煉鐵廠出鐵場除塵風(fēng)機(jī)軸承故障診斷

張國棟，李鳳春

（凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,遼寧 朝陽 122500）

摘要：煉鐵廠出鐵場除塵風(fēng)機(jī)振動出現(xiàn)異常，經(jīng)振動檢測后診斷為風(fēng)機(jī)軸承故障。停機(jī)檢修更換軸承后，避免了故障進(jìn)一步劣化對設(shè)備造成更嚴(yán)重的影響。

關(guān)鍵詞：除塵風(fēng)機(jī)； 軸承； 頻譜

1 設(shè)備基本信息

煉鐵廠出鐵場除塵風(fēng)機(jī)為雙吸、雙支撐型式離心鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號為C5-2*51NO-26F。風(fēng)機(jī)軸承為球面滾子軸承，軸承型號22340。電機(jī)型號為YKK710-8/1400kW，電機(jī)為滑動軸承。聯(lián)軸器是彈性柱銷聯(lián)軸器。轉(zhuǎn)速控制采用變頻調(diào)速。設(shè)備簡圖如下（圖1）。

圖1

2 故障診斷

因出鐵場除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，所以根據(jù)測量頻譜確定振動測量時的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為655r/min（fr=10.92Hz），頻譜圖如圖2。

圖2

從圖2的頻譜圖中可以看出，轉(zhuǎn)頻振動值及二倍頻振動幅值都很小，可以得出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子平衡及對中情況良好，同時也可以排除因地腳螺栓緊固問題造成軸承座動剛度降低情況。測量風(fēng)機(jī)振動時風(fēng)機(jī)殼體振動較小，并且轉(zhuǎn)頻前側(cè)沒有其他分?jǐn)?shù)倍頻出現(xiàn)，風(fēng)機(jī)不存在因進(jìn)風(fēng)側(cè)布袋透氣性差引起旋轉(zhuǎn)失速故障的發(fā)生。

從圖2中可以看出占據(jù)風(fēng)機(jī)振動主導(dǎo)地位的是非整數(shù)倍頻率及其諧波，而出現(xiàn)非整數(shù)倍諧波最有可能出現(xiàn)的故障就是風(fēng)機(jī)滾動軸承故障。所以根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)軸承型號22340查找風(fēng)機(jī)軸承各部件的故障頻率，見表1。

表1

為了準(zhǔn)確判定是否為軸承故障，需要確定非整數(shù)倍頻率之間關(guān)系（見圖3、4、5、6），依據(jù)各頻率之間關(guān)系，可以確定軸承故障的部件；判斷故障的輕重緩急。

圖3

頻譜中存在6.685倍轉(zhuǎn)頻（fr）的諧波(見圖3)，同時6.685倍轉(zhuǎn)頻（fr）有轉(zhuǎn)頻邊帶（見圖4）；頻譜中還存在9.314倍轉(zhuǎn)頻（fr）的諧波（見圖5），9.314倍轉(zhuǎn)頻也有轉(zhuǎn)頻邊帶（見圖6）。這些頻率和SKF、FAG的22340軸承故障頻率不相關(guān)。

圖4

圖5

圖6

根據(jù)軸承的特征故障頻率理論計算公式:

軸承內(nèi)圈故障特征頻率：

軸承外圈故障特征頻率：

這次軸承故障診斷與保持架和滾動體故障無關(guān)，省略了保持架和滾動體故障頻率計算公式。

根據(jù)軸承內(nèi)、外圈故障特征頻率計算公式，可以得出：

頻譜中的6.685倍fr+9.314倍fr≈16倍fr，風(fēng)機(jī)軸承的滾動體個數(shù)極有可能是16個；在已知滾動體個數(shù)，不知道軸承節(jié)徑D，滾動體直徑d和軸承接觸角α的情況下，根據(jù)滾動軸承頻率簡易公式有：

軸承外圈故障特征頻率

軸承內(nèi)圈故障特征頻率

頻譜中6.685倍轉(zhuǎn)頻頻率與滾動軸承頻率簡易公式計算得出的軸承外圈特征頻率接近，所以確定6.685倍轉(zhuǎn)頻頻率是軸承外圈故障頻率。同理，確定9.314倍轉(zhuǎn)頻頻率是軸承內(nèi)圈故障頻率。

軸承外圈故障頻率幅值較大，諧波明顯，所以判定軸承外圈存在點(diǎn)蝕；同時軸承外圈故障頻率存在轉(zhuǎn)頻邊帶，判定軸承外圈存在點(diǎn)蝕和軸承盒之間過盈不足。軸承內(nèi)圈故障頻率有諧波存在，同時也有轉(zhuǎn)頻邊帶出現(xiàn)，符合軸承內(nèi)圈故障特點(diǎn)，判定軸承內(nèi)圈也存在點(diǎn)蝕。建議近期停機(jī)更換風(fēng)機(jī)軸承。

3 檢修情況

停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)兩側(cè)軸承內(nèi)、外圈滾道出現(xiàn)了剝落（軸承外圈用火切切開沒有拍照），如圖7所示。風(fēng)機(jī)軸承單列滾動體個數(shù)為16個。軸承滾動體、保持架沒有明顯異常。

圖7

4 結(jié)語

應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的正向推理原則，排除不可能發(fā)生的故障；通過解讀滾動軸承故障原理和滾動軸承特征頻率計算公式，準(zhǔn)確判斷出風(fēng)機(jī)振動原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)滾動軸承故障部位，并果斷地采取了停機(jī)檢修的措施。通過停機(jī)檢修也驗(yàn)證了診斷結(jié)論，避免了故障進(jìn)一步惡化，保證了出鐵場除塵風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛兆順，尹琦嶺主編.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]楊建剛.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動分析與工程應(yīng)用[M].中國電力出版社.

中圖分類號：TF321

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0711（2017）04（上）-0080-02