朱 泉，陸德偉

（中國石油錦州石化公司電氣車間，遼寧錦州 121001）

0 引言

現(xiàn)代工廠里轉(zhuǎn)動設(shè)備的應用非常普遍，轉(zhuǎn)動設(shè)備大量使用軸承部件，滾動軸承作為機械設(shè)備的常用標準件，也是設(shè)備經(jīng)常損壞的部件。由于滾動軸承的失效造成設(shè)備運轉(zhuǎn)異常而不得不進行檢修，所以做好滾動軸承故障診斷在設(shè)備管理中的實際意義非常重要。故障的判斷與識別可以提前分析滾動軸承失效先兆，從而提前安排檢修，避免因為滾動軸承故障而造成的故障擴大，從而使檢修作業(yè)內(nèi)容擴大和增加難度。近20多年來，隨著振動分析技術(shù)在生產(chǎn)實際中的應用和發(fā)展，常見的滾動軸承故障通過振動分析基本可以準確診斷出來，例如剝落、點蝕、磨損間隙過大等故障。但是，低轉(zhuǎn)速設(shè)備滾動軸承的故障不容易診斷出來，特別是低速重載設(shè)備的滾動軸承故障診斷，是實際生產(chǎn)中的一個難題。

滾動軸承的突然失效，一般會造成機械設(shè)備的突發(fā)故障及惡劣后果，給生產(chǎn)和檢修造成很大麻煩。在長期的故障診斷工作中，對低轉(zhuǎn)速設(shè)備滾動軸承故障的診斷進行了一些探討與研究，逐步積累了一些診斷方法和經(jīng)驗。

1 低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障振動特性

由于轉(zhuǎn)速較慢，低轉(zhuǎn)速設(shè)備的故障一般不容易顯現(xiàn)出來，等到設(shè)備出現(xiàn)大的異常時，往往滾動軸承的故障已經(jīng)非常嚴重，而低轉(zhuǎn)速設(shè)備的滾動軸承故障又很少引起設(shè)備振動的顯著變化，特別是大部分企業(yè)都應用振動速度標準，故低轉(zhuǎn)速設(shè)備滾動軸承的故障振動分析診斷率很低。

在實際故障診斷工作中，發(fā)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速滾動軸承的故障在檢測中一般總振值基本正常，雖然有時候會有明顯的異音，隨著連續(xù)的運轉(zhuǎn)，設(shè)備總振值變化很小，但是在低轉(zhuǎn)速滾動軸承快要失效時，速度頻譜中常會出現(xiàn)高倍頻的雜亂譜峰，這時就需要引起注意。分析認為，此時的低轉(zhuǎn)速滾動軸承，其故障已經(jīng)發(fā)展到會影響設(shè)備運轉(zhuǎn)精度的程度了，會隨時出現(xiàn)斷裂、扭轉(zhuǎn)等嚴重的軸承故障。

2 低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障診斷方法

對滾動軸承同時采集振動速度和振動高頻加速度波形，并分別進行頻譜分析。由于低轉(zhuǎn)速設(shè)備轉(zhuǎn)速低，采集的振動參數(shù)能量較低，因此需要對低轉(zhuǎn)速設(shè)備采集的振動數(shù)據(jù)進行補償。在實際工作中，診斷轉(zhuǎn)速在電流工頻的設(shè)備應用最多，積累的經(jīng)驗也比較豐富，診斷的參數(shù)標準也很有效。因此，對于低轉(zhuǎn)速設(shè)備，首次提出速度補償分析方法和補償因子計算及應用方法，其中，補償因子§為3000 r/min與實際轉(zhuǎn)速的比值，即。振動加速度×補償因子，主要考慮速度能量的補償。如果設(shè)備比較重要，可以將補償因子調(diào)整為比值的1.5倍。這樣就可以把低轉(zhuǎn)速設(shè)備的振動參數(shù)補償?shù)礁咿D(zhuǎn)速等效參數(shù)進行故障分析與診斷，提高故障診斷的準確率。

3 低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障診斷要點

通過長期的摸索，總結(jié)出診斷低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障的要點：①振動總值基本沒有大的波動，建議以加速度參數(shù)值分析；②故障后期，振動頻譜高倍頻譜峰增多，并且譜形雜亂；③對振動參數(shù)值進行補償計算，按補償后的參數(shù)值進行振動分析或按照振動標準診斷，推薦的補償公式為A等效=§×A實測；④故障后期，可以作包絡(luò)分析，如果包絡(luò)譜峰出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障特征頻率或其倍頻，則可確認低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障，應盡快停機檢修。

4 一起低轉(zhuǎn)速滾動軸承故障診斷實例

某空分裝置有1臺氮壓機，電機轉(zhuǎn)速493 r/min，軸伸端軸承型號為NU321，自由端軸承型號為6320，反映電機有不規(guī)則異音。到現(xiàn)場采集振動數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)及圖形見圖1～圖8和表1～表3。

圖1 電機軸伸端時域波形

圖2 電機軸伸端速度頻譜

圖3 電機自由端時域波形

圖4 電機自由端速度頻譜

圖5 電機軸伸端加速度時域波形

通過采集的數(shù)據(jù)分析，該電機振動速度雖然比較大，但考慮負荷是活塞式壓縮機，振動參數(shù)也在正常范圍內(nèi)，而且該電機歷史振動數(shù)據(jù)一直也偏高，振動加速度最大值為10.5 m/s2，按照一般加速度標準也不超標。由于該設(shè)備轉(zhuǎn)速較低，采用速度補償?shù)姆椒?，其補償參數(shù)：。因此判定，該電機等效振動加速度超標，懷疑電機滾動軸承存在問題。

圖6 電機軸伸端加速度頻譜

圖7 電機自由端加速度波形

圖8 電機自由端加速度頻譜

表1 電機軸伸端和自由端相關(guān)時域參數(shù)

表2 電機軸伸端和自由端譜峰分布

表3 滾動軸承特征頻率

圖9 電機軸伸端和自由端的加速度包絡(luò)解調(diào)圖

對加速度譜進行包絡(luò)解調(diào)，發(fā)現(xiàn)軸伸端有自由端軸承外圈特征頻率，自由端出現(xiàn)軸承外圈2倍特征頻率，結(jié)合自由端振動加速度較大，診斷該電機自由端滾動軸承存在故障，決定盡快進行檢修（圖9）。檢修發(fā)現(xiàn)，該電機自由端滾動軸承保持架破碎（圖10）。由于診斷準確及時，沒有造成大的設(shè)備故障，減少了檢修成本。

圖10 滾動軸承保持架破碎

5 結(jié)束語

通過低轉(zhuǎn)速設(shè)備滾動軸承診斷實例，發(fā)現(xiàn)采用速度補償參數(shù)診斷是準確、有效的。但同時發(fā)現(xiàn)，包絡(luò)解調(diào)在保持架損壞如此嚴重情況下，竟然沒有解調(diào)到保持架特征頻率。由此得到提示，在日常進行低轉(zhuǎn)速設(shè)備滾動軸承故障診斷中，應主要以補償參數(shù)進行故障判斷，將包絡(luò)解調(diào)作為輔助手段。另外，此診斷方法也適用于低轉(zhuǎn)速設(shè)備齒輪故障的診斷。