滑動軸承存在沖擊信號故障診斷案例

2009-12-08

作者：茍新超；唐世應；趙小軍
（江蘇永鋼集團有限公司設備處）

　　摘要：通過現場耳聽、手摸對滑動軸承做定性判斷，再結合頻譜儀、改變常規采樣參數設置、采集各類振動信號對軸承故障做定量分析，提出維修建議，后經實踐證明無誤。
　　關鍵詞：滑動軸承；沖擊；故障診斷
　　一、概述
　　鋼鐵企業大型旋轉設備較多，如制氧用離心式壓縮機組、高爐用軸流式壓縮機組、煉鋼除塵用離心風機等等，這些設備都為滑動軸承支撐，如滑動軸承發生故障對機組安全運行將造成嚴重威脅，因此研究滑動軸承故障意義重大。滑動軸承的常見故障有：供油不良引起的軸承磨損或燒瓦、軸承內有異物引起的異常振動和沖擊、因油溫或油品異常等引起的油膜振蕩或油膜渦動、軸承頂部間隙過大引起的振動等等，這些故障常通過監測轉子位移信號和軸承座速度信號分析，因為其特征頻率主要集中在低頻（<1000Hz）。
　　在此介紹通過現場耳聽、手摸對軸承做定性判斷，再結合頻譜儀、改變常規采樣參數設置、采集振動信號對軸承故障做定量分析，診斷出故障所在的成功案例，供參考。
　　二、故障現象及處理
　　案例的診斷對象是煉鋼一次除塵用離心風機機組，該機組由主電機、液力偶合器、風機等組成。風機主要參數：風量2000m³/min、壓升28kPa、轉速2890r/min（可調），電機功率1250kW。該機組為滑動軸承支撐，止推軸承布置在風機靠近聯軸器側，滑動軸承布置在風機自由端，為動壓剖分式。
　　該機組從2006年安裝至今，約3個月更換一次葉輪，并對葉輪和機殼清灰。2007年10月發現風機自由端軸承座有“噠噠噠”的異響，并伴有明顯的、有節奏的手感振動，振動烈度1.5～3mm/s，未超標（＜6mm/s），認為尚無檢修必要。
　　2008年6月17日使用速度傳感器采集風機自由端軸承座振動信號，發現波形中有許多尖峰、毛刺，如圖1所示。隨即改用加速度傳感器測試振動沖擊信號，發現有明顯的沖擊脈沖，如圖2所示。經上位機分析，速度傳感器采集的振動信號峭度5.84，加速度傳感器采集的振動信號峭度21.57，嚴重超標（理想狀態峭度＜3）。振動烈度1.592mm/s，未超標。

　　從信號概率密度曲線（圖1和圖2）看出速度信號有較大偏移量并很陡峭，已無正弦函數特征；加速度信號非常陡峭，說明峰值周圍停留的時間很短，即有沖擊脈沖。據此可定性判斷軸承存在沖擊故障，且已超出容忍范圍。從圖2測量每次沖擊的時間間隔為0.0285s、35.09Hz，與轉速頻率一致，即每轉一圈沖擊一次，推斷滑動軸承的沖擊信號可能由于軸瓦松動或軸承內有異物產生。沖擊信號的頻率范圍廣，可能覆蓋到軸承及機組某零部件的固有頻率，引起共振，必須徹底消除，所以應對風機自由端滑動軸承拆檢。
　　2008年6月18日風機葉輪定期下線保養，更換葉輪時拆檢風機自由端滑動軸承，發現下瓦3塊墊塊固定螺絲嚴重松動，初步判斷軸瓦墊塊松動為沖擊信號源。但試車時發現沖擊信號特征依然存在，而且新葉輪安裝后Z大振動烈度2.5mm/s左右，較以往變大，說明故障未排除且有惡化傾向。
　　滑動軸承的固定靠軸承壓蓋過盈量保證，過盈量不足會導致軸承徑向、軸向相對移動，從而產生沖擊。因此，決定再對風機自由端滑動軸承拆檢，主要檢查軸承壓蓋過盈量。
　　2008年7月11日對風機自由端軸承拆檢，用壓鉛絲法測量軸承壓蓋過盈量，發現設計0.02～0.05mm的過盈量實際為近0.7mm的間隙，在軸承頂部墊塊下墊0.7mm墊片。當日下午試車，機組Z大振動1.09mm/s，振動烈度恢復正常，沖擊故障徹底消除，如圖3、圖4所示。比對圖2與圖4為檢修前后加速度信號概率密度曲線，圖4中概率密度曲線類似標準正態分布，曲線變得平緩，原陡峭現狀消除。
　　連續觀察1周，該機組運行正常，未發現沖擊故障。使用上述檢測、分析方法對其他風機點檢，先后發現4臺機組存在類似故障，同樣方法處理后故障消除。
　　三、總結
　　（1）點檢方法應注重傳統“五感”與先進儀器相結合，傳統方法適合定性判斷，現代分析儀器適合定量分析，Z終結合二者綜合判斷。
　　（2）頻譜儀的采樣設置應根據測試對象、目的設定，加速度對沖擊信號較為明顯，當速度信號中有“毛刺”時應改變傳感器類型。
　　（3）振動有三種表達方式位移、速度、加速度，要突破常規的測試慣例，不能只對滾動軸承、齒輪箱測量加速度，滑動軸承也要測量加速度。
　　（4）點檢人員必須參與維修過程，及時制定修改檢測方案，與維修人員共享點檢信息。