懸臂式離心泵滾動(dòng)軸承振動(dòng)故障診斷

王 迪王 濤程劍鋒徐向民

（1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆獨(dú)山子 2.獨(dú)山子石化公司煉油廠 新疆獨(dú)山子）

1.概述

某化工廠氣分裝置中1臺(tái)沈陽(yáng)天達(dá)廠生產(chǎn)的2級(jí)懸臂式離心泵，型號(hào)TDL3334.235*2，驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)7311，非驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)N311。在2012年12月26日正常巡檢中，振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)該泵振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，而上一次12月13日采集的數(shù)據(jù)正常，兩次采集數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)ISO2372標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合工廠的實(shí)際情況，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置的報(bào)警區(qū)間為：該泵振動(dòng)烈度（速度有效值）0～4.5 mm/s為運(yùn)行良好，4.5～7 mm/s為運(yùn)行一般，7～11 mm/s為黃色警告，＞11 mm/s為紅色警告；該泵加速度有效峰值在0～30 m/s2為運(yùn)行良好，30～40 m/s2為黃色警告，＞40 m/s2為紅色警告；該泵加速度沖擊尖峰能量＞0.5 gIE，有較大沖擊振動(dòng)即報(bào)警。

從表1報(bào)警區(qū)間可以看出，12月13日機(jī)泵振動(dòng)幅值正常；12月26日振動(dòng)加速度有效峰值和加速度沖擊gIE值均超過了紅色報(bào)警值，可以判斷故障發(fā)展很快；數(shù)據(jù)顯示速度有效值有所上升，但沒有超過黃色報(bào)警值，在正常范圍。由此推斷泵體振動(dòng)不是由漸進(jìn)不平衡如流道結(jié)垢、局部腐蝕等引起的，而是由突發(fā)性高頻沖擊振動(dòng)引起。

2.診斷分析

（1）速度分析。觀察12月26日測(cè)點(diǎn)3H的速度波形圖及頻譜（圖1），可以發(fā)現(xiàn)時(shí)域波形存在一個(gè)周期性重復(fù)的沖擊能量即沖擊振動(dòng)，呈現(xiàn)非對(duì)稱形態(tài)；頻譜圖中幅值沒有超標(biāo)，主要以基頻及其諧波為主，且1倍頻占主要。

從測(cè)點(diǎn)3V的速度波形圖及頻譜（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)域波形明顯存在一個(gè)周期性重復(fù)的沖擊能量，呈現(xiàn)很強(qiáng)的非對(duì)稱形態(tài)。觀察其頻譜發(fā)現(xiàn)振動(dòng)幅值比水平方向較高但并沒有超標(biāo)，頻譜幅值也主要以基頻為主。通過測(cè)點(diǎn)3H和3V的頻譜分析,基本可排除不平衡、不對(duì)中、彎曲等轉(zhuǎn)子故障，從時(shí)域波形圖上看，可能存在一個(gè)周期性的沖擊振動(dòng)。

表1 2012年12月13日和26日振動(dòng)數(shù)據(jù)

圖1 測(cè)點(diǎn)3H速度波形圖及頻譜圖

圖2 3V速度波形圖及頻譜圖

（2）加速度分析。從測(cè)點(diǎn)3V的加速度波形及頻譜（圖3）可以發(fā)現(xiàn)，加速度波形圖存在沖擊能量高點(diǎn)，在高頻振動(dòng)區(qū)域（2～4.5 kHz）有大量幅值譜存在，且振動(dòng)值都比較大。

從測(cè)點(diǎn)4V的加速度波形及頻譜（圖4）可以發(fā)現(xiàn)，加速度波形同樣存在沖擊能量高點(diǎn)幅值低于測(cè)點(diǎn)3，同樣在高頻振動(dòng)區(qū)域（2～4.5 kHz）有大量幅值譜存在。通過測(cè)點(diǎn)3V和測(cè)點(diǎn)4V加速度頻譜圖,可以看出，其振動(dòng)主要來自高頻振動(dòng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知，此區(qū)域的振動(dòng)主要是由軸承或齒輪高頻振動(dòng)引起，因此可判斷該泵的振動(dòng)可能是軸承故障引起，并且驅(qū)動(dòng)端軸承故障較非驅(qū)動(dòng)端可能更嚴(yán)重，詳細(xì)故障原因還要進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析。

圖3 3V加速度波形圖及頻譜圖

圖4 4V加速度波形圖及頻譜圖

在包絡(luò)頻譜圖中標(biāo)記出內(nèi)圈、外圈、保持架、滾動(dòng)體的故障特征頻率（圖5）?？梢钥闯霰３旨芄收咸卣黝l率（20.4 Hz）的10倍頻（204 Hz）剛好處在最高的譜峰處。軸承其他零部件內(nèi)圈、外圈及滾動(dòng)體的故障特征頻率及其諧波沒有明顯的峰值。

3.檢修處理

由上分析可以判斷該懸臂式離心泵振動(dòng)較大的原因是軸承發(fā)生了故障，而且可能是保持架發(fā)生斷裂，建議立即停機(jī)檢修。

圖5 3V包絡(luò)頻譜圖

2012年12月27日對(duì)離心泵進(jìn)行解體檢修，拆卸驅(qū)動(dòng)端軸承壓蓋，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油已經(jīng)發(fā)黑變質(zhì)且有一些黑色沉淀物在軸承箱中，7311軸承已經(jīng)損壞，黃銅保持架已經(jīng)斷裂成三瓣。究其原因可能是由于潤(rùn)滑變質(zhì)，導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑及冷卻不良，最后引起保持架斷裂。更換軸承，清洗軸承箱，倒入新潤(rùn)滑油，該泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，故障解除，此次預(yù)知性維修有效。

4.結(jié)語

此次維修說明，雖然泵的振動(dòng)烈度沒有超標(biāo)，但是軸承已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重?fù)p壞，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可能會(huì)造成泵體更大的傷害。對(duì)設(shè)備振動(dòng)故障進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)結(jié)合振動(dòng)烈度，加速度有效峰值和加速度沖擊gIE值來看，而不能單純的通過一個(gè)幅值大小來判斷設(shè)備的運(yùn)行好壞。通過分析速度和加速度波形圖、頻譜圖及包絡(luò)頻譜圖，可以對(duì)離心泵軸承故障進(jìn)行原因和部位的預(yù)知性判斷。

1 張梅軍.機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)與故障分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008

2 張健.機(jī)械故障診斷技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2011

3 王江峰.卸船機(jī)臺(tái)車車輪軸承故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的研制[D].浙江大學(xué),2006

4 張豐.高頻包絡(luò)譜分析技術(shù)在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程,2012,(11):53-55