23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱振動(dòng)分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨(dú)山子石化分公司研究院設(shè)備研究所，新疆 獨(dú)山子 833699）

23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱振動(dòng)分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨(dú)山子石化分公司研究院設(shè)備研究所，新疆 獨(dú)山子 833699）

某乙烯廠聚乙烯車間23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱在運(yùn)行中突然出現(xiàn)振動(dòng)異常增大，通過對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和分析，正確診斷出故障區(qū)域、原因和故障程度，由車間果斷采取措施，避免該機(jī)組齒輪泵減速箱發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷事故，成功實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修。

振動(dòng)分析；預(yù)知維修；處理措施

23M840擠壓機(jī)組是某廠聚乙烯車間的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，由日本神戶制鋼公司（KSL）制造的LCM280H型機(jī)組，加工0.02～20g/10min熔融指數(shù)的聚烯烴。2014年1月6日該擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端的振動(dòng)異常增大，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和分析，認(rèn)為齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承外圈存在明顯損傷，建議車間根據(jù)生產(chǎn)情況及時(shí)安排檢修，車間于2014年1月10日對(duì)該齒輪泵減速箱進(jìn)行針對(duì)性檢修，更換齒輪泵減速箱輸入軸軸承，減少機(jī)組停機(jī)時(shí)間和維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)該擠壓機(jī)組的預(yù)知維修。

1 機(jī)組基本信息

23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱為PB900-SFW型行星齒輪系減速箱（圖1），其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱主要技術(shù)參數(shù)

圖1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱

23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 23M840擠壓機(jī)組齒輪泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 齒輪泵減速箱故障現(xiàn)象描述

2014年1月6日車間巡檢人員發(fā)現(xiàn)23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承出現(xiàn)異常均勻咔噠聲，輸入軸聯(lián)軸端軸承溫度也由54℃上升到56℃，使用VM-63振動(dòng)儀測(cè)得輸入軸聯(lián)軸端軸承座的水平振動(dòng)2.8mm/s，垂直振動(dòng)4.2mm/s，軸向振動(dòng)3.0mm/s；相比之前監(jiān)測(cè)齒輪泵減速箱輸入軸軸承座的水平振動(dòng)2.3mm/s，垂直振動(dòng)2.4mm/s，軸向振動(dòng)2.3mm/s，齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承座垂直振動(dòng)有較明顯增大。

3 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和分析

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷人員于2014年1月9日，使用SKF CMXA80型振動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀，對(duì)23M840擠壓機(jī)組齒輪泵進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，測(cè)試振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3。

依據(jù)SHS 01003-2004石油化工旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（功率＞300kW，殼振正常標(biāo)準(zhǔn)為≤4.5mm/s，停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)為＞11.2mm/s；），23M840擠壓機(jī)組齒輪泵電機(jī)振動(dòng)值在正常范圍內(nèi)；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向振動(dòng)超標(biāo)，對(duì)輸入軸聯(lián)軸端振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析，見圖 2～5。

表3 2014年1月9日23M840擠壓機(jī)組齒輪泵振動(dòng)數(shù)據(jù)

圖2 減速箱輸入軸聯(lián)軸端水平方向振動(dòng)頻譜圖

圖3 減速箱輸入軸聯(lián)軸端垂直方向振動(dòng)頻譜圖

圖4 減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向方向振動(dòng)頻譜圖

圖5 減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖

23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向振動(dòng)超標(biāo), 齒輪泵的振動(dòng)烈度評(píng)定等級(jí)為C區(qū)，齒輪泵減速箱可短期運(yùn)行，但必須采取相應(yīng)補(bǔ)救措施；對(duì)齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析，主要振動(dòng)頻率為146.5Hz，為輸入軸第一級(jí)齒輪嚙合頻率，表明減速箱輸入軸齒輪存在嚙合不良；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端水平、垂直和軸向振動(dòng)頻譜中均存在軸承故障頻率；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖上出現(xiàn)明顯的6222軸承的外圈故障頻率，說明齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承外圈存在明顯損傷。結(jié)合振動(dòng)測(cè)試時(shí)，擠壓機(jī)組的負(fù)荷和齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端目前振動(dòng)幅值情況，建議車間根據(jù)生產(chǎn)情況擇機(jī)更換23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，并檢查減速箱輸入軸第一級(jí)齒輪嚙合及軸系對(duì)中的情況。

4 故障驗(yàn)證及采取的處理措施

車間按計(jì)劃于2014年1月10日對(duì)23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱進(jìn)行檢修，解體后發(fā)現(xiàn)齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承6222外圈損傷嚴(yán)重，整個(gè)軸承外圈滾動(dòng)體導(dǎo)軌面均勻布滿凹坑，邊緣倒角處損傷最嚴(yán)重，且有燒灼痕跡（見圖6），軸承外圈表面出現(xiàn)高溫變色現(xiàn)象，該滾動(dòng)軸承具有明顯的軸電流損傷特征；聯(lián)系日本神戶制鋼廠和國內(nèi)某失效分析研究院，對(duì)這一典型故障進(jìn)行分析，認(rèn)為齒輪泵電機(jī)在23M840擠壓機(jī)組負(fù)荷發(fā)生改變時(shí)通過變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，此時(shí)變頻器很有可能產(chǎn)生未完全消除的脈沖磁通和電源諧波，在齒輪泵電機(jī)軸上形成的強(qiáng)軸電流，通過聯(lián)軸器傳到齒輪泵減速箱輸入軸，齒輪泵減速箱輸入軸軸承很有可能存在缺陷或者運(yùn)行中存在缺陷，使得軸電流在軸承缺陷處放電，導(dǎo)致整個(gè)軸承迅速失效，表現(xiàn)在齒輪泵減速箱輸入軸軸承振動(dòng)在短時(shí)間異常增大并伴有異常聲響。

圖6 齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承

表4 2014年1月24日23M840擠壓機(jī)組齒輪泵振動(dòng)數(shù)據(jù)

車間在檢修中針對(duì)性更換23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，徹底清理齒輪泵潤滑油系統(tǒng)過濾器。23M840擠壓機(jī)組減速箱檢修后振動(dòng)情況如表4，從中可以看出23M840擠壓機(jī)組減速箱檢修后運(yùn)行狀況良好，其振動(dòng)烈度評(píng)定等級(jí)為B區(qū)。

為徹底避免23M840擠壓機(jī)組齒輪泵減速箱輸入軸軸承再次發(fā)生軸電流損傷影響裝置生產(chǎn)，車間決定在齒輪泵電機(jī)軸端靠近聯(lián)軸器處安裝接地碳刷，及時(shí)將產(chǎn)生的軸電流導(dǎo)走，保證電機(jī)軸電位為零，防止軸電流損傷軸承。

5 結(jié)語

車間通過巡檢及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常狀況，通過現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試、分析和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障原因、部位和程度，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修，減少設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)行效率；通過設(shè)備事后故障分析，查找故障根源，采取措施從根本上解決設(shè)備故障，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

[1]屈梁生.機(jī)械故障診斷學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1986.

[2]張來斌.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)及方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[3]劉澤九.滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

TQ315

A

1671-0711（2017）12（上）-0167-03