冷卻風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)案例分析

陳遠(yuǎn)彬

1 設(shè)備基本情況

1.1 設(shè)備型號(hào)

Fg2冷卻風(fēng)機(jī)，型號(hào)：PCF 0537 順90°，生產(chǎn)廠家：四平鼓風(fēng)機(jī)公司，配套電機(jī)型號(hào)：Y315S-2，功率110kW，轉(zhuǎn)速2 980r/min。

F1冷卻風(fēng)機(jī)，型號(hào)：PCF 0833 順180°，生產(chǎn)廠家：四平鼓風(fēng)機(jī)公司，配套電機(jī)型號(hào)：Y315L1-2，功率160kW，轉(zhuǎn)速2 980r/min。

1.2 風(fēng)機(jī)軸承及其特征頻率（見(jiàn)表1）

1.3 風(fēng)機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)簡(jiǎn)易布置（見(jiàn)圖1）

2 設(shè)備故障簡(jiǎn)述

2.1 案例一

2.1.1 Fg2冷卻風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析

我公司Fg2冷卻風(fēng)機(jī)傳動(dòng)裝置，在2016年3月監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)整體振動(dòng)上升，徑向振動(dòng)時(shí)域波形呈正弦波，頻譜圖以轉(zhuǎn)速頻率為主，同時(shí)存在極小幅值的2X、3X轉(zhuǎn)頻率的諧頻，類似于不平衡的典型特征（見(jiàn)圖2）。

表1 風(fēng)機(jī)軸承及其特征頻率

圖1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)簡(jiǎn)易布置圖

圖2 Fg2冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)水平方向速度測(cè)點(diǎn)時(shí)/頻域波形圖

該傳動(dòng)裝置運(yùn)行到5月設(shè)備檢修前，最大振動(dòng)部位為電機(jī)前端，振動(dòng)值為22.9mm/s；電機(jī)前端垂直方向速度測(cè)點(diǎn)時(shí)域波形以穩(wěn)定的周期波形為主，每轉(zhuǎn)出現(xiàn)3個(gè)波峰，頻譜圖中以1X、2X、3X電機(jī)轉(zhuǎn)頻分量為主，但2X轉(zhuǎn)頻分量最大，類似于不對(duì)中的典型特征（見(jiàn)圖3）。

2.1.2 故障判斷及處理

根據(jù)文中2.1.1分析，判斷該風(fēng)機(jī)傳動(dòng)裝置電機(jī)存在不平衡、不對(duì)中現(xiàn)象，可能是電機(jī)軸承內(nèi)外圈松動(dòng)或電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障。

2.1.3 檢修驗(yàn)證

2016年5月窯系統(tǒng)檢修時(shí)，對(duì)該風(fēng)機(jī)傳動(dòng)裝置進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)電機(jī)前后兩端軸承外圈松動(dòng)且軸承壓蓋已有明顯的磨損（見(jiàn)圖4），而電機(jī)轉(zhuǎn)子未見(jiàn)異常，檢修后該風(fēng)機(jī)最大振動(dòng)值下降到4.4mm/s。

圖3 檢修前Fg2冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)前端垂直方向速度測(cè)點(diǎn)時(shí)/頻域波形圖

圖4 Fg2冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承壓蓋及軸承外圈

圖5 F1冷卻風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)加速度時(shí)/頻域波形圖（6月11日）

2.2 案例二

2.2.1 F1冷卻風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析

我公司2號(hào)熟料生產(chǎn)線于2015年6月13日至24日進(jìn)行系統(tǒng)大修，F(xiàn)1冷卻風(fēng)機(jī)因振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常情況、設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，所以在系統(tǒng)大修時(shí)無(wú)該臺(tái)風(fēng)機(jī)的作業(yè)計(jì)劃。但系統(tǒng)檢修結(jié)束后，在對(duì)該設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了異常，具體分析如下：

檢修前（6月11日）檢測(cè)該風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)，加速度值為48.6m/s2，時(shí)域波形較雜亂，無(wú)明顯周期，時(shí)域指標(biāo)未見(jiàn)異常，頻譜圖以轉(zhuǎn)速頻率及其諧頻為主（見(jiàn)圖5）。

檢修后（6月25日）檢測(cè)該風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)，加速度值為74.4m/s2，時(shí)域波形中有明顯的沖擊現(xiàn)象，時(shí)域峭度指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖因子等指標(biāo)上升，振動(dòng)幅值烈度上升（時(shí)域波形幅值由檢修前的159上升到334），頻譜圖以轉(zhuǎn)速頻率及其諧頻為主（見(jiàn)圖6）。

持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)該風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，7月15日監(jiān)測(cè)該風(fēng)機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)03V測(cè)點(diǎn)加速度值飆升到254.7m/s2，時(shí)/頻域幅值大幅上升，各時(shí)域指標(biāo)也同時(shí)上升，時(shí)域波形圖中有明顯的轉(zhuǎn)頻周期沖擊，且在轉(zhuǎn)頻周期當(dāng)中又有4～5次的稍次烈度沖擊，即：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，軸承缺陷部位在受力面與滾動(dòng)體相遇一次，產(chǎn)生一次強(qiáng)烈的沖擊，而與滾動(dòng)體在非受力面相遇4～5次，產(chǎn)生4～5次的稍次烈度沖擊（見(jiàn)圖7）。

2.2.2 故障判斷及處理

根據(jù)文中2.2.1所述設(shè)備停機(jī)前后運(yùn)行情況的時(shí)/頻域及時(shí)域無(wú)量綱分析，推測(cè)F1冷卻風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)部位軸承內(nèi)圈或外圈存在局部缺陷，并且急速惡化，于是在7月16日立即組織維修力量對(duì)該風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)行更換。

2.2.3 檢修驗(yàn)證

檢查更換下的軸承發(fā)現(xiàn)，軸承內(nèi)圈等距于相鄰兩個(gè)滾子距離的部位存在兩個(gè)電蝕凹坑，原因可能是：熟料燒成系統(tǒng)檢修過(guò)程中，鉗工進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)，不小心將焊接地線搭在該風(fēng)機(jī)軸承座上，致使電流在該軸承的滾道與滾動(dòng)體接觸部位流動(dòng)時(shí)，通過(guò)潤(rùn)滑油膜發(fā)出火花，而在軸承表面出現(xiàn)局部的熔融和凹凸現(xiàn)象（見(jiàn)圖8）。軸承更換后，該軸承測(cè)點(diǎn)加速度值恢復(fù)正常（見(jiàn)圖9）。

圖6 F1冷卻風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)加速度時(shí)/頻域波形圖（6月25日）

圖7 F1冷卻風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)加速度時(shí)/頻域波形圖（7月15日）

圖8 F1冷卻風(fēng)機(jī)故障軸承

圖9 F1冷卻風(fēng)機(jī)03V測(cè)點(diǎn)加速度趨勢(shì)圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文所述案例一主要反映通過(guò)持續(xù)的周期性監(jiān)測(cè)，跟蹤設(shè)備故障的擴(kuò)展趨勢(shì)，指導(dǎo)設(shè)備維修；案例二主要介紹通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備檢修過(guò)程中操作不當(dāng)引起的軸承滾道電蝕問(wèn)題，避免因軸承突發(fā)性故障引起不必要停機(jī)損失。振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)已在現(xiàn)代化的設(shè)備管理中扮演著越來(lái)越重要的角色，企業(yè)在運(yùn)用新的技術(shù)手段管理設(shè)備的同時(shí)，設(shè)備檢修過(guò)程及檢修質(zhì)量的管控同樣不可忽視。■