立式離心泵電機滾動軸承故障振動分析診斷

1、圖 1 電機驅(qū)動端軸承沖擊脈沖頻譜圖立式離心泵電機滾動軸承故障振動分析診斷姚新華何耀輝摘要 應(yīng)用沖擊脈沖法和振動頻譜分析診斷滾動軸承振動故障所在，有針對地采取措施消除了故障。關(guān)鍵詞 滾動軸承 沖擊脈沖法 振動頻譜分析中圖分類號文獻標(biāo)識碼 bth133.33一、概述現(xiàn)場對用電機作原動力帶動泵的振動檢測，通常是將電機 與泵脫離，然后單獨測試，初步判斷故障是否來自于電機端， 但電機脫開聯(lián)軸器后處于非負(fù)載狀態(tài)，有些振動癥狀無法表 現(xiàn)出來，即便能感覺到振動，也不是真實情況下的振動烈度。 同時，單憑人工判斷，無法給出具體故障來源，只能將電機或 泵送修，大大增加了維修成本，同時影響正常的生產(chǎn)，導(dǎo)致不 必要的

2、損失。滾動軸承故障診斷原始的方法是將聽音棒 （或螺絲刀）接 觸軸承座部位，靠聽覺來判斷有無故障。雖然訓(xùn)練有素的人能 覺察到軸承剛發(fā)生的疲勞剝落與損傷部位，但受主觀因素的影 響較大。滾動軸承產(chǎn)生的沖擊脈沖信號不同于一般機器的振動 信號，它的振動信號頻率范圍很寬，信噪比很低，信號傳遞路徑 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、簡單又準(zhǔn)確，再結(jié)合其他的振動診斷技術(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定軸承的狀況而不受 機械的原始設(shè)計、大小、振動或噪聲的影響，其儀器在測試時能 排除機器和軸承本身的振動影響

3、，直接判斷軸承的狀態(tài)和壽 命。并能早期發(fā)現(xiàn)和識別滾動軸承因制造不良、裝配不良、潤滑 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。通過沖擊脈沖傳感器檢測振動值進行 fft 分析，得出軸承的振動頻率，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 是在時間窗中最大的沖擊 脈沖值，代表滾動軸承的最大損壞程度；dbc 代表軸承的潤滑 情況，通過這兩個數(shù)據(jù)能夠直觀判斷軸承存在的是自身或潤滑 問題。軸承故障頻率評定參數(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）和滾動體故障頻率（bsf），診斷技術(shù)a）x 方向b）

4、y 方向圖 2 電機驅(qū)動端水平方向振動頻譜圖圖 3 電機驅(qū)動端垂直方向振動頻譜圖只要知道滾動軸承實際尺寸及轉(zhuǎn)速，通過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?，一般在?際故障診斷中還結(jié)合測量軸承的水平、垂直、軸向三個方向的振 動頻譜，進行振動分析來確定問題所在。下面的實例中就應(yīng)用了 evam 軟件進行譜頻分析，只需要在該軟件的故障征兆選單中選 擇軸承損壞，即可實時測量顯示出軸承各故障頻率值。二、滾動軸承故障診斷實例中海油深圳分公司某油田的 2021 原油外輸管線泵在 2010年 5 月 28 日更換電機后出現(xiàn)較大振動，現(xiàn)場人員通過脫開電機和管線泵，單獨運轉(zhuǎn)電機時發(fā)現(xiàn)有

5、輕微振動，但不明顯，無法準(zhǔn) 確判斷振動來源，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， 因此必須及時診斷出問題來源。通過沖擊脈沖法測量了電機驅(qū)動端軸承（型號 6216、轉(zhuǎn)速3575r/min、60hz、空載）處振動情況，振動頻譜如圖 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 對石化企業(yè)壓縮機組等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備撓性轉(zhuǎn)子故障進行分析，應(yīng)用現(xiàn)場動平衡技術(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)場動平衡中

6、圖分類號 o347.6文獻標(biāo)識碼 b石化企業(yè)壓縮機組等大型高速轉(zhuǎn)動設(shè)備受連續(xù)生產(chǎn)等諸多要求限制，往往需盡量避免長時間停車檢修。由于撓性轉(zhuǎn)子在高 速動平衡機上的動平衡校驗涉及到拆裝、運輸、調(diào)試等諸多工 序，周期較長，因此應(yīng)用現(xiàn)場動平衡技術(shù)處理大型高速轉(zhuǎn)動設(shè)備 撓性轉(zhuǎn)子的不平衡故障的優(yōu)勢尤為明顯。一、轉(zhuǎn)子不平衡的故障機理和故障特征1.故障機理設(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)動時將產(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） 會引起振動，這就是不平衡引起振動的原 因。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周，離心力方向改變一次，因此不平衡振動的頻 率與轉(zhuǎn)速一致。2.故障特征（1）時域波形近似等幅的正弦波。!空載時的沖擊脈沖值較小不能反映負(fù)載受力時的情況，負(fù)載時沖擊脈沖值 會更大；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） 的信號及其高次諧 波，并且外圈故障頻率值較大，問題應(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。又測量了該處水 平 方 向 振動速度有效值分別為 1.64mm/s 和 2.38mm/s，雖然不大，但頻 譜中都出現(xiàn)有 60hz 振動頻率及其諧 波，同時還出現(xiàn)

8、305.625hz 的振動頻 率，該頻率為軸承外圈故障頻率 （圖2）。接著又測量了垂直方向振動速度表 1電機軸承座修理前后的軸承振動數(shù)據(jù)對比有效值為 7.76mm/s，振動較大，頻譜中振動幅值較高的頻率成分主要為 305.625hz（圖 3），進一步說明電機驅(qū)動端軸承存在 問題。同時還測量了電機非驅(qū)動端軸承狀況，沖擊脈沖值 dbm/ dbc=10/2，軟件顯示綠色狀態(tài)，潤滑良好，軸承水平方向振動有 效 值 分 別 為 1.5m/s 和 2.10mm/s，垂直方向振動 有 效 值 為1.34mm/s，均不高。綜合以上分析認(rèn)為 2021 管線泵電機驅(qū)動端垂直方向振動 較大，垂直方向振動頻譜中主要為

9、軸承外圈信號，沖擊脈沖頻譜 中同時出現(xiàn)有明顯的軸承外圈、內(nèi)圈信號及其高次諧波，說明該 軸承存在問題，主要是軸承外圈，還有可能存在安裝不良、軸承 磨損或軸承間隙過大引起的松動。三、拆解結(jié)果及處理效果 拆解結(jié)果發(fā)現(xiàn)電機驅(qū)動端軸承座內(nèi)孔失圓并且?guī)б欢ǖ腻F度，電機轉(zhuǎn)動時不帶負(fù)載振動不明顯，當(dāng)有較大轉(zhuǎn)矩時，電機驅(qū)動端軸承跑外圈很嚴(yán)重，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡，引起比較明顯的振 動，尤其是垂直方向的振動。修補電機驅(qū)動端軸承座內(nèi)孔后，再運行電機測得振動數(shù)據(jù) 正常，說明上述通過測試和分析診斷得出的結(jié)論與實際情況相 符。表 1 列出了故障前后振動數(shù)據(jù)對比，表中脈沖值是通過測量 值與參考值的比值取對數(shù)而得到的，負(fù)值越大說明

10、實際測量的 值越小于參考值，測量值為負(fù)數(shù)說明軸承實際狀況良好。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)檢測時間非驅(qū)動端軸承振動速度有效值（/ mm/s）驅(qū)動端軸承振動速度有效值（/ 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)動端軸承沖擊脈沖值/db驅(qū)動端軸承沖擊脈沖值/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