振動監測在滑動軸承故障診斷中的應用
2020-07-13摘 要:振動監測技術在旋轉機械設備中應用相當廣泛。因滑動軸承運行穩定,使用壽命長,在公司很多大型設備普遍采用,這些大型設備是公司關鍵A類設備。滑動軸承一旦發生故障就會直接影響到公司的生產經營,因此,掌握滑動軸承的運行狀況就顯得尤為重要。
一、概述
滑動軸承由于具有良好的抗振性能和較長的工作壽命,因而在旋轉機械中獲得廣泛應用。而巴氏合金因其具有獨特的機械性能,被很多大型旋轉機械廣泛采用,成為滑動軸承Z常見的材料之一。在日常生活中,因滑動軸承故障導致停機停產,從而造成很大經濟損失的情況時有發生。滑動軸承是旋轉設備中Z為精密的部件,它在設備中擔當不可或缺、至關重要的角色,它的好壞直接關系到設備能否正常穩定經濟運行。
滑動軸承狀態監測分為在線監測和離線監測,在公司內相當部分設備采用在線監測(如汽輪發電機組、高壓給水泵、煤氣排送機、空壓機、原料磨機等),但采集的信息相對比較簡單,甚至還有不少設備沒有安裝在線監控設備,因此,針對公司關鍵設備一般采用離線監測方式進行監控。隨時掌握關鍵設備的運行情況與問題、設備變化趨勢,以便實施計劃性檢修。同時可以為檢修提供指導性意見,也可以規避過度維修與重復性維修,Z大限度降低維修成本。
二、滑動軸承的失效方式
了解滑動軸承的失效方式與失效原因,有助于故障的診斷。
01 磨粒磨損
進入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉動,對軸承表面起研磨作用。
一、概述
滑動軸承由于具有良好的抗振性能和較長的工作壽命,因而在旋轉機械中獲得廣泛應用。而巴氏合金因其具有獨特的機械性能,被很多大型旋轉機械廣泛采用,成為滑動軸承Z常見的材料之一。在日常生活中,因滑動軸承故障導致停機停產,從而造成很大經濟損失的情況時有發生。滑動軸承是旋轉設備中Z為精密的部件,它在設備中擔當不可或缺、至關重要的角色,它的好壞直接關系到設備能否正常穩定經濟運行。
滑動軸承狀態監測分為在線監測和離線監測,在公司內相當部分設備采用在線監測(如汽輪發電機組、高壓給水泵、煤氣排送機、空壓機、原料磨機等),但采集的信息相對比較簡單,甚至還有不少設備沒有安裝在線監控設備,因此,針對公司關鍵設備一般采用離線監測方式進行監控。隨時掌握關鍵設備的運行情況與問題、設備變化趨勢,以便實施計劃性檢修。同時可以為檢修提供指導性意見,也可以規避過度維修與重復性維修,Z大限度降低維修成本。
二、滑動軸承的失效方式
了解滑動軸承的失效方式與失效原因,有助于故障的診斷。
01 磨粒磨損
進入軸承間隙的硬顆粒有的隨軸一起轉動,對軸承表面起研磨作用。

軸瓦磨損
02 刮傷
進入軸承間隙的硬顆粒或軸徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰,在軸承表面劃出線狀傷痕。
進入軸承間隙的硬顆粒或軸徑表面粗糙的微觀輪廓尖峰,在軸承表面劃出線狀傷痕。

表面磨損
03 膠合
當瞬時溫升過高,載荷過大,油膜破裂、油質變差或供油不足時,軸承表面材料發生粘附或遷移,造成軸承損傷。
當瞬時溫升過高,載荷過大,油膜破裂、油質變差或供油不足時,軸承表面材料發生粘附或遷移,造成軸承損傷。

膠合
04 疲勞剝落
在載荷的反復作用下,軸承表面出現與滑動方向垂直的疲勞裂紋,擴展后造成軸承材料剝落。
在載荷的反復作用下,軸承表面出現與滑動方向垂直的疲勞裂紋,擴展后造成軸承材料剝落。

疲勞點蝕
05 腐蝕
潤滑劑在使用中不斷氧化,所生成的酸性物質對軸承材料有腐蝕,材料腐蝕易形成點狀剝落。
06 其它失效形式
氣蝕:氣流沖蝕零件表面引起的機械磨損;
流體侵蝕:流體沖蝕零件表面引起的機械磨損;
電侵蝕:電化學或電離作用引起的機械磨損;
微動磨損:發生在名義上相對靜止,實際上存在循環的微幅相對運動的兩個緊密接觸的表面上。
除此之外,油膜渦動、喘振、碰摩、不平衡、不對中、松動等問題,都會加劇軸承的失效。
三、振動監測方法
01 選設備
選擇適合于振動監測的設備,以取得良好的經濟效益和技術效果。
02 定測點
選擇在軸承座上一個測點,一般應在水平徑向、垂直徑向和軸向三個方向監測。
03 選參數
公司大多數設備的特征頻率都在10至幾百赫茲之間,一般旋轉振動幅值與振動速度有效值來評價設備的狀態。
04 定周期
公司的設備監測周期一般為3-7天,對存在問題的設備縮短監測周期。參考標準如表1。
05 選標準
公司關鍵設備眾多,功率不同,轉速不同,因此應針對不同的設備選用不同的評判標準。參考標準見下表。
潤滑劑在使用中不斷氧化,所生成的酸性物質對軸承材料有腐蝕,材料腐蝕易形成點狀剝落。
06 其它失效形式
氣蝕:氣流沖蝕零件表面引起的機械磨損;
流體侵蝕:流體沖蝕零件表面引起的機械磨損;
電侵蝕:電化學或電離作用引起的機械磨損;
微動磨損:發生在名義上相對靜止,實際上存在循環的微幅相對運動的兩個緊密接觸的表面上。
除此之外,油膜渦動、喘振、碰摩、不平衡、不對中、松動等問題,都會加劇軸承的失效。
三、振動監測方法
01 選設備
選擇適合于振動監測的設備,以取得良好的經濟效益和技術效果。
02 定測點
選擇在軸承座上一個測點,一般應在水平徑向、垂直徑向和軸向三個方向監測。
03 選參數
公司大多數設備的特征頻率都在10至幾百赫茲之間,一般旋轉振動幅值與振動速度有效值來評價設備的狀態。
04 定周期
公司的設備監測周期一般為3-7天,對存在問題的設備縮短監測周期。參考標準如表1。
05 選標準
公司關鍵設備眾多,功率不同,轉速不同,因此應針對不同的設備選用不同的評判標準。參考標準見下表。

06 整數據
每次得到的數據都分門別類的輸入計算機,建立監測設備數據庫,根據相關判別標準,設定相關測點的報警值。
07 趨勢分析
以振動有效值——時間等,建立被監測設備振動狀態趨勢曲線圖。在趨勢圖上可隨時了解設備的實時技術狀況,判明設備是否存在異常,并及時調整監測手段進一步測試、分析,找出異常原因。
狀態監測人員應了解和掌握設備原理、結構特點、維修歷史、故障維修內容以及設備診斷技術資料(如軸承類型、型號、工況等);其次應選擇適合的數據采集儀器并在實測過程中嚴格按照操作流程使用儀器,保證測試數據真實反映設備的運行狀態;第三,在測試過程中要結合設備的其它參數,諸如油溫、水溫、壓力、聲音等相關參數反映的信息,進行綜合診斷。
四、實測舉例
每次得到的數據都分門別類的輸入計算機,建立監測設備數據庫,根據相關判別標準,設定相關測點的報警值。
07 趨勢分析
以振動有效值——時間等,建立被監測設備振動狀態趨勢曲線圖。在趨勢圖上可隨時了解設備的實時技術狀況,判明設備是否存在異常,并及時調整監測手段進一步測試、分析,找出異常原因。
狀態監測人員應了解和掌握設備原理、結構特點、維修歷史、故障維修內容以及設備診斷技術資料(如軸承類型、型號、工況等);其次應選擇適合的數據采集儀器并在實測過程中嚴格按照操作流程使用儀器,保證測試數據真實反映設備的運行狀態;第三,在測試過程中要結合設備的其它參數,諸如油溫、水溫、壓力、聲音等相關參數反映的信息,進行綜合診斷。
四、實測舉例

圖5
動力廠煤氣排送機是電機直驅滑動軸承簡支支撐的關鍵A類風機設備(如上圖所示),4#排送機在3月份開起之后,電機前端軸承振動逐漸增大甚至超過報警值,如下表。

檢測數據分析:
1. 電機驅動端軸向、電機驅動端水平方向1XRPM、2XRPM、3XRPM振動值偏大。如下圖。
1. 電機驅動端軸向、電機驅動端水平方向1XRPM、2XRPM、3XRPM振動值偏大。如下圖。


電機前軸向
電機前水平
2. 相位差相對穩定,聯軸器兩端軸向相位差177°,接近180°。
分析結論:綜上所述情況,跟據振動值、特征頻譜、振動趨勢曲線圖等分析,4#排送機存在滑動軸承間隙偏大、轉子不平衡與對中不良情況,建議擇機停機檢修。
檢修過程驗證:
于6月底停機檢查發現風機兩端軸瓦下瓦開裂小塊,電機軸瓦有明顯磨損,風機葉輪積灰較多,轉子不平衡量為36g左右。
電機前水平
2. 相位差相對穩定,聯軸器兩端軸向相位差177°,接近180°。
分析結論:綜上所述情況,跟據振動值、特征頻譜、振動趨勢曲線圖等分析,4#排送機存在滑動軸承間隙偏大、轉子不平衡與對中不良情況,建議擇機停機檢修。
檢修過程驗證:
于6月底停機檢查發現風機兩端軸瓦下瓦開裂小塊,電機軸瓦有明顯磨損,風機葉輪積灰較多,轉子不平衡量為36g左右。



經檢修更換風機前后軸瓦,重新處理并調整電機軸瓦,清理風機葉輪并做動平衡,回裝后各個測點振動值都下降到1.7mm/s以下,恢復正常運行。
五、結語
設備監測與診斷技術可以有效地避免意外設備事故,節約大量維修費用,無論對安全生產還是對設備維護都具有十分重要的意義。設備狀態檢測工作的開展為設備預防性維修提供了可靠的理論依據,對確保設備修理的及時性、準確性起到了關鍵作用。通過對旋轉設備軸承振動的監測和案例分析不僅可以掌握軸承的運行狀態,還可以了解設備整體性能。該監測方法除了適用于滑動軸承以外同時也適用于滾動軸承相關設備狀態監測,可以廣泛使用。
五、結語
設備監測與診斷技術可以有效地避免意外設備事故,節約大量維修費用,無論對安全生產還是對設備維護都具有十分重要的意義。設備狀態檢測工作的開展為設備預防性維修提供了可靠的理論依據,對確保設備修理的及時性、準確性起到了關鍵作用。通過對旋轉設備軸承振動的監測和案例分析不僅可以掌握軸承的運行狀態,還可以了解設備整體性能。該監測方法除了適用于滑動軸承以外同時也適用于滾動軸承相關設備狀態監測,可以廣泛使用。
來源:整理自《振動監測在滑動軸承故障診斷中的應用》ppt講義,作者:文良才
