滑動(dòng)軸承電機(jī)軸向振動(dòng)超標(biāo)診斷與處理

徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團(tuán)股份有限公司，河南南陽473008)

滑動(dòng)軸承電機(jī)軸向振動(dòng)超標(biāo)診斷與處理

徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團(tuán)股份有限公司，河南南陽473008)

結(jié)合某2p電動(dòng)機(jī)在用戶現(xiàn)場的振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過頻譜分析，經(jīng)過現(xiàn)場動(dòng)平衡，結(jié)合拆機(jī)檢查情況判斷該電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承出現(xiàn)的故障及其原因，經(jīng)過拆機(jī)檢查判斷了故障原因并進(jìn)行處理,提出了解決方案。

滑動(dòng)軸承；2p電機(jī)；軸向振動(dòng)；頻譜分析

0 引言

滑動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械零件，也是最易損壞的元件之一。滑動(dòng)軸承的剛度和阻尼影響著轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性, 其工作狀態(tài)的好壞對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作狀態(tài)有很大的影響。在研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障問題時(shí), 轉(zhuǎn)子的許多故障都與滑動(dòng)軸承有關(guān)?；瑒?dòng)軸承工作異常會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲，甚至造成旋轉(zhuǎn)件損壞。

本文結(jié)合某2p電動(dòng)機(jī)在用戶現(xiàn)場的振動(dòng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過頻譜分析以及現(xiàn)場動(dòng)平衡檢查，結(jié)合拆機(jī)檢查找出了故障原因，并提出了解決方案。

1 故障診斷

電機(jī)通過齒輪箱增速后帶泵運(yùn)行，電機(jī)與齒輪箱之間通過彈性膜片聯(lián)軸器連接。結(jié)構(gòu)布置圖及測點(diǎn)位置見圖1。

圖1 泵組測點(diǎn)布置圖

用戶反饋該泵組在正常運(yùn)行了1年的時(shí)間后振動(dòng)變大，通過現(xiàn)場實(shí)際測試，設(shè)備各測點(diǎn)具體振動(dòng)值見表1。

表1 泵組各測點(diǎn)振動(dòng)值

通過上述實(shí)測振動(dòng)值，可以看到，振動(dòng)大的測點(diǎn)主要集中在電機(jī)測點(diǎn)上。

2 故障處理方案

電機(jī)主要參數(shù)如下：YAKS 630-2，4500kW，10kV，Y接，額定轉(zhuǎn)速2980 r/min，滑動(dòng)軸承強(qiáng)制潤滑。

為了分析電機(jī)振動(dòng)的原因，首先將電機(jī)與齒輪箱間的聯(lián)軸器拆除，單獨(dú)對(duì)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)并測試電機(jī)額定電壓下空載狀態(tài)的振動(dòng)，振動(dòng)數(shù)據(jù)見表2。

表2 電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)

并對(duì)電機(jī)進(jìn)行頻譜進(jìn)行分析，1#、2#測點(diǎn)水平方向振動(dòng)頻譜見圖2(垂直、軸向振動(dòng)頻譜類似)。

圖 2 電機(jī)測點(diǎn)水平方向振動(dòng)頻譜圖

通過上述數(shù)據(jù)，分析得出電機(jī)振動(dòng)值偏大，且不穩(wěn)定，振動(dòng)頻率主要以1X、2X、3X為主。結(jié)合振動(dòng)1X相位信息分析，該轉(zhuǎn)子存在一定的不平衡量。

本著先易后難的處理思路，準(zhǔn)備從電機(jī)轉(zhuǎn)子減少不平衡量入手。隨后與業(yè)主協(xié)商進(jìn)行現(xiàn)場動(dòng)平衡，具體處理方案同參考文獻(xiàn)[1]。動(dòng)平衡處理后電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3。

表3 動(dòng)平衡處理后電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)

11:55時(shí)電機(jī)測點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖見圖3、圖4、圖5(其他時(shí)間段頻譜類似，僅振動(dòng)值有變化)。

圖 3 電機(jī)測點(diǎn)水平方向振動(dòng)頻譜圖

圖 4 電機(jī)測點(diǎn)垂直方向振動(dòng)頻譜圖

圖 5 電機(jī)測點(diǎn)軸向方向振動(dòng)頻譜圖

從上述振動(dòng)數(shù)據(jù)，可以總結(jié)如下規(guī)律

(1)振動(dòng)值隨著電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的變化而不斷變化，以1#測點(diǎn)變化最明顯，且軸向振動(dòng)不斷變大。

(2)從振動(dòng)頻譜看，以3倍頻為主。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上述現(xiàn)象，引起上述軸向振動(dòng)的原因可能有電機(jī)端蓋軸向支撐剛度不足，引起共振；電機(jī)軸承加工裝配等原因，軸承質(zhì)量下降。針對(duì)上述可能性，逐一進(jìn)行了排查。對(duì)電機(jī)端蓋軸向進(jìn)行模態(tài)分析(見圖6)，從分析結(jié)果表明，端蓋軸向一階固有頻率為225.27Hz，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)頻及其倍數(shù)頻率，不存在共振現(xiàn)象。

圖6 電機(jī)端蓋軸向?qū)嶒?yàn)?zāi)B(tài)測試

經(jīng)對(duì)軸承球面的接觸面積、緊力，軸瓦的接觸面積、頂隙、側(cè)隙檢查，結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)端軸承符合出廠技術(shù)要求，但非驅(qū)動(dòng)端軸承不符合要求，且軸瓦研磨痕跡明顯(見圖7)，軸承座明顯變形導(dǎo)致接觸面積不足(見圖8)。具體測試數(shù)據(jù)如下

軸瓦側(cè)隙數(shù)據(jù)：驅(qū)動(dòng)端軸承0.15～0.17mm，非驅(qū)動(dòng)端軸承0.07～0.14mm。

軸瓦頂隙數(shù)據(jù)：驅(qū)動(dòng)端軸承平均0.33mm，非驅(qū)動(dòng)端軸承平均0.36mm。

軸承緊力數(shù)據(jù)：驅(qū)動(dòng)端軸承平均0.032mm，非驅(qū)動(dòng)端軸承平均0.07mm。

圖7 軸瓦研磨痕跡

圖8 非驅(qū)動(dòng)端軸承座球面變形情況

通過對(duì)軸承進(jìn)行拆機(jī)檢查，結(jié)合測量的數(shù)據(jù)，認(rèn)為電機(jī)軸向振動(dòng)的主要原因?yàn)殡姍C(jī)軸承存在質(zhì)量問題，需要進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)仔細(xì)查看非驅(qū)動(dòng)端軸承，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承座有焊接痕跡，經(jīng)詢問用戶了解到，因軸承座支撐筋有裂紋用戶進(jìn)行了自行補(bǔ)焊，焊接應(yīng)力導(dǎo)致軸承座變形引起了此次故障，更換軸承后電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表4。

表4 修理后電機(jī)空載振動(dòng)數(shù)據(jù)

因非驅(qū)動(dòng)端軸承座有絕緣層，無法進(jìn)行修理，經(jīng)更換軸承后電機(jī)振動(dòng)完全合格，且運(yùn)行40min基本無變化，帶負(fù)載運(yùn)行振動(dòng)變化不大。

3 結(jié)語

電機(jī)振動(dòng)問題產(chǎn)生的原因和防治均具有綜合性和復(fù)雜性，難于進(jìn)行簡單的分析處理，因此進(jìn)行分析和處理振動(dòng)問題時(shí)，必須分析各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)振動(dòng)的影響，理清原因和導(dǎo)致的危害，明確特征后對(duì)癥處理。利用頻譜分析技術(shù)、模態(tài)分析技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場動(dòng)平衡，有效的查找了電機(jī)軸向振動(dòng)的原因，通過拆機(jī)檢查，判斷該電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承出現(xiàn)的故障及其原因，并進(jìn)行處理，為電機(jī)振動(dòng)處理提供了有力的幫助。

[1] 張文剛,王澤威,徐元周. 防爆電機(jī)振動(dòng)的現(xiàn)場處理[J].電氣防爆，2009.2.

[2] 徐元周,王澤威,劉玉慧. 防爆電機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣防爆，2007.4.

[3] 徐元周,王澤威,李小輝. 工作變形分析在電機(jī)振動(dòng)處理中的應(yīng)用[J].電機(jī)技術(shù)，2015.1.

[4] 孫永泰. 提高端蓋剛度降低電機(jī)軸向振動(dòng)[J].電機(jī)技術(shù)，2010.1.

[5] 陳建軍,劉長財(cái),羅子昌. 防爆電機(jī)滑動(dòng)軸承的使用與維護(hù)[J].電氣防爆，2005.1.

[6] 黃潤華,姜元鋒,傅汝楫. 滑動(dòng)軸承載荷的現(xiàn)場監(jiān)測和診斷[J].機(jī)械強(qiáng)度，1988.4.

Diagnosis and Treatment on Excessive Axial Vibration of Sliding Bearing Motor

XuYuanzhou

(Wolong Electric Nanyang Explosion Protection Group Co., Ltd., Nanyang 473008, China)

Combining with vibration data of a 2P motor obtained in user′s site and disassembly inspection situation, sliding bearing fault and occurrence causes of the dynamically-balanced motor are judged by spectrum analysis, and the solutions are found out. After disassembly inspection, the fault cause is determined and dealt with.

Sliding bearing；2P motor；axial vibration；spectrum analysis

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.03.13

TM303.5

B

1008-7281(2017)03-0043-003

徐元周 男 1981年生；畢業(yè)于河南科技大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，現(xiàn)從事電機(jī)制造工藝、故障診斷等方面工作.

2016-08-22