滾動(dòng)軸承故障檢測診斷的實(shí)用技巧

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摘要：本文主要介紹滾動(dòng)軸承區別于實(shí)驗室診斷的生產(chǎn)實(shí)用技巧。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承、故障診斷、振動(dòng)分析、實(shí)用技巧

    滾動(dòng)軸承在設備中的應用非常廣泛，滾動(dòng)軸承狀態(tài)好壞直接關(guān)系到旋轉設備的運行狀態(tài)，尤其在連續性大生產(chǎn)企業(yè)，大量應用于大型旋轉設備重要部位，因此，實(shí)際生產(chǎn)中作好滾動(dòng)軸承狀態(tài)監測與故障診斷是搞好設備維修與管理的重要環(huán)節。我們經(jīng)過(guò)長(cháng)期實(shí)踐與摸索，積累了一些滾動(dòng)軸承實(shí)際故障診斷的實(shí)用技巧。

一、滾動(dòng)軸承故障診斷的方式及要點(diǎn)

    對滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)監測和故障診斷的實(shí)用方法是振動(dòng)分析。

    實(shí)用中需注意選擇測點(diǎn)的位置和采集方法。要想真實(shí)準確反映滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)，必須注意采集的信號準確真實(shí)，因此要在離軸承*近的地方安排測點(diǎn)，在電機自由端一般有后風(fēng)扇罩，其測點(diǎn)選擇在風(fēng)扇罩固定螺絲有較好監測效果。另外必須注意對振動(dòng)信號進(jìn)行多次采集和分析，綜合進(jìn)行比較。才能得到準確結論。

二、滾動(dòng)軸承正常運行的特點(diǎn)與實(shí)用診斷技巧

    我們在長(cháng)期生產(chǎn)狀態(tài)監測中發(fā)現，滾動(dòng)軸承在其使用過(guò)程中表現出很強的規律性，并且重復性非常好。正常上等軸承在開(kāi)始使用時(shí)，振動(dòng)和噪聲均比較小，但頻譜有些散亂，幅值都較小，見(jiàn)圖1，可能是由于制造過(guò)程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。

    運動(dòng)一段時(shí)間后，振動(dòng)和噪聲維持一定水平，頻譜非常單一，僅出現一、二倍頻。極少出現三倍工頻以上頻譜，見(jiàn)圖2，軸承狀態(tài)非常穩定，進(jìn)入穩定工作期。

    繼續運行后進(jìn)入使用后期，軸承振動(dòng)和噪聲開(kāi)始增大，有時(shí)出現異音，但振動(dòng)增大的變化較緩慢，此時(shí)，軸承峭度值開(kāi)始突然達到一定數值。見(jiàn)圖3。我們認為，此時(shí)軸承即表現為初期故障。

    這時(shí)，就要求對該軸承進(jìn)行嚴密監測，密切注意其變化。此后，軸承峭度值又開(kāi)始快速下降，并接近正常值，而振動(dòng)和噪聲開(kāi)始顯著(zhù)增大，其增大幅度開(kāi)始加快，當振動(dòng)超過(guò)振動(dòng)標準時(shí)(如ISO2372標準)，其軸承峭度值也開(kāi)始快速增大，當既超過(guò)振動(dòng)標準，而峭度值也超過(guò)正常值(可用峭度相對標準)時(shí)，見(jiàn)圖4，我們認為軸承已進(jìn)入晚期故障產(chǎn)，需及時(shí)檢修設備，更換滾動(dòng)軸承。

    軸承表現出晚期故障特征到出現嚴重故障(一般為軸承損壞如抱軸、**、沙架散裂、滾道、珠粒磨損等)時(shí)間大都不超過(guò)一周，設備容量越大，轉速越快，其間隔時(shí)間越短。因此，在實(shí)際滾動(dòng)軸承故障診斷中，一旦發(fā)現晚期故障特征，應果斷判斷軸承存在故障，盡快安排檢修。

三、滾動(dòng)軸承異常運行特點(diǎn)及診斷技巧

    現在由于假冒偽劣軸承難免會(huì )進(jìn)入企業(yè)和設備，而這些流動(dòng)軸承造成的嚴重故障往往是突發(fā)的，災難性的。如軸承保持架突然斷裂、軸承內外圈突燃斷裂等，這些故障將造成轉子抱軸，重者導致轉子或設備報廢。近幾年我們在實(shí)際中經(jīng)常遇到此類(lèi)情況。因此，在實(shí)際監測與診斷中，必須盡快診斷出滾動(dòng)軸承狀態(tài)好壞，并及時(shí)更換偽劣軸承，避免大事故發(fā)生。我們在大量的此類(lèi)事故中，也積累了一些實(shí)用技巧，就是此類(lèi)軸承在安裝后運行初期，監測其振動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行頻譜分析。我們發(fā)現軸承在運行初期，其頻譜有其獨特特點(diǎn)，即設備工頻一般不占主要成份。但振動(dòng)總值不大，見(jiàn)圖5，用振動(dòng)標準(如ISO2372標準)判斷振動(dòng)是合格的。

    此時(shí)，就要引起我們警惕，這種狀態(tài)即表現為軸承部件存在缺陷等，其失效往往非?？於曳浅Ｍ蝗?。上例即在測完此圖后兩小時(shí)轉子抱軸。
    在診斷這些假冒偽劣軸承故障時(shí)，要注意多積累平時(shí)上等軸承在設備上正常運行的頻譜和振動(dòng)時(shí)域情況，便于在出現此類(lèi)異常頻譜時(shí)能及時(shí)判斷出軸承故障，避免設備事故。

四、實(shí)用的滾動(dòng)軸承快速診斷技巧

    我們在實(shí)際狀態(tài)監測中，往往只需判斷滾動(dòng)軸承好壞，能用多長(cháng)時(shí)間，而精密分析及診斷中診斷軸承某個(gè)部位故障往往實(shí)用性不大。實(shí)用中精密診斷由于受工況等因素影響，時(shí)常找不出滾動(dòng)軸承對應的特征頻率。雖然近幾年發(fā)展出的小波分析與快速共振動(dòng)解調分析技術(shù)比較準確，但所需設備投入較大，還需進(jìn)行較多分析，現場(chǎng)故障診斷人員一般較少應用。我們在實(shí)用診斷上采取有量綱參數與無(wú)量綱參數結合判斷進(jìn)行軸承快速故障診斷，即采用頻譜分析中頻率振動(dòng)速度，結合軸承峭度值進(jìn)行綜合診斷。當兩個(gè)條件均超過(guò)標準時(shí)，我們判斷軸承存在故障。如圖6    http://www.1753195.cn/lstime_Product_11619410.html

    這種判斷方法經(jīng)過(guò)三年的實(shí)踐，證明對滾動(dòng)軸承的故障診斷是非常實(shí)用的。判斷快速、準確，準確率超過(guò)90%。診斷出來(lái)的軸承基本上均處于后期故障階段，具有非常好的經(jīng)濟效益。
    另外，當監測到滾動(dòng)軸承低頻振動(dòng)非常大的時(shí)候，排除機組不對中、不平衡、結構松動(dòng)、基礎共振結構性因素后，即使無(wú)滾動(dòng)軸承特征頻率，應果斷判斷滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行檢修，見(jiàn)圖7。http://www.1753195.cn/lstime_Product_11619410.html 

五、實(shí)用的滾動(dòng)軸承頻譜分析與診斷技巧

    現在數據采集器使用已比較普遍。但在實(shí)用中注意一下技巧。對于振動(dòng)不大，軸承峭度不大，頻譜復雜的振動(dòng)信號，在現場(chǎng)難以判斷有無(wú)故障情況時(shí)，我們將振動(dòng)信號采集回來(lái)，傳到計算機進(jìn)行精密分析。此時(shí)，先進(jìn)行常規分析，檢查振動(dòng)速度頻譜和軸承峭度是否接近標準，而后用功率譜考察振動(dòng)能量是否超標，若功率譜不大，觀(guān)察頻譜中各種頻率成份。若譜線(xiàn)對應頻率工頻整倍，則應著(zhù)重查找機組結構方面的故障；若為工頻分數倍，出現較多小數位頻率，則應著(zhù)重查找軸承牲頻率，若有，則軸承存在的故障，若無(wú)，排除其它部件故障后需引起警惕，加強監測。實(shí)際發(fā)現許多振動(dòng)不超標，而出現軸承故障事例。一旦出現軸承特征頻率或接近軸承特征頻率頻譜，則應判斷軸承存在故障，而后根據幅值大小，可作趨勢分析或安排檢修。