莫利輝 喬 鵬

〔亞東石化（上海）有限公司 上?！?/p>

一、概述

滾動軸承是轉動設備重要組成之一，它的運行狀況往往關系到轉動設備是否能穩(wěn)定運行。因此，轉動設備的日常維保項目中，確認軸承運行狀況是必不可少的。通過狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術可以有效監(jiān)控滾動軸承運行狀況，提高設備運行可靠性，確保裝置穩(wěn)定生產。

亞東石化（上海）有限公司從2006年開展狀態(tài)監(jiān)測工作，目前對裝置內大部分轉動設備都有定期監(jiān)控，根據(jù)轉動設備在裝置中所處的重要性，制定監(jiān)測計劃，定期采集振動數(shù)據(jù)，并加以分析，確認轉動設備運行狀況，根據(jù)故障的發(fā)展趨勢提前準備檢修計劃。

二、滾動軸承故障診斷分析

1.滾動軸承故障特征頻率

滾動軸承由軸承外圈、軸承內圈、保持架和滾動體組成。當軸承有一個或幾個部件出現(xiàn)故障時，頻譜中會出現(xiàn)對應的特征頻率，即軸承故障特征頻率。這些頻率通常不為轉速頻率的整數(shù)倍，往往是非同步頻率。

一個滾動軸承有4個故障頻率：外圈故障頻率BPO、內圈故障頻率BPI、滾動體故障頻率BSF、保持架故障頻率FTF。目前大部分的狀態(tài)監(jiān)測分析軟件均有各大廠商常規(guī)型號軸承的故障頻率數(shù)據(jù)庫。

2.滾動軸承故障分析

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（嚴重故障）

圖4 第四階段（軸承失效）

在滾動軸承出現(xiàn)早期故障時，僅從振動值無法提前做出判斷，通常在加速度包絡譜中更容易發(fā)現(xiàn)軸承的初期故障。滾動軸承的初期故障往往在高頻區(qū)域會出現(xiàn)故障信號，而加速度包絡譜通過使用高通濾波器過濾低頻信號干擾，將高頻信號放大，更容易發(fā)現(xiàn)滾動軸承的故障信號。理論上運用加速度包絡譜判斷軸承故障，共分四個階段。

圖5 加速度包絡譜分析（10月12日）

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

（2）故障開始發(fā)展，故障頻率幅值上升，但現(xiàn)場振動值并未發(fā)生明顯變化。若為滾動軸承內圈故障，則會在工作頻率附近出現(xiàn)1倍轉速頻率的邊帶；若為滾動體故障，則會出現(xiàn)1/2諧頻，并伴有保持架故障頻率的邊帶（圖2）。

（3）故障變得嚴重，故障頻率幅值明顯上升，邊帶或1/2諧頻更為明顯。此時現(xiàn)場振動值將會呈上升趨勢，加速度包絡譜中故障頻率幅值將超過背景噪聲20 dB，應該盡快準備軸承備件，制定維修計劃更換軸承（圖3）。

（4）噪聲水平上升接近波峰，此時預示著軸承即將完全失效（圖4）。

三、滾動軸承故障診斷實例

2013年10月12日監(jiān)測發(fā)現(xiàn)G1-507B泵驅動端軸承出現(xiàn)故障頻率，該泵相關參數(shù)見表1，測量的振動值見表2。

表1 G1-507B相關參數(shù)

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

經解體檢查，發(fā)現(xiàn)驅動端軸承7315BECBJ滾珠和內圈有磨損，且在內圈上發(fā)現(xiàn)一處明顯缺陷，與分析結果一致。12月4日維修更換新軸承后上線測試，加速度包絡譜恢復正常，泵運行正常。

表2 測量振動值 mm/s

圖6 加速度包絡譜分析（10月14日）

圖7 加速度包絡譜分析（11月7日）

圖8 加速度包絡譜分析（12月2日）

四、總結

通過狀態(tài)監(jiān)測技術，對轉動設備軸承出現(xiàn)的早期故障進行跟蹤、分析，并判斷其發(fā)展趨勢，根據(jù)故障的趨勢及時安排有針對性的檢修計劃，可大幅降低裝置的檢修成本。