球磨機(jī)小齒輪軸承故障診斷

閆志勇

（中海石油化學(xué)股份有限公司，北京 100029）

?

球磨機(jī)小齒輪軸承故障診斷

閆志勇

（中海石油化學(xué)股份有限公司，北京 100029）

摘 要：磨機(jī)小齒輪西側(cè)軸承內(nèi)部出現(xiàn)異常聲音，經(jīng)振動(dòng)檢測(cè)后診斷為單側(cè)軸承嚴(yán)重?fù)p傷。立即停車檢修更換損傷的軸承，避免事故進(jìn)一步惡化后對(duì)設(shè)備造成更加嚴(yán)重的影響。

關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；軸承；故障；診斷

化工生產(chǎn)屬于流程化作業(yè)，對(duì)過程裝備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行要求較高，一旦出現(xiàn)異常情況，則需要對(duì)故障部位、性質(zhì)、嚴(yán)重程度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，為進(jìn)一步采取維護(hù)、修理措施提供科學(xué)的依據(jù)，提高檢修的針對(duì)性、準(zhǔn)確性，最大程度地保證裝置運(yùn)行可控。近年來，化工過程裝備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)可極大提高對(duì)各類設(shè)備，尤其是動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可控程度，及時(shí)、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障隱患，采取可靠的維修保養(yǎng)措施，防止出現(xiàn)大的意外事件發(fā)生。本文列舉了一次應(yīng)用狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)解決設(shè)備振動(dòng)故障的案例。

一、設(shè)備基本信息

傳動(dòng)部分示意圖如圖1所示。

圖1　傳動(dòng)部分示意圖

磨機(jī)主尺寸：φ3.6m×5.4m，周邊傳動(dòng)型濕式格子型球磨機(jī)。

電機(jī)：高壓同步電機(jī)（16級(jí)），功率932.5kW， 6kV，同步轉(zhuǎn)速250r/min，滑動(dòng)軸承支撐。

小齒輪：轉(zhuǎn)速250r/min，齒數(shù)19個(gè)，軸承型號(hào)FAG 23245（雙列球面滾柱軸承）。

大齒圈：轉(zhuǎn)速17.34r/min，齒數(shù)274個(gè)。

齒輪嚙合頻率：4750r/min。

二、故障診斷情況

2010年3月22日，維修人員反映3＃球磨機(jī)小齒輪西側(cè)軸承近期出現(xiàn)異常聲音，要求利用狀態(tài)檢測(cè)儀器確認(rèn)故障性質(zhì)及嚴(yán)重程度，以便采取相應(yīng)檢修措施。

3＃磨機(jī)在2008年3月份時(shí)，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)小齒輪東側(cè)軸承內(nèi)部有一種撞擊聲，打開軸承上蓋發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑脂中存在小片的銅粉末，是銅保持架上磨損下來的。當(dāng)時(shí)頻譜上在齒輪嚙合頻率及其諧頻峰值旁邊出現(xiàn)了大量的小齒輪轉(zhuǎn)速邊帶（圖2）。而軸承g(shù)sE譜上出現(xiàn)了2831r/min及其諧頻峰值，整體噪聲地平有所上升，而經(jīng)過軟件計(jì)算，2831r/min與FAG23244軸承的內(nèi)環(huán)故障頻率（BPFI）十分接近。

當(dāng)時(shí)鑒于開蓋檢查軸承時(shí)并未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的軸襯損傷現(xiàn)象，僅有一些從銅保持架上磨下的銅粉末，而銅硬度較小，對(duì)軸承內(nèi)外圈及滾動(dòng)體短期內(nèi)不會(huì)造成明顯的磨損。雖然問題并不嚴(yán)重，仍可監(jiān)護(hù)下繼續(xù)運(yùn)行，但還是采取了將軸承內(nèi)部潤(rùn)滑脂及金屬粉末進(jìn)行仔細(xì)清洗的措施。進(jìn)行上述處理后，3＃磨機(jī)繼續(xù)開車，但加強(qiáng)了對(duì)該軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并要求車間對(duì)其加強(qiáng)潤(rùn)滑，盡量做到少量多次。在這以后的時(shí)間里，東側(cè)軸承故障一直沒有再繼續(xù)發(fā)展，而穩(wěn)定在一個(gè)振動(dòng)水平（圖3）。

圖2　2008年3月東側(cè)軸承振動(dòng)速度譜

圖3　2008年3月東側(cè)軸承振動(dòng)gsE譜

然而西側(cè)軸承卻出現(xiàn)了故障，采集振動(dòng)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，原堅(jiān)持帶病運(yùn)行的東側(cè)軸承故障并未有明顯發(fā)展，而西側(cè)軸承速度譜上卻出現(xiàn)了明顯的2153r/min及其諧頻峰值，而齒輪嚙合頻率4750r/min僅勉強(qiáng)可以看到，如圖4所示。而gsE譜中，也是2153r/min及其諧頻峰值占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，如圖5所示。經(jīng)過計(jì)算2153r/min 與FAG23244軸承的外環(huán)故障頻率（BPFO）一致。而當(dāng)時(shí)檢測(cè)到的gsE值已經(jīng)達(dá)到了8gsE，而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，正常的軸承g(shù)sE值一般不超過2gsE，即使是單純的潤(rùn)滑不良、本體振動(dòng)過大時(shí)，這個(gè)參數(shù)也不超3gsE，而目前該軸承g(shù)sE值已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)。

圖4　西側(cè)軸承振動(dòng)速度譜

圖5　西側(cè)軸承振動(dòng)gsE譜

經(jīng)過與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)無論是速度有效值、gsE值，還是速度譜、gsE譜上的異常頻率幅值，均有大幅度上升，如圖6所示，已大大超出了正常的波動(dòng)范圍。而東側(cè)軸承g(shù)sE譜卻沒有變換，只是在速度譜上有所體現(xiàn)。這說明，東側(cè)軸承故障并未發(fā)展，而是由于西側(cè)軸承出現(xiàn)嚴(yán)重軸承故障，對(duì)東側(cè)軸承的振動(dòng)有一定影響。

圖6　西側(cè)軸承振動(dòng)速度變化趨勢(shì)圖

三、處理結(jié)果

鑒于軸承損傷已經(jīng)到了無法忍受的程度，如不立即停車更換，將可能造成更加嚴(yán)重的軸承散架故障，并影響到小齒輪及聯(lián)軸器的運(yùn)行安全。因此，決定立即通知工藝車間安排停車，重點(diǎn)對(duì)西側(cè)軸承進(jìn)行更換，并同時(shí)利用此次機(jī)會(huì)檢查一下一直帶病運(yùn)行的東側(cè)軸承，若仍有銅粉末，可對(duì)其進(jìn)行清洗置換。

停車以后，發(fā)現(xiàn)西側(cè)軸承外滾道出現(xiàn)了一片大約150mm長(zhǎng)、50mm寬、1mm深的剝落，如圖7所示。并且滾柱也有不同程度的損傷，而東側(cè)軸承內(nèi)部卻沒有任何明顯損傷痕跡，證實(shí)了前面的診斷結(jié)論。于是立即對(duì)西側(cè)軸承進(jìn)行了更換，未對(duì)東側(cè)軸承進(jìn)行處理。

圖7　西側(cè)軸承拆開后的外滾道損傷圖

四、結(jié)語

應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，準(zhǔn)確判斷球磨機(jī)振動(dòng)原因?yàn)樾↓X輪西側(cè)軸承損壞故障，并果斷采取了停機(jī)檢修的措施。經(jīng)過拆檢驗(yàn)證了診斷結(jié)論，及時(shí)進(jìn)行了更換，避免了一次因軸承損壞導(dǎo)致的惡性事故發(fā)生，保證了裝置的可靠運(yùn)行。

收稿日期：（2015-12-15）

中圖分類號(hào)：TP306

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-0711（2016）02-0067-02