薛啟峰 郭青年
（中國鋁業山西分公司 氧（yǎng）化鋁四分（fèn）廠，山西河津 043304）
摘 要：通過狀（zhuàng）態監測發（fā）現真空泵減速機狀態劣化（huà）趨（qū）勢，利用MRS2.0網絡化設備狀態點檢管理係統提供的分析工具，經診斷分析，判斷減速機輸入軸（zhóu）承存在故障；解體檢修驗證判斷的正確性。更換軸承後，機組恢複正常狀態。
關（guān）鍵詞：真空泵（bèng）；滾動軸（zhóu）承通過頻率；包絡；劣化
0 概述
真空泵是氧化鋁生產中保證平盤過濾機（jī）正常（cháng）生（shēng）產的重要設備，平盤過濾機利用液（yè）封槽在過濾機盤麵形成母液區、弱濾液區、強濾液區及烘幹（gàn）區，完成氫氧化鋁料漿的分離（lí）過程，同時控製過濾後氫氧化鋁的水分。2003年11月，真空泵減速機的軸承損壞，使得軸承外圈在軸承座中轉動，導致減速機機殼（ké）損壞，經檢修仍（réng）然（rán）無法正常運行（háng），更換減速機後運行正常（cháng）。自2007年7月以來，真空（kōng）泵振動和噪音逐（zhú）漸增加，為查找其原因（yīn），使用了上海（hǎi）容知測控技術有限公（gōng）司的RH701G精（jīng）密點（diǎn）檢儀，對該真（zhēn）空泵的電機、減速機、泵體輸入端軸（zhóu）承進行檢測，並使用軟件提供的趨勢、頻譜、包絡、瀑布圖等工具，對網絡（luò）化設備狀態點檢管（guǎn）理係（xì）統所提供的軸承（chéng）元件故（gù）障特征信（xìn）息（xī）進（jìn）行分析，進而得出減速機（jī）輸入軸軸（zhóu）承嚴重損壞的結論。
1 真空泵機組情況
真（zhēn）空泵機組由電機、減速（sù）機、泵體組成，采用剛性基礎安裝，所有支承為滾動軸承，采用油脂潤滑。
真空泵型號為：CBF610-2BG3，轉速：298r/min，供水量：13~32m3/h；
電機型號為：YKK4004-4，轉速：1480r/min。減速機（jī）型號為：1C315N，傳動比為：5.08：1。
為了檢測真空泵機組的振動及溫度等參數，在電機（jī）輸出端、減速機輸入端和輸出端、泵體前、後的軸承位置布置了振（zhèn）動測點（見圖1）。
2 真空泵機組故障狀態分（fèn）析
2.1 狀態判斷
自2007年6月起對真空泵機組各測（cè）點的振動進行檢測，7月下旬後真空泵的（de）振動和噪音明顯增加，8月8日出現振動異常（見表1）。
注（zhù）：由於減速（sù）機輸入端垂直方向振動偏大，超出測量（liàng）範圍未測到數據；軸向因（yīn）位置原因無（wú）法（fǎ）測量，故選用減速機（jī）輸入端的水平方（fāng）向作為本次分析的基礎。
根據ISO 10816-3振動監測標準（zhǔn），振動速度正常（cháng）有效值應小於2.3mm/s，表1的檢測數（shù）據表明，真空泵機組各測（cè）點的（de）振動值均高於標準值。
減速機（jī）輸入端的水平速度有效值趨勢圖表明（míng）（見圖2），檢測的開始階段，減速機輸入端水平速度值較小（約3.5mm/s）；7月下旬後振動速度值增大，8月8日振動速度值急劇增加，達到4.80mm/s。據（jù）此（cǐ），判斷減速機處於加速劣（liè）化趨勢狀態，需立即作進一步分析，以確（què）定故障部位及程度。
2.2 故（gù）障分析
由減速（sù）機輸入端水平速度瀑布圖可知（見圖3），振動值上升主要（yào）為153Hz和其倍頻成分，以及少量高速軸轉頻邊帶，故（gù）判斷故障部（bù）位位於減速機（jī）高速軸（zhóu）上。
圖4為減（jiǎn）速機輸入端水（shuǐ）平速度對比多頻譜圖，采集信（xìn）號為1600線速度頻譜（pǔ），采樣頻段（duàn）為2~1000Hz，實際運行轉速為1485r/min。頻譜間存在差（chà）異，即在（zài）8月（yuè）8日頻譜中，在400~900Hz之間出現了明顯的（de）153Hz倍頻異常信號。
軸（zhóu）承和齒輪的信號主要表現在高頻（pín）上（shàng），而加速度對檢測高頻（pín）振（zhèn）動非常有效，故對減速（sù）機輸入端水平的加速度信號進（jìn）行頻譜分析（xī）（見圖（tú）5）。在頻率為2~5000Hz的加速度頻譜上，2000~4000Hz範圍（wéi）內明顯地出現了峰丘狀邊頻帶，這一範圍是（shì）軸承元件的固有頻率區間，據此（cǐ），判斷（duàn）軸承元（yuán）件可能（néng）出現故障。
包絡解調通（tōng）常用（yòng）於具有滾動軸承的軸組件振動分（fèn）析，它是利用軸（zhóu）承（chéng）或檢測係統作為諧振（zhèn）體，將故（gù）障衝擊產生的高頻共振響應波放大，通過包絡檢波方法變為具有故障特征的低頻波形，然後采用頻譜分析法找（zhǎo）到故障頻率，從而確定故障[1]。
為了進（jìn）一步確定發生故障的部件，對（duì）減速機輸入端水平加（jiā）速度信號進（jìn）行包絡（luò）解調分析（見圖6）。圖6表明存在153.125Hz及其（qí）倍頻，經計算可知，此頻率（lǜ）為（wéi）減速機輸入軸（zhóu）軸承外（wài）圈的通過頻率。
當軸（zhóu）承（chéng）外滾道產生損（sǔn）傷（如剝落、裂紋（wén）、點蝕等）時，在滾動體通過時亦（yì）會產生衝擊（jī）振動。由於點（diǎn）蝕（shí）的位置與載荷（hé）方向的相對位置關係是一定的，所以這時不存在振（zhèn）幅調製（zhì）情（qíng）況，振動頻率為滾動體通過外圈的特征頻率153.125Hz。
綜上分析，判斷輸入軸（zhóu）軸承元件可（kě）能已經損壞，且損壞情況嚴重。須立即對減速機進行解體檢修（xiū）。
3 故障處理後的效果（guǒ）
減速機（jī）解體後發現，輸入軸（zhóu）軸承損壞嚴重，內外圈（quān）磨損、滾珠蝕點較多。二軸齒（chǐ）輪有一齒輪斷裂損壞。
圖（tú）7分別（bié）表（biǎo）明減速機高速軸靠電機側軸承外圈、滾動體和輸出齒輪軸的損（sǔn）壞情況，從圖7a、b看出軸承（chéng）問題較嚴重（chóng）；圖7c顯示齒輪有一處斷（duàn）齒。
齒輪的局部缺陷反（fǎn）映在時域波形上有明顯的轉速（sù）衝（chōng）擊特征，但與頻譜比較可知，並未在齒輪齧合頻率620Hz處發現（xiàn）異常情況。通過（guò）查閱資料，曾有過這樣的案例，齒（chǐ）輪（lún）輪齒局（jú）部折斷、崩裂後初期，衝擊信號顯著（zhe），隨著運（yùn）行時間的（de）延長，磨損使得缺陷區域邊緣不再承載，Z終衝擊（jī）逐漸減弱（ruò）[2]。本（běn）次檢測中未能發現（xiàn）因齒輪斷齒而產生的衝（chōng）擊信號，即（jí）表明齒輪斷齒發生在檢測之（zhī）前。
根據解體後的情況，更（gèng）換了一、二軸齒輪及軸（zhóu）承（chéng）。試車後運行正常。
4 結語
本次軸承故障診斷和及時檢修，避免了真空泵機組運行狀況的進一步惡化，也避免了軸承抱（bào）軸等惡性事故的發生。
設（shè）備（bèi）運行的（de）信號和分析具有（yǒu）複雜性（如上述齒輪的局部（bù）缺陷），並非進行一次振動檢測就可以判定問題所在，因而長周期的定期檢測是必須的。將狀態監測和診斷（duàn）結合（hé）起來，方可（kě）Z大發揮點檢管理係統作用。
參考文獻
[1]陳克興,川（chuān）奇（qí）.備狀態監測與故障診斷技術[M].北京:科技文獻出版社,1991.
[2]易良榘（jǔ）.簡（jiǎn）易振動診斷現場實用技術[M].北（běi）京:機械工（gōng）業出版社,2003.
來源：《有色設備（bèi）》2008年第3期
