滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實(shí)用技巧

1、滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實(shí)用技巧【關(guān)鍵詞】滾動軸承【論文摘要】滾動軸承狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實(shí)用技巧 一、滾動軸承故障診斷方式及技巧振動分析是對滾動軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的常用方法。一般方式為：利用數(shù)據(jù)采集 器在設(shè)備現(xiàn)場采集滾動軸承振動信號并儲存，傳送到計算機(jī)，利用振動分析軟件進(jìn)行深入分 析，從而得到滾動軸承各種振動參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值，進(jìn)而判斷這些滾動軸承是否存在故障。我 們采用日本理音公司生產(chǎn)的SA-77信號分析儀，配合筆記本微機(jī)、SA-77振動分析軟件進(jìn)行大 中型電機(jī)滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，經(jīng)過近幾年實(shí)際使用，其效果令人非常滿意。要想真實(shí)準(zhǔn)確反映滾動軸承振動狀態(tài)，必須注意采集

2、信號的準(zhǔn)確真實(shí)，因此要在離軸承最 近的地方安排測點(diǎn)。我廠主要監(jiān)測大中型電機(jī)滾動軸承狀態(tài)，電機(jī)軸伸端測點(diǎn)較好選定，而 電機(jī)自由端則有后風(fēng)扇罩，一般測點(diǎn)不易真實(shí)反映后軸承運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過一段時期摸索和比 較，發(fā)現(xiàn)測點(diǎn)選在風(fēng)扇罩固定螺絲處有較好監(jiān)測效果。另外必須注意對振動信號進(jìn)行多次采 集和分析，才能得到準(zhǔn)確結(jié)論。滾動軸承振動大小在運(yùn)行中是有變化的，若僅采集一次信號 進(jìn)行分析，其結(jié)果不足以確定軸承的主要振動狀態(tài)，必須經(jīng)過多次反復(fù)采集和分析，綜合進(jìn) 行比較，才能得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)論。二、滾動軸承正常運(yùn)行特點(diǎn)與診斷技巧我們在長期生產(chǎn)過程的狀態(tài)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，滾動軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在其使用過程中有一定的規(guī) 律性，并且

3、重復(fù)性非常好。例如，正常優(yōu)質(zhì)軸承在開始使用時(1998年2月6日)，振動幅值和 噪聲均比較小，但頻譜有些散亂(圖1)這可能是由于制造過程中的一些缺陷，如表面毛刺等 所致。運(yùn)行一段時間后(1998年2月12日)，振動幅值和噪聲維持一定水平，頻譜非常單一， 僅出現(xiàn)一、二倍頻。極少出現(xiàn)三倍工頻以上頻譜(圖2)，軸承狀態(tài)非常穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn)定工作 期。繼續(xù)運(yùn)行一段時間后(1998年7月31日)，軸承幅值和噪聲開始增大(圖3)，有時出現(xiàn)異響 ，但振動增大的變化較緩慢，此時，軸承峭度值由2.303突然達(dá)到33.47，可認(rèn)為軸承出現(xiàn) 初期故障。這時，就要對該軸承進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，密 切注意其變化。此后(1998年8

4、月11日)，軸承峭度值又開始快速下降，并接近正常值，而振 動和噪聲開始顯著增大(圖4)，且幅度加快，當(dāng)振動超過振動標(biāo)準(zhǔn)時(如ISO2372標(biāo)準(zhǔn))，其軸 承峭度值也開始快速增大。當(dāng)峭度值也超過正常值(可用峭度相對標(biāo)準(zhǔn)，此處為4)達(dá)4.97， 速度達(dá)196.6mm/s時，我們認(rèn)為軸承已進(jìn)入晚期故障，需及時檢修設(shè)備，更換滾動軸承。 圖1 圖2 圖3 圖4 軸承表現(xiàn)出晚期故障特征到出現(xiàn)嚴(yán)重故障(一般為軸承損壞，如抱軸、燒傷、保持架散裂 、滾道和滾珠磨損等)時間大都不超過一周，設(shè)備容量越大，轉(zhuǎn)速越快，其間隔時間越短 。 因此，在實(shí)際滾動軸承故障診斷中，一旦發(fā)現(xiàn)晚期故障特征，應(yīng)果斷判斷軸承存在故障，盡 快

5、安排檢修。三、滾動軸承異常運(yùn)行特點(diǎn)與診斷技巧由于假冒偽劣軸承難免會進(jìn)入企業(yè)，而此類軸承造成的嚴(yán)重故障往往是突發(fā)的、災(zāi)難性的 ，如軸承保持架和軸承內(nèi)外圈突然斷裂等，這些故障輕者造成轉(zhuǎn)子抱軸，重者導(dǎo)致轉(zhuǎn)子或設(shè) 備報廢。近幾年我們在生產(chǎn)實(shí)際中經(jīng)常遇到此類情況，因此，必須及時診斷出滾動軸承狀態(tài) 好壞并更換偽劣軸承，避免大事故發(fā)生。對此，我們在實(shí)際監(jiān)測與診斷中也積累了一些實(shí)用 技巧。我們發(fā)現(xiàn)此類軸承在運(yùn)行初期，其頻譜有特點(diǎn)，即設(shè)備工頻一般不占振動主要成分，而高倍頻率振動較多，且大多占主要成分(圖5)，但振動總值不大。用振動標(biāo)準(zhǔn)(如ISO2372 標(biāo)準(zhǔn))判斷振動是合格的。此時，應(yīng)引起警惕，這種狀態(tài)即為軸承

6、零件存在缺陷等，其失效 往往是非常突然和快速的，上述軸承即在檢測后兩小時轉(zhuǎn)子抱軸。 圖5要準(zhǔn)確診斷這些假冒偽劣軸承故障，平時就要注意多積累優(yōu)質(zhì)軸承在設(shè)備上正常運(yùn)行的頻譜 和振動時域情況，便于在出現(xiàn)此類異常頻譜時能及時判斷出軸承故障，避免設(shè)備事故。四、滾動軸承快速診斷技巧在實(shí)際狀態(tài)監(jiān)測中，往往只需判斷滾動軸承好壞，能用多長時間。我們在現(xiàn)場診斷中，采用 有量綱參數(shù)與無量綱參數(shù)相結(jié)合，可快速判斷出軸承故障，即采用振動速度結(jié)合軸承峭度值 進(jìn)行綜合診斷。當(dāng)兩個條件均超過標(biāo)準(zhǔn)時，我們判斷軸承存在故障。這種判斷方法經(jīng)過三年 的實(shí)踐，證明對滾動軸承的故障診斷非常實(shí)用，準(zhǔn)確率超過90%，診斷出的軸承基本上均處

7、于后期故障階段。另外，當(dāng)監(jiān)測到滾動軸承低頻振動非常大時(圖6)，排除機(jī)組不對中、不平衡、結(jié)構(gòu)松動 、基礎(chǔ)共振等結(jié)構(gòu)性因素后，即使無滾動軸承特征頻率，也應(yīng)對滾動軸承進(jìn)行檢修。 圖6五、滾動軸承頻譜分析技巧對于振動不大、軸承峭度不大、頻譜復(fù)雜的振動信號，在現(xiàn)場難以判斷有無故障，此時可 對振動信號應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行精密分析。先進(jìn)行常規(guī)分析，檢查振動速度和軸承峭度是否接近 標(biāo)準(zhǔn)，而后用功率譜考察振動能量是否超標(biāo)。其功率譜不大，觀察頻譜中各種頻率成分。若 譜線對應(yīng)頻率為工頻整數(shù)倍，則應(yīng)著重查找機(jī)組結(jié)構(gòu)方面的故障；若為工頻分?jǐn)?shù)倍，出現(xiàn)較 多小數(shù)位頻率，則應(yīng)著重查找軸承特征頻率。若有則軸承存在故障；若無則排除其它部件故 障后需引起警惕，加強(qiáng)監(jiān)測。實(shí)際中常有許