立式離心泵電機(jī)滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)分析診斷

1、圖 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承沖擊脈沖頻譜圖立式離心泵電機(jī)滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)分析診斷姚新華何耀輝摘要 應(yīng)用沖擊脈沖法和振動(dòng)頻譜分析診斷滾動(dòng)軸承振動(dòng)故障所在，有針對(duì)地采取措施消除了故障。關(guān)鍵詞 滾動(dòng)軸承 沖擊脈沖法 振動(dòng)頻譜分析中圖分類(lèi)號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 bth133.33一、概述現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用電機(jī)作原動(dòng)力帶動(dòng)泵的振動(dòng)檢測(cè)，通常是將電機(jī) 與泵脫離，然后單獨(dú)測(cè)試，初步判斷故障是否來(lái)自于電機(jī)端， 但電機(jī)脫開(kāi)聯(lián)軸器后處于非負(fù)載狀態(tài)，有些振動(dòng)癥狀無(wú)法表 現(xiàn)出來(lái)，即便能感覺(jué)到振動(dòng)，也不是真實(shí)情況下的振動(dòng)烈度。 同時(shí)，單憑人工判斷，無(wú)法給出具體故障來(lái)源，只能將電機(jī)或 泵送修，大大增加了維修成本，同時(shí)影響正常的生產(chǎn)，導(dǎo)致不 必要的

2、損失。滾動(dòng)軸承故障診斷原始的方法是將聽(tīng)音棒 （或螺絲刀）接 觸軸承座部位，靠聽(tīng)覺(jué)來(lái)判斷有無(wú)故障。雖然訓(xùn)練有素的人能 覺(jué)察到軸承剛發(fā)生的疲勞剝落與損傷部位，但受主觀因素的影 響較大。滾動(dòng)軸承產(chǎn)生的沖擊脈沖信號(hào)不同于一般機(jī)器的振動(dòng) 信號(hào)，它的振動(dòng)信號(hào)頻率范圍很寬，信噪比很低，信號(hào)傳遞路徑 上的衰減量大，提取它的特征信息必須采用一些特殊的檢測(cè)技 術(shù)和處理方法。沖擊脈沖法就是諸多方法中的一種，既快速、簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確，再結(jié)合其他的振動(dòng)診斷技術(shù)，就可較準(zhǔn)確地判斷出軸承故障了。沖擊脈沖法可在軸承正常工作下測(cè)定軸承的狀況而不受 機(jī)械的原始設(shè)計(jì)、大小、振動(dòng)或噪聲的影響，其儀器在測(cè)試時(shí)能 排除機(jī)器和軸承本身的振動(dòng)影響

3、，直接判斷軸承的狀態(tài)和壽 命。并能早期發(fā)現(xiàn)和識(shí)別滾動(dòng)軸承因制造不良、裝配不良、潤(rùn)滑 不良及使用中旋轉(zhuǎn)面產(chǎn)生傷痕等與軸承壽命有關(guān)的異常原因、 劣化程度和發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)沖擊脈沖傳感器檢測(cè)振動(dòng)值進(jìn)行 fft 分析，得出軸承的振動(dòng)頻率，據(jù)此可判斷軸承狀態(tài)。沖擊脈 沖值 dbm、dbc 以分貝為單位，dbm 是在時(shí)間窗中最大的沖擊 脈沖值，代表滾動(dòng)軸承的最大損壞程度；dbc 代表軸承的潤(rùn)滑 情況，通過(guò)這兩個(gè)數(shù)據(jù)能夠直觀判斷軸承存在的是自身或潤(rùn)滑 問(wèn)題。軸承故障頻率評(píng)定參數(shù)包括外環(huán)故障頻率（bpfo）、內(nèi)環(huán)故 障頻率（bpfi）、保持架故障頻率（ftf）和滾動(dòng)體故障頻率（bsf），診斷技術(shù)a）x 方向b）

4、y 方向圖 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)頻譜圖圖 3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)頻譜圖只要知道滾動(dòng)軸承實(shí)際尺寸及轉(zhuǎn)速，通過(guò)沖擊脈沖儀器就可以讀出這些故障頻率數(shù)據(jù)，但為確認(rèn)是否有其他原因?qū)е拢话阍趯?shí) 際故障診斷中還結(jié)合測(cè)量軸承的水平、垂直、軸向三個(gè)方向的振 動(dòng)頻譜，進(jìn)行振動(dòng)分析來(lái)確定問(wèn)題所在。下面的實(shí)例中就應(yīng)用了 evam 軟件進(jìn)行譜頻分析，只需要在該軟件的故障征兆選單中選 擇軸承損壞，即可實(shí)時(shí)測(cè)量顯示出軸承各故障頻率值。二、滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)例中海油深圳分公司某油田的 2021 原油外輸管線(xiàn)泵在 2010年 5 月 28 日更換電機(jī)后出現(xiàn)較大振動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)脫開(kāi)電機(jī)和管線(xiàn)泵，單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)有

5、輕微振動(dòng)，但不明顯，無(wú)法準(zhǔn) 確判斷振動(dòng)來(lái)源，故而不可能盲目的拆掉設(shè)備送陸地檢修，但由 于該設(shè)備用于原油輸送，一旦因故障引起火災(zāi)，后果不堪設(shè)想， 因此必須及時(shí)診斷出問(wèn)題來(lái)源。通過(guò)沖擊脈沖法測(cè)量了電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承（型號(hào) 6216、轉(zhuǎn)速3575r/min、60hz、空載）處振動(dòng)情況，振動(dòng)頻譜如圖 1 所示，沖擊 脈沖值（dbm/dbc=11/0）較小，由于該軸承空載時(shí)基本不受力，故跍賱診斷技術(shù)設(shè)備管理與維修 2011 2大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備撓性轉(zhuǎn)子不平衡故障的分析和處理卞文狀摘要 對(duì)石化企業(yè)壓縮機(jī)組等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備撓性轉(zhuǎn)子故障進(jìn)行分析，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)處理轉(zhuǎn)子不平衡故障。關(guān)鍵詞 撓性轉(zhuǎn)子 不平衡 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中

6、圖分類(lèi)號(hào) o347.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 b石化企業(yè)壓縮機(jī)組等大型高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備受連續(xù)生產(chǎn)等諸多要求限制，往往需盡量避免長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)檢修。由于撓性轉(zhuǎn)子在高 速動(dòng)平衡機(jī)上的動(dòng)平衡校驗(yàn)涉及到拆裝、運(yùn)輸、調(diào)試等諸多工 序，周期較長(zhǎng)，因此應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)處理大型高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備 撓性轉(zhuǎn)子的不平衡故障的優(yōu)勢(shì)尤為明顯。一、轉(zhuǎn)子不平衡的故障機(jī)理和故障特征1.故障機(jī)理設(shè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量為 m，偏心質(zhì)量為 m，偏心距為 e，由于有偏心質(zhì)量 m 和偏心距 e 的存在，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生離心力、離心力矩或兩者兼而有之。離心力 f 的大小與偏心質(zhì)量 m、偏心距e 及旋轉(zhuǎn)角速度 有關(guān)，即 f=me2。眾所周知,交變的力（方向、 大小均周期

7、性變化） 會(huì)引起振動(dòng)，這就是不平衡引起振動(dòng)的原 因。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，離心力方向改變一次，因此不平衡振動(dòng)的頻 率與轉(zhuǎn)速一致。2.故障特征（1）時(shí)域波形近似等幅的正弦波。!空載時(shí)的沖擊脈沖值較小不能反映負(fù)載受力時(shí)的情況，負(fù)載時(shí)沖擊脈沖值 會(huì)更大；沖擊脈沖頻譜中存在明顯的 軸承外圈故障頻率（bpfo）及軸承內(nèi)圈 故障頻率 （bpfi） 的信號(hào)及其高次諧 波，并且外圈故障頻率值較大，問(wèn)題應(yīng) 該是在軸承外圈處，但該軸承為新?lián)Q， 這就令人感到不解。又測(cè)量了該處水 平 方 向 振動(dòng)速度有效值分別為 1.64mm/s 和 2.38mm/s，雖然不大，但頻 譜中都出現(xiàn)有 60hz 振動(dòng)頻率及其諧 波，同時(shí)還出現(xiàn)

8、305.625hz 的振動(dòng)頻 率，該頻率為軸承外圈故障頻率 （圖2）。接著又測(cè)量了垂直方向振動(dòng)速度表 1電機(jī)軸承座修理前后的軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比有效值為 7.76mm/s，振動(dòng)較大，頻譜中振動(dòng)幅值較高的頻率成分主要為 305.625hz（圖 3），進(jìn)一步說(shuō)明電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承存在 問(wèn)題。同時(shí)還測(cè)量了電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承狀況，沖擊脈沖值 dbm/ dbc=10/2，軟件顯示綠色狀態(tài)，潤(rùn)滑良好，軸承水平方向振動(dòng)有 效 值 分 別 為 1.5m/s 和 2.10mm/s，垂直方向振動(dòng) 有 效 值 為1.34mm/s，均不高。綜合以上分析認(rèn)為 2021 管線(xiàn)泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng) 較大，垂直方向振動(dòng)頻譜中主要為

9、軸承外圈信號(hào)，沖擊脈沖頻譜 中同時(shí)出現(xiàn)有明顯的軸承外圈、內(nèi)圈信號(hào)及其高次諧波，說(shuō)明該 軸承存在問(wèn)題，主要是軸承外圈，還有可能存在安裝不良、軸承 磨損或軸承間隙過(guò)大引起的松動(dòng)。三、拆解結(jié)果及處理效果 拆解結(jié)果發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承座內(nèi)孔失圓并且?guī)б欢ǖ腻F度，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不帶負(fù)載振動(dòng)不明顯，當(dāng)有較大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承跑外圈很?chē)?yán)重，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡，引起比較明顯的振 動(dòng)，尤其是垂直方向的振動(dòng)。修補(bǔ)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承座內(nèi)孔后，再運(yùn)行電機(jī)測(cè)得振動(dòng)數(shù)據(jù) 正常，說(shuō)明上述通過(guò)測(cè)試和分析診斷得出的結(jié)論與實(shí)際情況相 符。表 1 列出了故障前后振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比，表中脈沖值是通過(guò)測(cè)量 值與參考值的比值取對(duì)數(shù)而得到的，負(fù)值越大說(shuō)明

10、實(shí)際測(cè)量的 值越小于參考值，測(cè)量值為負(fù)數(shù)說(shuō)明軸承實(shí)際狀況良好。w11.02-22作者通聯(lián)：中海油深圳分公司惠州油田 廣東深圳蛇口工 業(yè)二路 1 號(hào)海洋石油大廈 b 座 cact 1608 518067e-mail：yhhe編輯 王 其設(shè)備管理與維修 2011 2跐賱診斷技術(shù)檢測(cè)時(shí)間非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)速度有效值（/ mm/s）驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)速度有效值（/ mm/s）水平方向 x垂直方向水平方向 y水平方向 x垂直方向水平方向 y5 月 29 日（修理前）1.51.342.101.647.762.387 月 1 日（修理后）2.491.211.560.621.130.51非驅(qū)動(dòng)端軸承沖擊脈沖值/db驅(qū)動(dòng)端軸承沖擊脈沖值/dbdbmdbcdbmdbc5 月 29 日（修理前）1021107 月 1 日（修理后）-6-94-7file:/d|/我的資料/desktop/新建文本文檔.txtappliance error (configuration_error)your request could not be processed be