摘要：滾動(dòng)軸承在設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛，它應(yīng)用于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備重要部位，其狀態(tài)好壞直接關(guān)系到旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此，實(shí)際生產(chǎn)中作好滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是搞好設(shè)備維修與管理的重要環(huán)節(jié)。我公司2500KW風(fēng)機(jī)房是井下通風(fēng)系統(tǒng)的主扇風(fēng)機(jī)房，現(xiàn)有兩臺(tái)2500KW離心式通風(fēng)機(jī)，它關(guān)系著全礦井下安全通風(fēng)。運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)一旦出現(xiàn)事故，直接影響井下作業(yè)人員的人身安全，所以必須加強(qiáng)主扇風(fēng)機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)的管理，確保安全運(yùn)轉(zhuǎn)。2500KW風(fēng)機(jī)主要的易損件就是滾動(dòng)軸承，我公司選用軸承型號(hào)為22340CA/W33國(guó)產(chǎn)軸承。因此我們對(duì)風(fēng)機(jī)主軸的滾動(dòng)軸承非常關(guān)注，并在日常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)軸承溫升，故障診斷以及振動(dòng)分析都做了詳細(xì)的記錄，我們經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐與摸索，積累了一些滾動(dòng)軸承實(shí)際故障診斷和分析。

關(guān)鍵詞 滾動(dòng)軸承；故障診斷；振動(dòng)分析

1.滾動(dòng)軸承故障診斷的方式

對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的方法是利用頻譜分析對(duì)其滾動(dòng)軸承進(jìn)行振動(dòng)分析。實(shí)際中需注意選擇測(cè)點(diǎn)的位置和采集方法。要想真實(shí)準(zhǔn)確反映滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)，必須注意采集的信號(hào)準(zhǔn)確真實(shí)，因此要在離軸承最近的地方安排測(cè)點(diǎn)，我們?cè)?500KW風(fēng)機(jī)軸承瓦坐的垂直和水平方向分別安放軸承振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)；另外必須注意對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行多次采集和分析，綜合進(jìn)行比較。才能得到準(zhǔn)確結(jié)論。

2.滾動(dòng)軸承正常運(yùn)行的特點(diǎn)與實(shí)用診斷

我們?cè)?500KW風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，滾動(dòng)軸承在其使用過程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的規(guī)律性，并且重復(fù)性非常好。新安裝的軸承在開始使用時(shí)，振動(dòng)和噪聲均比較小，但頻譜有些散亂，幅值都較小，可能是由于制造過程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。

運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，振動(dòng)和噪聲維持一定水平，頻譜非常單一，僅出現(xiàn)一、二倍頻。（一倍頻即與轉(zhuǎn)速相同的頻率，也稱基頻或同頻）極少出現(xiàn)三倍工頻以上頻譜，此時(shí)軸承狀態(tài)非常穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn)定工作期。

繼續(xù)運(yùn)行后進(jìn)入使用后期，軸承振動(dòng)和噪聲開始增大，有時(shí)出現(xiàn)異音，但振動(dòng)增大的變化較緩慢，此時(shí)，軸承峭度值開始突然達(dá)到一定數(shù)值（峭度作為時(shí)域分析中常用的指標(biāo)，主要用來衡量振動(dòng)信號(hào)的振幅偏離正態(tài)分布的程度，它與軸承轉(zhuǎn)速、尺寸、載荷等無關(guān)，所以作為一個(gè)無量綱指標(biāo)，用來度量機(jī)械故障的程度，能夠很好地確定出共振頻率所在的頻段，有利于提取出沖擊成分）。我們認(rèn)為，此時(shí)軸承即表現(xiàn)為初期故障。這時(shí)，就要求對(duì)該軸承進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，密切注意其變化。此后，軸承峭度值又開始快速下降，并接近正常值，而振動(dòng)和噪聲開始顯著增大，其增大幅度開始加快，當(dāng)振動(dòng)超過振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（如ISO2372標(biāo)準(zhǔn)，即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的設(shè)備振動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)），其軸承峭度值也開始快速增大，當(dāng)既超過振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，而峭度值也超過正常值（可用峭度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)，我們認(rèn)為軸承已進(jìn)入晚期故障，需及時(shí)檢修設(shè)備，更換滾動(dòng)軸承。

軸承表現(xiàn)出晚期故障特征到出現(xiàn)嚴(yán)重故障（一般為軸承損壞如抱軸、燒傷、沙架散裂、滾道、珠粒磨損等）時(shí)間大都不超過五至七天，此時(shí)，我們就會(huì)立即安排倒備用風(fēng)車，然后對(duì)其進(jìn)行檢修。

3.使用中的滾動(dòng)軸承快速診斷

我們?cè)趯?shí)際狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，往往只需判斷滾動(dòng)軸承好壞，能用多長(zhǎng)時(shí)間，而精密分析及診斷中診斷軸承某個(gè)部位故障往往實(shí)用性不大。實(shí)際中精密診斷由于受工況等因素影響，時(shí)常找不出滾動(dòng)軸承對(duì)應(yīng)的特征頻率。雖然近幾年發(fā)展的小波分析（小波（Wavelet）這一術(shù)語(yǔ)，顧名思義，“小波”就是小的波形。所謂“小”是指它具有衰減性；而稱之為“波”則是指它的波動(dòng)性，其振幅正負(fù)相間的震蕩形式。與Fourier變換相比，小波變換是時(shí)間（空間）頻率的局部化分析，它通過伸縮平移運(yùn)算對(duì)信號(hào)（函數(shù)）逐步進(jìn)行多尺度細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，能自動(dòng)適應(yīng)時(shí)頻信號(hào)分析的要求，從而可聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)，解決了Fourier變換的困難問題，成為繼Fourier變換（傅里葉變換）以來在科學(xué)方法上的重大突破。有人把小波變換稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”。）與快速共振解調(diào)分析技術(shù)（共振解調(diào)技術(shù)，是振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和延伸。它從振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)分離并發(fā)展起來，在發(fā)展中融入聲學(xué)、聲發(fā)射、應(yīng)變、應(yīng)力檢測(cè)而拓寬了其對(duì)于工業(yè)故障診斷的服務(wù)領(lǐng)域。）比較準(zhǔn)確，但所需設(shè)備投入較大，還需進(jìn)行較多分析，一般較少應(yīng)用。我們?cè)趯?shí)用診斷上采取有量綱參數(shù)與無量綱參數(shù)結(jié)合判斷進(jìn)行軸承快速故障診斷，即采用頻譜分析中頻率振動(dòng)速度，結(jié)合軸承峭度值進(jìn)行綜合診斷。當(dāng)兩個(gè)條件均超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們判斷軸承存在故障。

另外，當(dāng)監(jiān)測(cè)到滾動(dòng)軸承低頻振動(dòng)非常大的時(shí)候，排除風(fēng)機(jī)機(jī)組不對(duì)中、不平衡、結(jié)構(gòu)松動(dòng)、基礎(chǔ)共振結(jié)構(gòu)性因素后，即使無滾動(dòng)軸承特征頻率，此時(shí)，我們也判斷滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行檢修。

4.使用中的滾動(dòng)軸承頻譜分析與診斷

現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集器使用已比較普遍。唐山礦業(yè)分公司2500KW風(fēng)機(jī)軸承數(shù)據(jù)采集也已經(jīng)有近7年，我們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間的實(shí)用中對(duì)滾動(dòng)軸承也有總結(jié)。對(duì)于振動(dòng)不大，軸承峭度不大，頻譜復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)，在現(xiàn)場(chǎng)難以判斷有無故障情況時(shí)，我們將振動(dòng)信號(hào)采集回來，傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行精密分析。此時(shí)，先進(jìn)行常規(guī)分析，檢查振動(dòng)速度頻譜和軸承峭度是否接近標(biāo)準(zhǔn)，而后用功率譜考察振動(dòng)能量是否超標(biāo)，若功率譜不大，觀察頻譜中各種頻率成份。若譜線對(duì)應(yīng)頻率工頻整倍，則應(yīng)著重查找風(fēng)機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)方面的故障；若為工頻分?jǐn)?shù)倍，出現(xiàn)較多小數(shù)位頻率，此時(shí)要著重查找軸承特征頻率，若有，則軸承存在故障，若無，排除其它部件故障后需引起警惕，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。一旦出現(xiàn)軸承特征頻率或接近軸承特征頻率頻譜，則應(yīng)判斷軸承存在故障，而后根據(jù)幅值大小，作趨勢(shì)分析或安排檢修。

5.結(jié)語(yǔ)

總之，采用頻譜分析中頻率振動(dòng)速度，結(jié)合軸承峭度值進(jìn)行綜合診斷這種判斷方法經(jīng)過多年的實(shí)踐，證明對(duì)滾動(dòng)軸承的故障診斷是非常實(shí)用的，判斷快速、準(zhǔn)確，準(zhǔn)確率超過90%。診斷出來的軸承基本上均處于后期故障階段，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明才.《小波分析及其應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社

[2]楊國(guó)安.《滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)用技術(shù)》.中國(guó)石化出版社

作者簡(jiǎn)介：

王仕龍，39歲，開灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司機(jī)電工程師。