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轴承知识

振动监测在滑动轴承故障诊断中的应用

2021-01-13
摘 要:振动监测技术在旋转机械设备中应用相当广泛。因滑动轴承运行稳定,使用寿命长,在公司很多大型设备普遍采用,这些大型设备是公司关键A类设备。滑动轴承一旦发生故障就会直接影响到公司的生产经营,因此,掌握滑动轴承的运行状况就显得尤为重要。
一、概述
滑动轴承由于具有良好的抗振性能和较长的工作寿命,因而在旋转机械中获得广泛应用。而巴氏合金因其具有独特的机械性能,被很多大型旋转机械广泛采用,成为滑动轴承最常见的材料之一。在日常生活中,因滑动轴承故障导致停机停产,从而造成很大经济损失的情况时有发生。滑动轴承是旋转设备中最为精密的部件,它在设备中担当不可或缺、至关重要的角色,它的好坏直接关系到设备能否正常稳定经济运行。
滑动轴承状态监测分为在线监测和离线监测,在公司内相当部分设备采用在线监测(如汽轮发电机组、高压给水泵、煤气排送机、空压机、原料磨机等),但采集的信息相对比较简单,甚至还有不少设备没有安装在线监控设备,因此,针对公司关键设备一般采用离线监测方式进行监控。随时掌握关键设备的运行情况与问题、设备变化趋势,以便实施计划性检修。同时可以为检修提供指导性意见,也可以规避过度维修与重复性维修,最大限度降低维修成本。
二、滑动轴承的失效方式
了解滑动轴承的失效方式与失效原因,有助于故障的诊断。
01 磨粒磨损
进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动,对轴承表面起研磨作用。
轴瓦磨损
02 刮伤
进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰,在轴承表面划出线状伤痕。
表面磨损
03 胶合
当瞬时温升过高,载荷过大,油膜破裂、油质变差或供油不足时,轴承表面材料发生粘附或迁移,造成轴承损伤。
胶合
04 疲劳剥落
在载荷的反复作用下,轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹,扩展后造成轴承材料剥落。
疲劳点蚀
05 腐蚀
润滑剂在使用中不断氧化,所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀,材料腐蚀易形成点状剥落。
06 其它失效形式
气蚀:气流冲蚀零件表面引起的机械磨损;
流体侵蚀:流体冲蚀零件表面引起的机械磨损;
电侵蚀:电化学或电离作用引起的机械磨损;
微动磨损:发生在名义上相对静止,实际上存在循环的微幅相对运动的两个紧密接触的表面上。
除此之外,油膜涡动、喘振、碰摩、不平衡、不对中、松动等问题,都会加剧轴承的失效。
三、振动监测方法
01 选设备
选择适合于振动监测的设备,以取得良好的经济效益和技术效果。
02 定测点
选择在轴承座上一个测点,一般应在水平径向、垂直径向和轴向三个方向监测。
03 选参数
公司大多数设备的特征频率都在10至几百赫兹之间,一般旋转振动幅值与振动速度有效值来评价设备的状态。
04 定周期
公司的设备监测周期一般为3-7天,对存在问题的设备缩短监测周期。参考标准如表1。
05 选标准
公司关键设备众多,功率不同,转速不同,因此应针对不同的设备选用不同的评判标准。参考标准见下表。
06 整数据
每次得到的数据都分门别类的输入计算机,建立监测设备数据库,根据相关判别标准,设定相关测点的报警值。
07 趋势分析
以振动有效值——时间等,建立被监测设备振动状态趋势曲线图。在趋势图上可随时了解设备的实时技术状况,判明设备是否存在异常,并及时调整监测手段进一步测试、分析,找出异常原因。
状态监测人员应了解和掌握设备原理、结构特点、维修历史、故障维修内容以及设备诊断技术资料(如轴承类型、型号、工况等);其次应选择适合的数据采集仪器并在实测过程中严格按照操作流程使用仪器,保证测试数据真实反映设备的运行状态;第三,在测试过程中要结合设备的其它参数,诸如油温、水温、压力、声音等相关参数反映的信息,进行综合诊断。
四、实测举例
图5
动力厂煤气排送机是电机直驱滑动轴承简支支撑的关键A类风机设备(如上图所示),4#排送机在3月份开起之后,电机前端轴承振动逐渐增大甚至超过报警值,如下表。
检测数据分析:
1. 电机驱动端轴向、电机驱动端水平方向1XRPM、2XRPM、3XRPM振动值偏大。如下图。

电机前轴向
电机前水平
2. 相位差相对稳定,联轴器两端轴向相位差177°,接近180°。
分析结论:综上所述情况,跟据振动值、特征频谱、振动趋势曲线图等分析,4#排送机存在滑动轴承间隙偏大、转子不平衡与对中不良情况,建议择机停机检修。
检修过程验证:
于6月底停机检查发现风机两端轴瓦下瓦开裂小块,电机轴瓦有明显磨损,风机叶轮积灰较多,转子不平衡量为36g左右。


经检修更换风机前后轴瓦,重新处理并调整电机轴瓦,清理风机叶轮并做动平衡,回装后各个测点振动值都下降到1.7mm/s以下,恢复正常运行。
五、结语
设备监测与诊断技术可以有效地避免意外设备事故,节约大量维修费用,无论对安全生产还是对设备维护都具有十分重要的意义。设备状态检测工作的开展为设备预防性维修提供了可靠的理论依据,对确保设备修理的及时性、准确性起到了关键作用。通过对旋转设备轴承振动的监测和案例分析不仅可以掌握轴承的运行状态,还可以了解设备整体性能。该监测方法除了适用于滑动轴承以外同时也适用于滚动轴承相关设备状态监测,可以广泛使用。
来源:整理自《振动监测在滑动轴承故障诊断中的应用》ppt讲义,作者:文良才