樊 帆

（中?；瘜W(xué)股份湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門(mén) 431900）

0 引言

滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的重要零件，在機(jī)械領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而滾動(dòng)軸承也是機(jī)械中最易損壞的零件，有資料表明，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中有70%的故障時(shí)由軸承引起，在齒輪箱的故障中軸承的故障僅次于齒輪占到19%，電機(jī)故障中有80%表現(xiàn)為電機(jī)軸承故障。而滾動(dòng)軸承的失效必然導(dǎo)致裝置設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定，甚至引發(fā)重大設(shè)備事故，因此，對(duì)滾動(dòng)軸承常見(jiàn)故障研究及預(yù)防性維修十分重要。

公司于2012 年新建1 套60 萬(wàn)噸磷酸二胺裝置，購(gòu)置1 臺(tái)進(jìn)口風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)日常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)工藝人員、維修人員及技術(shù)員等對(duì)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)、定點(diǎn)交錯(cuò)巡檢。2012 年4 月公司為提升裝備管理水平，提高設(shè)備完好率，組織進(jìn)行預(yù)防性維修，保障裝置設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，亦加大提高對(duì)設(shè)備巡檢中人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和判斷能力，公司對(duì)裝置設(shè)備推行“三定一巡”制度，三定一巡是“巡檢、定檢、定評(píng)、定修”的合稱(chēng)。三定一巡是以追求生產(chǎn)裝置安穩(wěn)長(zhǎng)優(yōu)、經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行為目標(biāo)，以現(xiàn)場(chǎng)為核心，以巡檢、定檢為基礎(chǔ)，以基于狀態(tài)的定期評(píng)估為技術(shù)支撐的預(yù)防性維護(hù)檢修體系。公司購(gòu)置數(shù)據(jù)采集儀、在線分析儀等輔助巡檢儀器設(shè)備進(jìn)行精密巡點(diǎn)檢，以便更精確提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備軸承故障，做到預(yù)防性維修，減少故障停車(chē)，提高設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)約維修成本。

1 軸承故障特征頻率

軸承故障特征頻率是指軸承故障產(chǎn)生的振動(dòng)頻率。常見(jiàn)典型的軸承故障特征頻率有4 種：外圈故障特征頻率；內(nèi)圈故障特征頻率；滾動(dòng)體故障特征頻率和保持架故障特征頻率（保持架與外環(huán)、保持架與內(nèi)環(huán)）。軸承組件如圖1 所示，D 為節(jié)圓直徑，d 為滾珠直徑，β為接觸角，z 為滾珠數(shù)，R 為軸的轉(zhuǎn)速頻率。

圖1 軸承組件

軸承各組成部件故障頻率計(jì)算公式如下：

外環(huán)故障頻率：

內(nèi)圈故障頻率：

滾珠故障頻率：

保持架與外環(huán)故障頻率：

保持架與內(nèi)環(huán)故障頻率：

2 設(shè)備基本信息及實(shí)戰(zhàn)案例分析

2.1 設(shè)備規(guī)格參數(shù)

設(shè)備名稱(chēng)：C31001 造粒尾氣風(fēng)機(jī)。

結(jié)構(gòu)型式：直聯(lián)、懸臂式葉輪。

主要參數(shù)：電機(jī)轉(zhuǎn)速1000 r/min，Q=99 990 m3/h，電機(jī)結(jié)構(gòu)如2 圖所示。

軸承型號(hào)：22222CCK/W33+H322 SKF。

圖2 電機(jī)結(jié)構(gòu)

2.2 案例分析

C31001 造粒尾氣風(fēng)機(jī)屬于公司60 萬(wàn)噸磷酸二胺裝置重點(diǎn)設(shè)備，該設(shè)備良好運(yùn)行與否，直接影響裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益，長(zhǎng)期設(shè)備巡點(diǎn)檢與狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。在2016年11 月6 日技術(shù)人員在巡檢數(shù)據(jù)采集過(guò)程中發(fā)現(xiàn)造粒尾氣風(fēng)機(jī)C31001 振動(dòng)偏高，在中控室查看風(fēng)機(jī)工況變頻90%未全開(kāi)，隨后利用某科技有限公司S932 雙通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集波形及數(shù)據(jù)如圖3 所示，圖3 中明顯可以看出有多處峰值，波形及數(shù)據(jù)基頻為15 Hz 采集。

圖3 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集波形及數(shù)據(jù)

波形數(shù)據(jù)經(jīng)幅值譜分析結(jié)果見(jiàn)表1；軸承個(gè)組件故障特征頻率見(jiàn)表2。

表1 波形數(shù)據(jù)經(jīng)幅值譜分析結(jié)果

表2 滾動(dòng)軸承故障特征頻率

經(jīng)查SKF 軸承手冊(cè)各參數(shù)帶入上述軸承故障頻率計(jì)算公式，得出軸承各組成部件故障特征頻率為：保持架×0.421，滾珠×2.878，外環(huán)×7.578，內(nèi)環(huán)×10.878。

從S932 雙通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集數(shù)據(jù)圖3 顯示來(lái)看（圖3 中只顯示10 組數(shù)據(jù)），圖3 中有多個(gè)幅值譜峰值，各幅值譜峰值依次對(duì)應(yīng)頻率，通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換第1、2、4、9 峰值均為內(nèi)環(huán)故障頻率，第6 峰值為保持架故障頻率，第10 峰值為滾珠故障頻率，最大峰值振動(dòng)超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10816 值7.2 mm/s，雖可繼續(xù)使用，但需做好監(jiān)測(cè)及預(yù)防性計(jì)劃?rùn)z修。

從表1 波形數(shù)據(jù)經(jīng)幅值譜分析結(jié)果及表2 滾動(dòng)軸承故障特征頻率來(lái)自S932 雙通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀配套軟件系統(tǒng)內(nèi)大數(shù)據(jù)，軟件系統(tǒng)內(nèi)大數(shù)據(jù)分析提示該軸承保持架、滾珠、外環(huán)及內(nèi)環(huán)頻率與軸承故障頻率特征相匹配，初步判斷該軸承保持架、滾珠、外環(huán)及內(nèi)環(huán)各部位均有點(diǎn)蝕、磨損及剝落等現(xiàn)象。

該風(fēng)機(jī)運(yùn)行1 周后計(jì)劃停車(chē)檢修對(duì)其軸承更換，對(duì)原故障軸承清洗，現(xiàn)場(chǎng)情況如圖4 所示，其中圖4a）內(nèi)圈、圖4b）滾珠、圖4c）外圈及圖4d）保持架，軸承各部件表面明顯均有不同程度的點(diǎn)蝕、磨損及剝落等現(xiàn)象，與S932 雙通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀系統(tǒng)內(nèi)大數(shù)據(jù)分析一致，有效避免了設(shè)備故障停車(chē)及搶修情況。

圖4 原故障軸承

3 案例小結(jié)

（1）軸承是設(shè)備組成中的一個(gè)小部件，但軸承良好運(yùn)行是否，直接影響設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以軸承在整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中起到重要作用。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例中可以看出，軸承的保持架、滾珠、外環(huán)及內(nèi)環(huán)都有著不同程度的點(diǎn)蝕、磨損及剝落等現(xiàn)象，但在現(xiàn)場(chǎng)巡點(diǎn)檢人員是無(wú)法用肉眼能觀察出來(lái)，所以狀態(tài)監(jiān)測(cè)在設(shè)備日常良好運(yùn)行中以及設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)中尤為重要，提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的方案，將設(shè)備隱患消除在萌芽狀態(tài)，提前有效的保護(hù)設(shè)備設(shè)施，對(duì)設(shè)備設(shè)施完好性有著重要作用。

（2）軸承故障特征頻率屬于理論計(jì)算，也是各狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器及軟件分析系統(tǒng)中的重要理論數(shù)據(jù)支撐，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)監(jiān)測(cè)及巡檢中所采集振動(dòng)數(shù)據(jù)會(huì)與理論數(shù)據(jù)有一定偏差，但一般偏差不會(huì)太大，故在點(diǎn)檢過(guò)程中需對(duì)點(diǎn)檢部位做好相應(yīng)定點(diǎn)標(biāo)記，使用同一儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與收集，如裝有在線監(jiān)測(cè)則不需要，同時(shí)也對(duì)精密點(diǎn)檢人員有著要求較高，需要利用軟件內(nèi)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)勢(shì)與自己實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，以提高精密點(diǎn)檢人員對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)軸承故障預(yù)判能力，做到預(yù)防性維修。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析與預(yù)防性維修在工廠裝置中起到承上啟下的作用，狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析與預(yù)防性維修有利于提高企業(yè)裝備管理水平，提高設(shè)備完好率及開(kāi)車(chē)率，充分體現(xiàn)TPM 全員管理和專(zhuān)業(yè)管理相結(jié)合、維護(hù)保養(yǎng)和檢測(cè)維修相結(jié)合、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的管理理念，最終實(shí)現(xiàn)“安全風(fēng)險(xiǎn)最小化、設(shè)備保障最大化、維修成本最低化、創(chuàng)新增值常態(tài)化”的裝備管理目標(biāo)。