作者：韋東1 劉（liú）晶2 項平2
（1.天津石化（huà）公司乙烯廠；2.中（zhōng）國市政工程華北（běi）設計研究院）
摘 要：通過實（shí）際監（jiān）測給出了風（fēng）機滾動軸（zhóu）承內圈（quān）鬆動時的故（gù）障頻譜圖和波形圖，對（duì）此類故障（zhàng）做出診斷。
關鍵詞：風機；軸承；鬆動
0 引言
在城市燃氣和石油化工企業（yè），經常用風機加壓或抽引氣體，風機係轉（zhuǎn）動（dòng）設備，多采用滾動（dòng）軸承。在實際運行中，這種設備發生故障的原因，除了由（yóu）於軸承本體的缺陷、磨（mó）損外，由於安裝、裝配等，導致（zhì）軸（zhóu）承在運行當中發生鬆動，也是引起設備故障的原因之一。前者可（kě）以根據軸承的幾何尺寸和（hé）設備轉速，計算出軸承的故障基礎頻率，在頻域頻譜圖中進行相應的診斷，而這種方法並不適用於後者。本文結合現場實際振（zhèn）動測試、診斷的例（lì）子，來闡述滾動（dòng）軸承內圈出現鬆動時的（de）特征頻譜及其相應的時域波形圖的特征。
1 設備（bèi）主（zhǔ）要技術參數
天津石化公司乙烯廠5號裂解（jiě）爐引風機有異響，我們對此引風機及其驅動電機進行連續的振（zhèn）動監測，以下為引風機和測試儀器的主要技術參數。
引風機參數：功率45.4kW，轉速750r/min。振動測試儀器參數：靈敏度（dù）0.10V/G，探頭響應頻率2～1500Hz，分（fèn）辨率400線，平均次數4。
2 診斷過程[1]
表1為風機各點振動值，振動頻（pín）譜圖見圖1。由表1可以（yǐ）看出，測點MIH，MIV的振動值Z大，並且其頻譜中峰值也比其他各（gè）點大（dà）。圖2為（wéi）測點MIV點的（de）波形圖（tú）和頻譜圖，圖3為（wéi）MIV點振動頻譜的（de）對比圖。由波形圖可以看到，圖（tú）形具有較大的衝擊，Z大峰值達到1.35G，呈振鈴狀圖形，波峰因（yīn）子值達6.33。由以上情況可以判斷，電機聯軸（zhóu）節側的軸承存在問題。由此點的頻譜圖可以看到，主要的振動量都集中在1-20倍轉速這一低頻範（fàn）圍內（nèi），而通常軸（zhóu）承本體具有缺陷的典型頻譜圖，振動能量應在高（gāo）頻段有一定的非（fēi）同步諧波成分體現，因而可以排除（chú）軸承本體（tǐ）存在（zài）故障的可能。同樣在此頻譜圖中，可以看到圖形具（jù）有很多的電機轉速頻率的低（dī）頻（pín）同（tóng）步峰值，主要分布於1-18倍（bèi）轉速之間，說明此設備有鬆動的因素。在現場測試的過程中（zhōng），還發現振動呈現不規律非周期性的波動，振動值在0.9-5.6mm/s變化（huà），同時伴（bàn）有較大的異響。由以往經驗，曾經有一台（tái）離心（xīn）泵，因葉輪口環脫落，造成口環由葉輪帶動產生激振，其振動和噪聲的情況與此電機的情況相類似。由以上情（qíng）況，可以初步判斷風機電機的振動是由於聯軸（zhóu）節側的軸承發生鬆動導致。
表1 風機各點的振動值 mm/s
圖1 風機振動頻譜圖
此引（yǐn）風機在檢修（xiū）中發現電（diàn）機聯軸節側的軸承內（nèi）圈鬆脫耍圈，將與之配合（hé）處的軸頸磨出深近0.5mm的溝槽，而（ér）軸承本體內、外圈及滾動體和保持架較為（wéi）完好，同時電（diàn）機後側以及引風機兩端（duān）的軸（zhóu）承都完好。在更換軸承後，風機和驅動電機運行正常。引風機各點軸承更換後振動值也見表1，以供對比（bǐ）。
圖2 MIV點（diǎn）的（de）頻譜和波形圖
圖3 MIV點各時期對比圖
3 結果分析
此次故障發生在軸（zhóu）承的（de）內圈，所發（fā）出的故障信號要受到設備轉速的調（diào）製。在圖2中通過測量得（dé）峰值間隔為80.57ms，風機（jī）驅動電機的轉速為750r/min，電機（jī）的轉動（dòng）的周期T=80ms，與波形圖中的峰值間隔時間基本吻合。在圖3中，由於振動的激勵，在（zài）轉（zhuǎn）速7倍上產生較大的峰值，並隨故（gù）障的發展而成為頻譜中的主導（dǎo）峰值，但（dàn）在波（bō）形圖中，相對應的波形信號依然明顯地受到電機轉速（sù）頻率的調製，呈振鈴狀圖形。由（yóu）此可以看出，滾動軸承產生內圈鬆動的時域波形圖和頻譜圖的特點：
(1)在時域波形圖中有較大的衝擊，並且信號被設備轉速所調製。
(2)頻譜圖（tú）中主要為主頻及其倍頻諧波峰值。
圖4為2號爐風機葉輪側軸承內圈耍圈的頻譜和波形圖，波形圖呈振鈴狀，峰（fēng）值間隔為81ms，與風機轉動周期80ms相吻合，波峰因子值為4.73；頻譜圖中主要為主頻機其倍頻峰值（zhí），符合以上分析。
4 結論
在對軸承的診斷當中，應以時域波形圖作為首要判斷手（shǒu）段，無論是軸承本體故障還是內圈的鬆動引起的故障，都有很大的（de）衝擊，波峰因（yīn）子值較（jiào）大。具體到軸承內圈鬆動，圖形（xíng）還表現為信號始終受到設備轉速頻率的調製，即峰值的間隔時間為設備轉速周期；內圈鬆動在頻譜圖形為主頻及其低頻段的同步倍頻成分，而沒有高頻（pín）段的（de）非同步成分。
圖4 2號爐風機POV點頻譜和波形圖
參考文獻：
[1] 沈慶根．化（huà）工機器故障診斷技術[M]．杭州：浙江大學出版社，1994.
來源：《煤氣與熱力（lì）》2004年02期
