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低转速设备滚动轴承故障诊断技巧

2019-08-04 18:36:51
引言

现代工厂里转动设备的应用非常普遍,转动设备大量使用 轴承部件,滚动轴承作为机械设备的常用标准件,也是设备经常 损坏的部件 。 由于滚动轴承的失效造成设备运转异常而不得不 进行检修,所以做好滚动轴承故障诊断在设备管理中的实际意 义非常重要 。 故障的判断与识别可以提前分析滚动轴承失效先 兆,从而提前安排检修,避免因为滚动轴承故障而造成的故障扩 大,从而使检修作业内容扩大和增加难度 。 近  20  多年来,随着振 动分析技术在生产实际中的应用和发展,常见的滚动轴承故障 通过振动分析基本可以准确诊断出来,例如剥落 、 点蚀 、 磨损间 隙过大等故障 。 但是,低转速设备滚动轴承的故障不容易诊断出 来,特别是低速重载设备的滚动轴承故障诊断,是实际生产中的 一个难题 。

滚动轴承的突然失效,一般会造成机械设备的突发故障及 恶劣后果,给生产和检修造成很大麻烦 。 在长期的故障诊断工作 中,对低转速设备滚动轴承故障的诊断进行了一些探讨与研究, 逐步积累了一些诊断方法和经验 。

一  低转速滚动轴承故障振动特性

由于转速较慢,低转速设备的故障一般不容易显现出来,等 到设备出现大的异常时,往往滚动轴承的故障已经非常严重,而 低转速设备的滚动轴承故障又很少引起设备振动的显著变化, 特别是大部分企业都应用振动速度标准,故低转速设备滚动轴 承的故障振动分析诊断率很低 。

在实际故障诊断工作中,发现低转速滚动轴承的故障在检测中一般总振值基本正常,虽然有时候会有明显的异音,随着连 续的运转,设备总振值变化很小,但是在低转速滚动轴承快要失 效时,速度频谱中常会出现高倍频的杂乱谱峰,这时就需要引起注意 。 分析认为,此时的低转速滚动轴承,其故障已经发展到会 影响设备运转精度的程度了,会随时出现断裂 、 扭转等严重的轴 承故障 。

二  低转速滚动轴承故障诊断方法

对滚动轴承同时采集振动速度和振动高频加速度波形, 并分别进行频谱分析 。 由于低转速设备转速低,采集的振动 参数能量较低,因此需要对低转速设备采集的振动数据进 行补偿 。 在实际工作中,诊断转速在电流工频的设备应用最多,积累的经验也比较丰富,诊断的参数标准也很有效 。 因 此,对于低转速设备,首次提出速度补偿分析方法和补偿因 子计算及应用方法,其中,补偿因子 § 为  3000 r/min  与实际 转速的比值,即 §= 3000 实际转速 。 振动加速度 × 补偿因子,主要 考虑速度能量的补偿 。 如果设备比较重要,可以将补偿因子 调整为比值的  1.5  倍 。 这样就可以把低转速设备的振动参数 补偿到高转速等效参数进行故障分析与诊断,提高故障诊 断的准确率 。

三  低转速滚动轴承故障诊断要点

通过长期的摸索,总结出诊断低转速滚动轴承故障的要 点:

① 振动总值基本没有大的波动,建议以加速度参数值分 析;

② 故障后期,振动频谱高倍频谱峰增多,并且谱形杂乱;

③ 对振动参数值进行补偿计算,按补偿后的参数值进行振动分 析或按照振动标准诊断,推荐的补偿公式为  A 等效 =§×A  实测 ;

④ 故障后期,可以作包络分析,如果包络谱峰出现低转速滚动轴 承故障特征频率或其倍频,则可确认低转速滚动轴承故障,应 尽快停机检修 。

四  一起低转速滚动轴承故障诊断实例

某空分装置有  1  台氮压机,电机转速  493 r/min ,轴伸端轴 承型号为  NU321 ,自由端轴承型号为  6320 ,反映电机有不规则 异音 。 到现场采集振动数据,相关数据及图形见图  1~ 图  8  和表 1~ 表  3。














通过采集的数据分析,该电机振动速度虽然比较大,但考虑 负荷是活塞式压缩机,振动参数也在正常范围内,而且该电机历 史振动数据一直也偏高,振动加速度最大值为  10.5 m/s 2 ,按照一般加速度标准也不超标 。 由于该设备转速较低,采用速度补偿 的方法,其补偿参数: A 补偿 = 3000 493 ×A 检测 =6.08×10.51=63.9 m/s 2 。 因此判定,该电机等效振动加速度超标,怀疑电机滚动轴承存在问题。

对加速度谱进行包络解调,发现轴伸端有自由端轴承外圈 特征频率,自由端出现轴承外圈  2  倍特征频率,结合自由端振动 加速度较大,诊断该电机自由端滚动轴承存在故障,决定尽快进 行检修(图  9 ) 。 检修发现,该电机自由端滚动轴承保持架破碎 (图  10 ) 。 由于诊断准确及时,没有造成大的设备故障,减少了检 修成本 。





五  结束语

通过低转速设备滚动轴承诊断实例,发现采用速度补偿参 数诊断是准确 、 有效的 。 但同时发现,包络解调在保持架损坏如 此严重情况下,竟然没有解调到保持架特征频率 。 由此得到提 示,在日常进行低转速设备滚动轴承故障诊断中,应主要以补偿 参数进行故障判断,将包络解调作为辅助手段 。 另外,此诊断方 法也适用于低转速设备齿轮故障的诊断 。















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