摘　要：簡要闡述（shù）機（jī）械故障診（zhěn）斷（duàn）振動分析技術，利用SKF振動分（fèn）析儀對除塵風機故障的診斷（duàn）分析，探討振動檢測技術在各類旋（xuán）轉設備故障診斷上的應用。
　　關鍵詞：振動頻譜分析；滾動軸承（chéng）；故障；診斷
　　0　前言
　　振動分析是設備故障診斷Z重要（yào）Z常用的方法，各（gè）種振動分析儀器采集故障設（shè）備的振動信號，通過對振動信號的波形、頻譜、相位進行（háng）分析，診斷出（chū）設備的故障部位、類型及嚴重程度，以便據此采取相應的（de）措施。滾（gǔn）動軸承是旋（xuán）轉機械設備中較易（yì）損（sǔn）壞的部分，對其振動分析，可以診斷出軸承的（de）運行狀況，及時采取相應（yīng）措施。
　　1　滾動軸承振動（dòng）分析
　　1.1 滾（gǔn）動軸承（chéng）故障發展的4個階（jiē）段
　　階段，即軸承開始出（chū）現故障的（de）萌芽階段，這時溫度正常，噪聲正常，振動速度總量（liàng）及頻譜（pǔ）正常（cháng），但尖峰能量總量及頻譜有所征兆，反映軸承故（gù）障的初始階段。這（zhè）時真正的軸承故（gù）障頻率出現在超聲段大約20～60kHz範圍。
　　第二階段，溫（wēn）度正常，噪聲略增大，振動（dòng）速度總量略增（zēng）大，振動頻譜變化不明顯，但尖峰能量有大的增加，頻譜也更加突出。這時的軸承故障頻率出現在大約500Hz～2kHz範圍。
　　第三階段，溫度略升高，可耳聽到噪聲，振（zhèn）動速度總（zǒng）量有大的增加，且振動速度頻譜上清晰（xī）可見軸（zhóu）承故障頻率及其諧波（bō）和邊帶，另振動速度頻譜上“噪聲（shēng）地平”明顯升高，尖峰能量總量相比第二階段變得更大、頻譜也更加突出。這時的軸承故障頻率出現在大約0～1kHz範圍。建議於第三（sān）階（jiē）段後期予以更換軸承，此時應該已經出現肉眼可以看到的磨（mó）損等滾（gǔn）動軸承故障特征。
　　第四階段，溫度明顯升高，噪聲強度明顯改變，振動速（sù）度總量和振動位移總量明顯增大，振動速度頻譜上（shàng）軸承故障頻率開始消失，被更大的隨機的寬帶高頻“噪聲地平”取代;尖峰能量總量（liàng）迅速增大，並可能出現一些不穩定的（de）變化。絕不能讓軸（zhóu）承在故障發展（zhǎn）的（de）第四階段中運（yùn）轉，否則（zé）將可能發生災難性破壞。

圖1 滾動軸承典型（xíng）故（gù）障發展過程

　　1.2 滾動軸承的（de）故障頻率
　　對應滾動軸承的結構組（zǔ）成，滾動軸承（chéng）有4種故障頻率：滾動軸承（chéng）保持架故障頻率（FTF），滾動軸承滾動體故障頻率（BSF），滾動（dòng）軸承外圈故障（zhàng）頻率（BPFO），滾動軸承內（nèi）圈故障頻率（BPFI）。對於這些軸承（chéng）故（gù）障頻率的求取，有專門的數學計算公式，其中精確的計算公式不僅算起來比較（jiào）麻煩，而且也沒太大的必要，所以一般采用估算公式：
　　滾動（dòng）軸承外圈故障頻率（BPFO）≌N（0.5n-1.2）
　　滾動軸承內圈故障頻率（lǜ）（BPFI）≌N（0.5n+1.2）
　　滾動（dòng）軸承滾（gǔn）動體故障頻率（BSF）≌N（0.2n-1.2/n）
　　滾動軸承保持（chí）架故障頻率（FTF）≌N（0.5n-1.2/n）
　　N=軸的轉速，n=滾動體數目
　　注：計算頻率（lǜ）時要求1、滾動軸承沒有滑動；2、滑動軸承幾何尺寸沒有（yǒu）變化；3、軸承外環固（gù）定不（bú）旋轉。
　　不過在實際工作中計算還是比較麻煩，較方便的方法是利用專門的（de）軟（ruǎn）件獲取，CMXA70振動檢測分析儀附帶的軟（ruǎn）件SKF Microlog Analyzer中就帶有該功能，隻要輸入軸承型號及生產廠家等信息，就可得到對應的各種軸承故障頻（pín）率（lǜ）。
　　1.3 尖峰能量
　　振動尖峰能量（gSE）指的（de）是短瞬間內金屬碰撞和隨機振動所產生的通過機器的結構外傳的振（zhèn）動能量，主要用於監測診斷滾動軸承和齒輪的缺陷。
　　1.4 SKF CMXA70振動（dòng）分析儀
　　Microlog CMXA70是SKF新（xīn）一代的數據采集及分析儀，可以（yǐ）簡易的采集設備的時域（yù）及頻譜振動信號，其獨有的GE值信號采（cǎi）集及分析係統（tǒng）可以發現軸承的早期（qī）故障，並且（qiě）可以通（tōng）過連續的數據采集形成（chéng）設備的振動劣化趨勢圖。
　　杭鋼設備（bèi）處引進了（le）由SKF公（gōng）司生（shēng）產的CMX2A70振動檢測分析儀，經過一段時間的摸（mō）索使用，於2009年4月9日對轉爐（lú）廠精煉爐（lú）除塵風機進行（háng）了振動檢（jiǎn）測。
　　2　故障實例（lì）
　　杭鋼轉爐廠3、4號精煉爐（lú）除塵風機2009年4月9日被發現風機側軸（zhóu）承座（zuò）振動異常，設備處檢測人員接到診斷通知後，在實地了解情況的基（jī）礎上，利用SKF CMXA70振動檢測儀進行振動檢（jiǎn）測（cè）分析。
　　2.1 風機（jī）機（jī）組參數

表1 風機（jī）參數表

　　2.2 振動測點（diǎn）分布（bù）情況

圖（tú）2 風機機（jī）組測點分布情況

　　2.3 振動測量值

表2 2009年4月9日9:00振動測量值　（風（fēng）機轉速約677r/min）

　　從振動測點的（de）數據上看，風機前軸承座的軸向（3A）振動值達到18.455mm/s，按照國家（jiā）標準GB/T 6075.1-1999，300KW-50MW風機（jī）電機振動速度 值應處於（yú）4.5mm/s以下（xià）為正常運行，4.5～7.1mm/s為超標但可以繼（jì）續運行（háng）一段時間直到找到合適的停機檢查時間，超過7.1mm/s以後則很可能引起（qǐ）機器的破壞，因此該3A點的（de）振動（dòng）嚴重超標，而且從數據上看其它測點的的振動值都不大，結合3A測點的（de）振動頻譜圖如圖3。

圖3 3A點振動的頻譜圖（tú）

　　其中BSF為該點滾動軸承滾動體故障頻率，BPFO為滾動軸承外圈故障頻率，BPFI滾動軸承內圈故障頻率，X為轉速頻率值。
　　從頻譜圖中看（kàn）到該（gāi）點振動中存在大量（liàng）明顯的高（gāo）頻振動分量，並未出現明顯的轉速頻率的振動，其中較（jiào）為明顯的波峰都與該軸承22340CC的固有頻率及其轉速邊帶頻率相吻合，初步判斷該軸承座的振動由滾動軸承故障引起，並且其狀（zhuàng）況已經到了（le）軸承磨損的第三階段。
　　2.4 檢修情況
　　2009年4月27日（rì），對此風機進行停機（jī）檢修，拆開該滾動軸承（chéng），發（fā）現其滾動體及內外圈滾道存在非常嚴重的磨損、剝落情況，與診斷結論相（xiàng）吻合，如圖4、圖5所示。

圖4 滾動體表麵磨損情況

圖5 軸承外圈滾道磨損情況

　　2009年4月28日更換風機兩側的軸承（chéng），更換以後其風機側振動恢複正常，其數據如表3。

表（biǎo）3 2009年4月29日振動測量值　（風機轉速約677r/min）

　　3　結語
　　1）振動分析是先（xiān）進的故障診斷的手段之一，通過對檢測數據和頻譜的分析，結（jié）合滾動軸承故（gù）障發展的4個階段特征判斷滾動軸承（chéng）更換周期，從而便於維修管理人員實行定點經濟維修，縮短檢（jiǎn）修時間，降低檢修（xiū）成（chéng）本。對設備的運行管理也帶來一定指導性，可相應的采取一（yī）些針對措施，實施狀態控製。
　　2）振（zhèn）動故障診斷（duàn）命中率的提高，需要故障診斷的不斷實踐（jiàn）和振動分析（xī）理論（lùn）素養（yǎng）的學習（xí）提高，由於振動分析工（gōng）作剛剛展開，在實踐經驗上還有很大的欠缺，當（dāng）振動分（fèn）析的理（lǐ）論麵對複雜的實際情況時，需要更（gèng）多的（de）實際案（àn）例的積累才能準確的進行故障分析。