莫利輝 喬 鵬

〔亞?wèn)|石化（上海）有限公司 上?！?/p>

一、概述

滾動(dòng)軸承是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備重要組成之一，它的運(yùn)行狀況往往關(guān)系到轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備是否能穩(wěn)定運(yùn)行。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的日常維保項(xiàng)目中，確認(rèn)軸承運(yùn)行狀況是必不可少的。通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)可以有效監(jiān)控滾動(dòng)軸承運(yùn)行狀況，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，確保裝置穩(wěn)定生產(chǎn)。

亞?wèn)|石化（上海）有限公司從2006年開(kāi)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)工作，目前對(duì)裝置內(nèi)大部分轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備都有定期監(jiān)控，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在裝置中所處的重要性，制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃，定期采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，并加以分析，確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀況，根據(jù)故障的發(fā)展趨勢(shì)提前準(zhǔn)備檢修計(jì)劃。

二、滾動(dòng)軸承故障診斷分析

1.滾動(dòng)軸承故障特征頻率

滾動(dòng)軸承由軸承外圈、軸承內(nèi)圈、保持架和滾動(dòng)體組成。當(dāng)軸承有一個(gè)或幾個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)，頻譜中會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的特征頻率，即軸承故障特征頻率。這些頻率通常不為轉(zhuǎn)速頻率的整數(shù)倍，往往是非同步頻率。

一個(gè)滾動(dòng)軸承有4個(gè)故障頻率：外圈故障頻率BPO、內(nèi)圈故障頻率BPI、滾動(dòng)體故障頻率BSF、保持架故障頻率FTF。目前大部分的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析軟件均有各大廠(chǎng)商常規(guī)型號(hào)軸承的故障頻率數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.滾動(dòng)軸承故障分析

圖1 第一階段（初期故障）

圖2 第二階段（中期故障）

圖3 第三階段（嚴(yán)重故障）

圖4 第四階段（軸承失效）

在滾動(dòng)軸承出現(xiàn)早期故障時(shí)，僅從振動(dòng)值無(wú)法提前做出判斷，通常在加速度包絡(luò)譜中更容易發(fā)現(xiàn)軸承的初期故障。滾動(dòng)軸承的初期故障往往在高頻區(qū)域會(huì)出現(xiàn)故障信號(hào)，而加速度包絡(luò)譜通過(guò)使用高通濾波器過(guò)濾低頻信號(hào)干擾，將高頻信號(hào)放大，更容易發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)。理論上運(yùn)用加速度包絡(luò)譜判斷軸承故障，共分四個(gè)階段。

圖5 加速度包絡(luò)譜分析（10月12日）

（1）滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障，譜中出現(xiàn)故障頻率，此時(shí)幅值較?。▓D1）。

（2）故障開(kāi)始發(fā)展，故障頻率幅值上升，但現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)值并未發(fā)生明顯變化。若為滾動(dòng)軸承內(nèi)圈故障，則會(huì)在工作頻率附近出現(xiàn)1倍轉(zhuǎn)速頻率的邊帶；若為滾動(dòng)體故障，則會(huì)出現(xiàn)1/2諧頻，并伴有保持架故障頻率的邊帶（圖2）。

（3）故障變得嚴(yán)重，故障頻率幅值明顯上升，邊帶或1/2諧頻更為明顯。此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)值將會(huì)呈上升趨勢(shì)，加速度包絡(luò)譜中故障頻率幅值將超過(guò)背景噪聲20 dB，應(yīng)該盡快準(zhǔn)備軸承備件，制定維修計(jì)劃更換軸承（圖3）。

（4）噪聲水平上升接近波峰，此時(shí)預(yù)示著軸承即將完全失效（圖4）。

三、滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)例

2013年10月12日監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)G1-507B泵驅(qū)動(dòng)端軸承出現(xiàn)故障頻率，該泵相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1，測(cè)量的振動(dòng)值見(jiàn)表2。

表1 G1-507B相關(guān)參數(shù)

9月12日例行檢查加速度包絡(luò)譜中無(wú)異常頻率出現(xiàn)；10月12日發(fā)現(xiàn)軸承滾動(dòng)體故障頻率BSF和保持架故障頻率FTF，幅值均比較低（圖5）；10月14日滾動(dòng)體故障頻率BSF幅值有明顯上升，且在滾動(dòng)體故障頻率附近出現(xiàn)頻寬為1FTF的邊帶（圖6），此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)值并未發(fā)生變化；11月7日現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)呈上升趨勢(shì)，加速度包絡(luò)譜中各幅值上升，并出現(xiàn)滾珠故障頻率及1/2諧頻及內(nèi)圈故障頻率BPI（圖7）；12月2日現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)明顯變大，加速度包絡(luò)譜中各幅值明顯上升，軸承內(nèi)圈故障頻率BPI幅值上升最為明顯，且出現(xiàn)2倍BPI，判斷軸承內(nèi)圈出現(xiàn)明顯故障，建議停泵維修（圖 8）。

經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端軸承7315BECBJ滾珠和內(nèi)圈有磨損，且在內(nèi)圈上發(fā)現(xiàn)一處明顯缺陷，與分析結(jié)果一致。12月4日維修更換新軸承后上線(xiàn)測(cè)試，加速度包絡(luò)譜恢復(fù)正常，泵運(yùn)行正常。

表2 測(cè)量振動(dòng)值 mm/s

圖6 加速度包絡(luò)譜分析（10月14日）

圖7 加速度包絡(luò)譜分析（11月7日）

圖8 加速度包絡(luò)譜分析（12月2日）

四、總結(jié)

通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸承出現(xiàn)的早期故障進(jìn)行跟蹤、分析，并判斷其發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)故障的趨勢(shì)及時(shí)安排有針對(duì)性的檢修計(jì)劃，可大幅降低裝置的檢修成本。