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1 前言
近年來(lái)立磨、輥壓機(jī)、筒輥磨等粉磨設(shè)備的出現(xiàn)和改進(jìn)推動(dòng)了水泥工業(yè)節(jié)能粉磨設(shè)備和工藝的快速發(fā)展。新型的粉磨工藝大幅度提高了粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量 降低了系統(tǒng)電耗。粉磨設(shè)備的安全、平穩(wěn)、可靠、無(wú)故障地運(yùn)行是現(xiàn)代水泥廠提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵條件。這些設(shè)備都具有大型、低速、重載、粉磨壓力大等特點(diǎn)，工作環(huán)境比較惡劣，還承受著嚴(yán)重的沖擊負(fù)荷，物料的有關(guān)物理特性、生產(chǎn)工藝參數(shù)變化等對(duì)設(shè)備工況的影響較大，這些因素都會(huì)造成設(shè)備故障率上升。
現(xiàn)代水泥廠已廣泛采用分散控制、集中管理的集散型控制系統(tǒng)ＤＣＳ，獲取生產(chǎn)過(guò)程的工藝、設(shè)備參數(shù)，判斷過(guò)程工況，據(jù)此實(shí)施適當(dāng)?shù)牟僮骺刂疲ＷC生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量。其中涉及粉磨設(shè)備的監(jiān)測(cè)位置和參數(shù)隨設(shè)備類型不同略有差異，但不外乎電機(jī)電流、設(shè)備振動(dòng)、軸承和潤(rùn)滑油溫度等。如對(duì)于立磨，主要有減速機(jī)輸入軸座或機(jī)座上振動(dòng)，以及高、低壓潤(rùn)滑回路的油溫油壓，減速機(jī)箱底油位，磨輥壓力、軸承溫度等；輥壓機(jī)主要有主機(jī)架振動(dòng)，主軸承溫度，減速器油溫油位，液壓缸壓力等。但是，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)參數(shù)并不能有效預(yù)知減速機(jī)、主軸中齒輪、軸承的磨損或斷裂發(fā)生以及損傷程度。
2 監(jiān)測(cè)溫度和振動(dòng)參數(shù)的不足
現(xiàn)有檢測(cè)軸承溫度主要是為監(jiān)測(cè)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)和元件的損傷。但導(dǎo)致軸承溫升的原因很多，如軸承精度低、主軸彎曲或箱體孔不同心、裝配質(zhì)量低、潤(rùn)滑不良、軸承內(nèi)外殼跑圈、軸承損壞等。實(shí)踐表明，在軸承潤(rùn)滑良好時(shí)，除非軸承被拉垮，一般來(lái)說(shuō)元件發(fā)生明顯磨損或初始斷裂，軸承溫升并不顯著。另外，粉磨設(shè)備某些軸承的溫度還難以檢測(cè)，如立磨行星減速機(jī)中行星輪軸承溫度。
檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)是監(jiān)測(cè)軸承和齒輪故障最有效的方法，有關(guān)技術(shù)已相當(dāng)成熟，并得到成功運(yùn)用。但對(duì)于粉磨設(shè)備，正常工況下高壓粉碎物料產(chǎn)生較強(qiáng)的連續(xù)振動(dòng)沖擊信號(hào)，足以淹沒(méi)故障軸承和齒輪的振動(dòng)特征信號(hào)。何況如立磨行星減速機(jī)中，軸承和齒輪安裝于堅(jiān)固圓柱形箱體內(nèi)，上部是緊湊浮動(dòng)的行星傳動(dòng)輪系，從外部難以檢測(cè)到有意義的故障振動(dòng)信號(hào)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境決定了安裝振動(dòng)傳感器是極其困難的，傳感器能否可靠工作，還需要在減速機(jī)設(shè)計(jì)階段加以認(rèn)真考慮。所以，在粉磨設(shè)備中很少用振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和診斷軸承和齒輪故障?，F(xiàn)有在減速機(jī)輸入軸座或主機(jī)機(jī)座上量測(cè)振動(dòng)速度或位移值，并與主機(jī)電機(jī)聯(lián)鎖是為了防止運(yùn)行中發(fā)生強(qiáng)振動(dòng)對(duì)主機(jī)及關(guān)鍵零部件造成損害。實(shí)際上，設(shè)備維護(hù)人員對(duì)于主機(jī)關(guān)鍵部件，如立磨減速機(jī)、輥壓機(jī)主軸軸承的運(yùn)行狀況，常常感到?jīng)]有把握。這對(duì)于防止突發(fā)事故，保障設(shè)備安全、減少停機(jī)時(shí)間，防止停產(chǎn)損失、提高設(shè)備可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、優(yōu)化維修決策，合理安排維修等都是不利的。
3 積極采用油液分析技術(shù)
潤(rùn)滑系統(tǒng)是粉磨設(shè)備的重要組成部分，如減速機(jī)、主軸承、磨輥軸承潤(rùn)滑油回路等。顯然，可以采用油液分析技術(shù)（如鐵譜分析）彌補(bǔ)溫度、振動(dòng)參數(shù)在監(jiān)測(cè)以上關(guān)鍵部件磨損、疲勞破壞方面的不足。所謂油液分析，是指通過(guò)對(duì)從運(yùn)行設(shè)備中所取得的有代表性的潤(rùn)滑油樣的檢測(cè)和分析，獲得有關(guān)設(shè)備在用潤(rùn)滑油性能指標(biāo)變化、油中磨損產(chǎn)物、污染和變質(zhì)產(chǎn)物的宏觀或微觀物態(tài)特征信息，并由此評(píng)判設(shè)備潤(rùn)滑與磨損狀況或診斷相關(guān)故障的技術(shù)過(guò)程。油液分析主要包括對(duì)潤(rùn)滑油狀況?穴性質(zhì)?雪的分析和對(duì)油中磨損顆粒的分析。
設(shè)備中的潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中，受設(shè)備工況變化的影響和環(huán)境因素的作用，在組成、結(jié)構(gòu)和性能上也在發(fā)生著一系列的變化。研究表明，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的高溫作用、相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面?穴如齒輪?雪對(duì)潤(rùn)滑油存在的高剪切作用等，均可導(dǎo)致潤(rùn)滑油發(fā)生氧化變質(zhì)并產(chǎn)生相應(yīng)的變質(zhì)產(chǎn)物。在用潤(rùn)滑油所發(fā)生的氧化，非但使其保持固有特性潤(rùn)滑油膜的能力下降，而且隨著氧化變質(zhì)產(chǎn)物的增多，油品的粘度發(fā)生顯著變化，最終使摩擦副的潤(rùn)滑狀況惡化，機(jī)件發(fā)生損傷的幾率大大增加；而來(lái)自環(huán)境或冷卻系統(tǒng)泄漏的水分混入潤(rùn)滑油中的含量達(dá)到一定程度時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)產(chǎn)生乳化，從而失去原有的潤(rùn)滑效能。油品中的其它一些污染物，如：塵埃、砂粒、金屬顆粒、油泥、纖維以及一些有害氣體等的出現(xiàn)，也會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生惡劣影響，或直接介入摩擦表面引起磨粒磨損，或阻塞油路使摩擦副的潤(rùn)滑缺油，或引起油品性能改變影響摩擦副正常潤(rùn)滑，或?qū)е掠推钒l(fā)生化學(xué)變化而嚴(yán)重變質(zhì)。顯然，對(duì)油品性能及其污染物形態(tài)和數(shù)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)于及時(shí)掌握設(shè)備中惡劣工況的出現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)相關(guān)子系統(tǒng)出現(xiàn)的泄漏故障以及潤(rùn)滑效能的可能變化，及早排除可能的故障隱患有著十分重要的意義。
在另一方面，在用潤(rùn)滑油還是機(jī)械中關(guān)鍵摩擦副磨損產(chǎn)物的主要載體。在機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，摩擦副磨損所產(chǎn)生的微粒會(huì)隨之大量地進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)，這些微粒在油液中循環(huán)。通過(guò)在設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)油路中采集有代表性的油樣，將其中的磨損微粒分離出來(lái)加以分析，能夠找到有關(guān)機(jī)械設(shè)備潛在的或正在發(fā)生的失效與故障的十分重要的信息。已有的研究證實(shí)，處于不同磨損時(shí)期磨合磨損期、正常磨損期、異常磨損期的機(jī)器所產(chǎn)生的磨損微粒在形態(tài)特征上存在著較顯著的區(qū)別；不同磨損機(jī)理?穴粘著磨損、磨料磨損、表面接觸疲勞磨損、腐蝕磨損等?雪作用下所產(chǎn)生的磨損微粒特征?穴形狀、尺寸、表面形貌、數(shù)量、分布等也存在著較大差異；不同運(yùn)動(dòng)形式和不同材質(zhì)的摩擦元件所產(chǎn)生的磨損微粒在形態(tài)特征和材料組成上也有著顯著的不同。因此，通過(guò)對(duì)磨損微粒形態(tài)?穴包括宏觀與微觀上的?雪、數(shù)量、尺寸分布和成分等特征的分析，能夠查明機(jī)器潤(rùn)滑與磨損故障的模式、程度及機(jī)器所處的狀態(tài)，確定故障發(fā)生的原因，從而為進(jìn)一步的設(shè)備維修決策提供依據(jù)。由于潤(rùn)滑油樣的采集可以在不停機(jī)、不解體的情況下較為方便地進(jìn)行，對(duì)油液中磨損微粒的分析可在機(jī)器運(yùn)行的同時(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)施。實(shí)踐證明，只要方法得當(dāng)，油液中磨損微粒的分析能夠在故障發(fā)生的早期便發(fā)現(xiàn)潛在的或正在出現(xiàn)的問(wèn)題，這對(duì)于設(shè)備預(yù)防性維修具有特殊的意義。不言而喻，將設(shè)備在用潤(rùn)滑油的品質(zhì)、污染指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與油中磨損微粒的分析有機(jī)結(jié)合，形成在一定程度上互為因果的設(shè)備摩擦學(xué)狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系，對(duì)于提高實(shí)際設(shè)備故障的預(yù)警水平、制定更為科學(xué)的換油周期和設(shè)備維修計(jì)劃意義重大。有關(guān)油液分析的內(nèi)容和方法（如常規(guī)理化指標(biāo)、鐵譜和光譜分析），取樣頻率、方法及規(guī)則等可參見(jiàn)有關(guān)書(shū)籍文獻(xiàn)。
現(xiàn)代水泥生產(chǎn)企業(yè)在采用油液分析作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷過(guò)程中，可先與高等院校、專業(yè)油品檢測(cè)機(jī)構(gòu)合作，從送油樣檢測(cè)分析、培訓(xùn)專門(mén)人員積累經(jīng)驗(yàn)入手，到購(gòu)置必備儀器開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。要做到定機(jī)組、定周期、定儀器、定人員地進(jìn)行，堅(jiān)持不懈才能取得良好效果。
4 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于現(xiàn)代水泥粉磨設(shè)備，油液監(jiān)測(cè)、鐵譜分析與診斷技術(shù)有其不可取代的地位和優(yōu)勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像分析技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)用于油液監(jiān)測(cè)和磨粒自動(dòng)識(shí)別，克服了其在應(yīng)用時(shí)依賴于人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的因素，為水泥企業(yè)運(yùn)用該技術(shù)，提高設(shè)備管理水平奠定了基礎(chǔ)。
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