賈智年，杜向華

(1.92601部隊(duì),廣東 湛江 524009;2.婁底瀟湘職業(yè)學(xué)院,湖南 婁底 417000)

在對(duì)船用設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷時(shí)，常常將設(shè)備按照運(yùn)轉(zhuǎn)方式分為回轉(zhuǎn)設(shè)備和往復(fù)設(shè)備2大類，它們的振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和故障診斷方法明顯不同[1]。回轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)信號(hào)頻譜簡(jiǎn)單，不同故障時(shí)頻譜相差明顯，多數(shù)情況下對(duì)振動(dòng)速度的頻譜和時(shí)間信號(hào)進(jìn)行分析可以準(zhǔn)確判斷故障[2-3]。在對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，我們不能僅判斷一臺(tái)設(shè)備是否發(fā)生故障，而是根據(jù)我們監(jiān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)參數(shù)，多方位判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，盡可能準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，判斷故障發(fā)生的具體部位以及發(fā)生故障的原因。這樣對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)，可以更高效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行修理，以及在平時(shí)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)對(duì)常發(fā)生故障的部位給予更多的關(guān)注。振動(dòng)在機(jī)械設(shè)備中普遍存在，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，振動(dòng)幅值會(huì)隨之變化，對(duì)采集到的異常振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)而查出故障原因及部位，是振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的基本任務(wù)[4]。

1 信號(hào)采集與分析

某船消防泵是立式安裝的電動(dòng)葉輪泵，額定功率20 kW，額定轉(zhuǎn)速2 950 r/min。對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，該泵泵端軸承處振動(dòng)烈度超標(biāo)，軸承脈沖值偏大。通頻振動(dòng)烈度和軸承脈沖值數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表1中，dBm為滾動(dòng)軸承沖擊脈沖的最大值，用于度量滾動(dòng)軸承的損傷程度[2，4]；dBc為滾動(dòng)軸承沖擊脈沖的地毯值，用于度量滾動(dòng)軸承的表面粗糙度以及表現(xiàn)安裝和潤(rùn)滑的狀態(tài)。按照GB/T 16301-2008《船舶機(jī)艙輔機(jī)振動(dòng)烈度的測(cè)量和評(píng)價(jià)》 ，該泵振動(dòng)等級(jí)為D級(jí)，需要立即檢修。

表1 通頻振動(dòng)烈度和軸承脈沖數(shù)據(jù)

對(duì)泵軸承處振動(dòng)加速度時(shí)間波形、振動(dòng)速度波形和頻譜進(jìn)行了測(cè)試和分析。采集參數(shù)如下：振動(dòng)加速度時(shí)間波形濾波頻率10 Hz～40 000 Hz，采樣頻率131 072 Hz，采樣時(shí)間1 s；振動(dòng)速度時(shí)間波形濾波頻率2 Hz～1 000 Hz，速度頻譜濾波頻率2 Hz～1 600 Hz，采樣頻率4 096 Hz，采樣時(shí)間5 s。同時(shí)，采集了該泵在無(wú)負(fù)載和加負(fù)載狀態(tài)下的信號(hào)，并進(jìn)行對(duì)比，排除一些額外因素引起的干擾。閥門關(guān)閉時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)加速度時(shí)間波形如圖1所示，閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)加速度時(shí)間波形如圖2所示?？梢钥闯鲈陂y門關(guān)閉時(shí)，振動(dòng)加速度波形存在明顯的異常沖擊；而閥門開(kāi)啟時(shí)，沖擊消失?？梢?jiàn)，異常沖擊與閥門狀態(tài)密切相關(guān)，可能是流體造成的，也可能是因?yàn)椴煌?fù)荷下對(duì)軸承的高頻振動(dòng)響應(yīng)不同。初步懷疑泵葉輪或者軸承故障。閥門關(guān)閉時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)速度時(shí)間波形如圖3所示，閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)速度時(shí)間波形如圖4所示(注：速度為均方根值)。閥門開(kāi)關(guān)與否對(duì)速度波形影響不大，但是對(duì)振動(dòng)幅值和加速度波形影響大。

圖2 閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)加速度時(shí)間波形

圖3 閥門關(guān)閉時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)速度時(shí)間波形

圖4 閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承水平徑向振動(dòng)速度時(shí)間波形

2 故障診斷

該泵為6葉葉輪泵，軸承為滾動(dòng)軸承，從表1可知，泵軸承處通頻烈度值超標(biāo)，且比泵電機(jī)的振動(dòng)烈度大很多，因此電機(jī)狀態(tài)正常，問(wèn)題出在泵端。dBm和dBc值較大，并且dBm-dBc<8，表示該軸承出現(xiàn)早期損傷，且很可能潤(rùn)滑狀態(tài)劣化。但是振動(dòng)加速度沖擊出現(xiàn)的頻率是泵轉(zhuǎn)頻，不是軸承特征頻率。因此，該泵振動(dòng)故障的主要原因不是軸承故障。

閥門關(guān)閉時(shí)泵軸承振動(dòng)速度頻譜如圖5所示，閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承振動(dòng)速度頻譜如圖6所示?？梢钥吹?，在泵空載和加載的情況下，都會(huì)出現(xiàn)大量的轉(zhuǎn)頻諧頻，且葉頻成分(6倍轉(zhuǎn)頻)突出。說(shuō)明泵葉輪存在故障的可能性較大。綜合以上現(xiàn)象，該泵振動(dòng)大的2個(gè)主要可能原因是：泵葉輪損傷或者松動(dòng)、泵軸承故障。

圖5 閥門關(guān)閉時(shí)泵軸承振動(dòng)速度頻譜

圖6 閥門開(kāi)啟時(shí)泵軸承振動(dòng)速度頻譜

3 結(jié)束語(yǔ)

1)綜合振動(dòng)信號(hào)譜與沖擊解調(diào)譜分析判斷該泵振動(dòng)大的主要原因可能是該泵葉輪損傷或松動(dòng)，建議拆解檢查維修。

2)該泵泵端軸承可能因潤(rùn)滑不良而產(chǎn)生摩擦，使得軸承旋轉(zhuǎn)部件明顯損傷而產(chǎn)生軸承松動(dòng)故障，建議更換軸承并注意潤(rùn)滑脂的添加。