苏文华
摘要用振动尖峰能量（gSE）法诊断高温风机的轴承故障，分析风机1×转速频率的振动幅值与其相位之间的关系，采用现场动平衡技术，消除引起设备异常振易的根源。
关键词窑尾风机振动尖峰能量（gSE）现场动平衡
中图分类号TQ051文献标识码B
振动尖峰能量（gSE）是美国ENTEK-IRD公司的技术，最初是为了检测有缺陷的滚动轴承发出的信号而研究开发成功的。它利用高通滤波滤掉常规机械振动故障（不对中、不平衡、松动等）频率，只检测高频振动，此频率范围内的滚动轴承缺陷脉冲能量，激起机器零部件或结构或振动加速度计安装固定共振步频率，作为载频调制轴承故障频率，利用峰峰检波检测并保持高频脉冲峰值，用衰减时间常数确定gSE频谱的最高频率fmax，这样既保持了故障的严重程度，又突出了故障频率基频及其谐波频率。它与普通振动加速度测量的差别在于gSE只检测高频振动并保持高频振动的峰值幅值。与传统的包络法相比，它对冲击等故障更灵敏，能保持其真实的冲击峰值。另外，使用振动尖峰能量（gSE）的最大优点是它可以区分真正有故障的轴承，因为高频包络信号通常不能远距离传递。
窑尾高温风机是熟料烧成系统中的重要设备，风机的结构型式如图1。若该风机出现停机故障进行大修，那么，整个熟料烧成系统将长时间停机，导致水泥产量减少，从而影响公司的效益。2006年1月15日，定期检测该风机时，风机的水平方向振动较大。其中固定端轴承座水平方向的振动速度有效值RMS=13.02mm/s，已大大超出危险报警值（RMS=7.1mm/s为危险报警值）。分析其固定端轴承座及自由端轴承座水平方向的速度频谱图（图2、图3），风机的振动主要以转子的1X振速频率为主，没有任何的轴承故障频率；但是，在分析其振动尖峰能量谱时发现，固定端轴承座水平方向的振动尖峰能量谱图4中，没有突出的轴承故障频率，而自由端轴承座水平方向的振动尖峰能量谱图5中却明显可以看到：(1)存在轴承内环故障频率（BPIR）及其大量谐频。(2)在轴承内环故障频率(BPIR)及其谐；处存在明显的1X转速频率边带。这充分说明该风机自由端轴承存在内环故障。
为了避免机器损坏进一步恶化，当日下午，拆开自由端轴承应检查，发现轴承的内环开裂、锁母卡片损坏，这与上过的诊断相吻合。
更换轴承后，原来自由端轴承座的轴承内环故障已消除（图6），风机的振动略有下降，但总的振动幅值仍然较大，其中固定端轴承座水平方向3H的振动速度有效值RMS=9.5mm/s，仍然超出危险报警值。频谱分析主要仍以风机的1X转速频率为主（图7），怀疑是风机转子动平衡出现问题，于是测量分析其1X转速频率的振动幅值及其相位关系，表1为测量的数据。
表1
从表中的数据可以看到，风机水平方向的振动较大，通过相位分析：固定端轴承座水平（3H）与垂直（3V）方向之间相位差89°（约为90°），自由端轴承座水平（5H）与垂直（5V）方向之间相位差96.1°（约为90°），这表明风机转子存在不平衡现象，且以力不平衡为主，于是用美国恩泰克数采器（DP1500）内置的动平衡软件对该风机进行现场动平衡调校。
动平衡完成后，开机测量，风机振动大大下降。固定端轴承座水平方向的振动有效值RMS=1.65mm/s，在理想安全的运行区域。在图8的振动幅值趋势图可以看到，振动明显减小，故障已消除。