱冲击脉冲值最大值。

HDc 表面缺陷引起的强冲击脉冲最大值。

HDm/HDc技术对轴承故障的评判（如图2）。

图2

HDm—低发生率，最大值；HDc—高发生率，1000次/秒。

轴承状态 = HDm-HDc。

标准冲击能量（HDn）：

正常状态，0≤HDn≤20dB，轴承工作良好

注意状态，20≤HDn≤35dB，轴承有初期损伤

正常状态，35≤HDn≤60dB，轴承有明显损伤

1.2 SPMHD高清冲击脉冲技术应用

SPMHD高清冲击脉冲技术专注滚动轴承的精确检测和诊断，排除无关振动信号干扰，轴承故障的预警期较其他监测方法可提高60～90天。

振动监测是设备状态监测最基础最重要的组成部分，能够监测振动量值的大小和引起振动的原因，如动平衡、松动、联轴器对中、共振等；也能通过共振解调（包络）技术对滚动轴承做诊断。但仅仅依靠振动传感器所做的共振解调（包络）对滚动轴承进行故障诊断是有一定误诊概率的。除了不能很准确的对轴承故障的严重程度、润滑状态做出判断之外，还经常会误诊、漏诊，这是由单纯振动传感器的技术特性和设备干扰信号影响等因素所决定了的。采用SPM的SPMHD冲击脉冲技术实现对滚动轴承中前期故障做出精确的诊断，如图3所示。

图3

SPM的滚动轴承监测技术得到全世界高度认可，像全球知名的ABB、SIEMENS、FLENDER、Ahlstrom、Atlas等数十家设备制造商，他们均采用SPM 的冲击脉冲轴承监测技术对其产品进行检测，并把冲击脉冲监测方法融入到了产品设计之中，出厂的产品中均安装有冲击脉冲测试适配器、冲击脉冲传感器或SPM 在线监测系统。

SPMHD高清冲击脉冲技术能够将期望获得的轴承信号从复杂的背景噪声中区分出来，经提取和增强，从而得到一个清晰的一览无余的轴承状态信息。采用SPMHD测量，可获得轴承状态值HDm/HDc、HD 时域波形（SPM Time Signal HD）和HD 频谱（SPM Spectrum HD）—用SPMHD 时域波形（SPM Time Signal HD）分析轴承故障根源，通过这样的时域信号，即使不知道轴承的型号，也能对轴承做出分析，因为轴承每个部件均有其各自不同的时域特征,如图4所示。

图4

也可以通过HD 频谱（SPM Spectrum HD）精确诊断轴承故障，如果我们知道轴承型号和转速，则可以通过冲击脉冲高清频谱（HD频谱）精确诊断轴承故障，高清的冲击脉冲频谱，一看便知是轴承的外圈故障。如下图5所示。

图5

高清冲击脉冲SPMHD技术也给出了超低转速的轴承监测问题，它突破了转速极限，能测量贯穿1～20000rpm 转速范围的轴承状态。解决了变速、超低转速时的监测难题。

案例：轴承内圈损伤轴承型号：22330，BPFO=6.18，BPFI=8.82，转速：9.8rpm

图6

由此可见，采用SPMHD 轴承监测技术，轴承的全寿命状态都将清晰地展现出来，包括：损伤程度、润滑、损伤部位等，让我们了如指掌，还能够实现轴承故障预警期平均能达3～6 个月以上。因此，SPMHD 技术是非常有效和可靠的，完全背得起“可靠性维修技术”的美名。

2 冲击脉冲诊断案例分析（一）

山东莱钢永锋钢铁有限公司高速线材18#锥箱2019年4月份出现报警信息，从频谱图上分析症状：

（1）冲击脉冲频谱中出现7222轴承轴承内环故障频率，且出现谐波及1X边带；

（2）冲击脉冲值达到28-32HDsv，达到报警值，频谱纵坐标已达到700HDesv，判断轴承故障已肉眼可见；

（3）时域波形中出现明显的“山”字型，出现了典型的轴承内环故障波形，判断为18#锥箱1轴7222轴承内环点蚀，建议检查（如图7）。

图7 冲击脉冲频谱

5月9日组织定修下线，减速机开箱拆解后确认轴承内环出现点蚀坑（如图8）。

图8 轴承内环点蚀

3 冲击脉冲诊断案例分析（二）

我厂5#减速机通过对检测数值趋势进行跟踪，通过幅值趋势数据变化，能够良好的反馈出设备运转状态（如表1所示）。

表1

6月 16 150 2.57 5月 8 50 1.38 4月 6 60 1.5 3月 6 16 1.4 2月 0 12 3.68 1月 -16 1.8 0.87

（1）2020年1月检测5#减速机一轴，冲击脉冲值-16、HDSV幅值1.8、振动值0.87mm/s，轴承运转状态非常良好，至5月份处于早期（如图9）。

图9 5月份冲击脉冲频谱图

（2）6月份开始冲击脉冲、HDsv幅值上升较为明显。

（3）9月份冲击脉冲值已达到18，快到20预警线，HDSV幅值已达到400，（如图10）达到检测预警线，浮现出隐患信号，轴承状态逐渐进入劣化趋势。

图10 9月份冲击脉冲频谱图

进入10月份冲击脉冲值达25，HDsv幅值上升到800（如图11），结合产线长停时间检修列入修复计划，对5#减速机下线解体，对减速进行状态维修检测验证，确认为轴承外环磨损（如图12）。

图11 10月冲击脉冲

图12 轴承外环磨损

4 结语

以上两起案例，通过冲击脉冲输入输出的信号处理，数据分析比对，比以往采用的振动分析方法要更早期发现轴承隐患，实现劣化趋势跟踪，且判断准确率大大提高。这正是现代设备点检管理至关重要的点检方式，实现时时采集数据分析，不仅可以提高点检实效性，提高隐患浮现准确率，也可使设备维保具有预见性。

我们也正是以此为基础，一是对设备点检方式进行优化，对点检人员设备点检周期从每天1次优化为每周1次离线检测，并根据监测系统报警状态，利用定修组织人员实施静态点检验证报警点设备运行状态，针对性的实施点检计划。二是设备劣化趋势跟踪让实施机器检测的点检人员了解其工作的目的，并让操作、生产、采购等部门理解和达成共识，通过观念改变，共同实现冶金机械设备精准监测维修。