滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)在1000MW超超臨界機(jī)組的應(yīng)用

劉永民

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 516363）

1 概述

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電廠對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性提出了更高的要求。在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中，滾動(dòng)軸承是其關(guān)鍵部件之一，其狀況直接關(guān)系到轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在日常維護(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軸承運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)。通過(guò)建立滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

平海發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組從2014年建立狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)廠內(nèi)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的重要性，分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)三級(jí)。根據(jù)設(shè)備等級(jí)，制定每臺(tái)設(shè)備的監(jiān)測(cè)周期，安排專人定期采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)加以分析，確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備及其滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀況，根據(jù)故障程度提前制定檢修計(jì)劃。

2 滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)的建立

定儀器、定人員、定測(cè)點(diǎn)、定標(biāo)準(zhǔn)、定匯總、定分析，技術(shù)人員應(yīng)用VIBXPERTII離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每周定期對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、匯總、數(shù)據(jù)收集、頻譜分析診斷，

滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)采用6個(gè)固定方式，定儀器、定人員、定測(cè)點(diǎn)、定標(biāo)準(zhǔn)、定匯總、定分析開(kāi)展。技術(shù)人員應(yīng)用VIBXPERTII振動(dòng)分析儀按設(shè)備監(jiān)測(cè)周期定期對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的滾動(dòng)軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)、匯總、數(shù)據(jù)收集、頻譜分析診斷，提取軸承故障信息，將故障機(jī)理與實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行綜合分析診斷，精確了解和掌握滾動(dòng)軸承運(yùn)行過(guò)程中的健康狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)軸承早期故障征兆及其原因，并預(yù)測(cè)故障發(fā)展趨勢(shì)，為實(shí)施軸承的狀態(tài)檢修及管理提供準(zhǔn)確的依據(jù)。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集及分析流程如圖1所示。

3 #1C汽側(cè)真空泵減速機(jī)滾動(dòng)軸承故障實(shí)例

3.1 故障情況

圖1 滾動(dòng)軸承數(shù)據(jù)采集分析流程圖

平海電廠#1C汽側(cè)真空泵減速機(jī)型號(hào)H1SH5A，采用二級(jí)減速，減速比為3:2:1，軸承型號(hào)分別為33110（輸入軸）／32309B（中間軸）／30217、30215（輸出軸），潤(rùn)滑油牌號(hào)VG320。減速機(jī)機(jī)整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 減速機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2017年12月2日檢查減速機(jī)軸承加速度包絡(luò)譜中出現(xiàn)484.61Hz的尖峰幅值（圖3）；

圖3 加速度包絡(luò)譜分析（12月02日）

12月10日故障頻率484.61幅值有明顯上升，且出現(xiàn)諧波（圖4）；

圖4 加速度包絡(luò)譜分析（12月10日）

12月16日，加速度包絡(luò)譜中各幅值明顯上升，故障頻率484.61Hz及其諧波上升最為明顯，且現(xiàn)場(chǎng)噪聲很大，振動(dòng)明顯（圖5）。

圖5 加速度包絡(luò)譜分析（12月16日）

3.2 故障分析

#1C汽側(cè)真空泵減速機(jī)的每個(gè)軸承的故障特征頻率見(jiàn)表1。齒輪輸入軸轉(zhuǎn)速為2970r/min，其轉(zhuǎn)頻f1=2970÷60=49.5Hz。通過(guò)分析輸入軸加速度包絡(luò)圖頻譜，其加速度包絡(luò)值異常增加，且在包絡(luò)頻譜中存在非常明顯的484.61Hz異常頻率及其諧波，且伴有32.83Hz的邊頻帶，如圖4。這與33110軸承外圈故障特征頻率（BPFO）很接近。

分析中間軸頻譜，從頻譜上確定出中間軸的轉(zhuǎn)頻為33HZ。這樣頻譜中484.61Hz的頻率在中間軸上將表現(xiàn)為484.61Hz÷33Hz（中間軸轉(zhuǎn)頻）=14.68（中間軸轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)），這與中間軸軸承故障特征頻率相差較大。同樣，根據(jù)速比可計(jì)算出最后輸出軸的轉(zhuǎn)頻為16.5Hz，這與該軸上的軸承故障特征頻率也不符。

表1 減速箱軸承故障特征頻率表 Hz

通過(guò)以上分析，根據(jù)采集的頻譜數(shù)值484.61Hz頻率與軸承33110的外圈故障特征頻率相符，故可診斷減速機(jī)輸入軸的33110軸承外圈存在損傷，建議對(duì)減速機(jī)進(jìn)行檢修。

3.3 結(jié)論的正確性驗(yàn)證

2017年12月17日對(duì)減速機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端33110軸承外圈磨損嚴(yán)重，并有一條明顯的裂紋（如圖6），與分析結(jié)果一致。更換軸承后試運(yùn)設(shè)備檢測(cè)，振動(dòng)頻譜中軸承故障特征頻率消失，加速度包絡(luò)值降至正常值。軸承振動(dòng)、噪聲得到較大改善，運(yùn)行狀態(tài)良好。

圖6 軸承故障位置

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)其出現(xiàn)的故障發(fā)展進(jìn)行跟蹤，并制定相應(yīng)的檢修計(jì)劃，對(duì)設(shè)備維護(hù)有極大的意義。首先，滿足設(shè)備狀態(tài)檢修的基本要求。采用先進(jìn)的精密點(diǎn)檢分析儀能有效解決常規(guī)監(jiān)測(cè)手段的局限性，使設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)得到有效的監(jiān)控。其次，極大減少設(shè)備的突發(fā)性事故，確保設(shè)備安全。設(shè)備早期故障一旦被檢測(cè)出來(lái)，根據(jù)故障的趨勢(shì)及時(shí)安排有針對(duì)性的檢修計(jì)劃，不但確保設(shè)備安全，而且可大幅降低檢修成本。

此次#1C汽側(cè)真空泵減速機(jī)滾動(dòng)軸承故障的判斷，是精密點(diǎn)檢分析儀的成功運(yùn)用，證明了滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)在我廠推廣的重要性，符合現(xiàn)代科學(xué)管理的理念。在電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，我廠通過(guò)科學(xué)的管理方式來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力，利用有限的資金投入獲得最大限度的回報(bào)，充分利用設(shè)備的有限壽命創(chuàng)造更多的價(jià)值。