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滚动轴承状态监测与故障诊断实用技巧
滚动轴承状态监测及故障诊断实用技巧
【关键词】滚动轴承
【论文摘要】滚动轴承状态监测及故障诊断实用技巧

　　一、滚动轴承故障诊断方式及技巧
　　振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。一般方式为：利用数据采集 器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分 析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。我 们采用日本理音公司生产的SA-77信号分析仪，配合笔记本微机、SA-77振动分析软件进行大 中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断，经过近几年实际使用，其效果令人非常满意。
　　要想真实准确反映滚动轴承振动状态，必须注意采集信号的准确真实，因此要在离轴承最 近的地方安排测点。我厂主要监测大中型电机滚动轴承状态，电机轴伸端测点较好选定，而 电机自由端则有后风扇罩，一般测点不易真实反映后轴承运行状态。经过一段时期摸索和比 较，发现测点选在风扇罩固定螺丝处有较好监测效果。另外必须注意对振动信号进行多次采 集和分析，才能得到准确结论。滚动轴承振动大小在运行中是有变化的，若仅采集一次信号 进行分析，其结果不足以确定轴承的主要振动状态，必须经过多次反复采集和分析，综合进 行比较，才能得到准确的诊断结论。
　　二、滚动轴承正常运行特点及诊断技巧
　　我们在长期生产过程的状态监测中发现，滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规 律性，并且重复性非常好。例如，正常优质轴承在开始使用时(1998年2月6日)，振动幅值和 噪声均比较小，但频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷，如表面毛刺等 所致。运行一段时间后(1998年2月12日)，振动幅值和噪声维持一定水平，频谱非常单一， 仅出现一、二倍频。极少出现三倍工频以上频谱(图2)，轴承状态非常稳定，进入稳定工作 期。继续运行一段时间后(1998年7月31日)，轴承幅值和噪声开始增大(图3)，有时出现异响 ，但振动增大的变化较缓慢，此时，轴承峭度值由2.303突然达到33.47，可认为轴承出现 初期故障。这时，就要对该轴承进行严密监测，密 切注意其变化。此后(1998年8月11日)，轴承峭度值又开始快速下降，并接近正常值，而振 动和噪声开始显著增大(图4)，且幅度加快，当振动超过振动标准时(如ISO2372标准)，其轴 承峭度值也开始快速增大。当峭度值也超过正常值(可用峭度相对标准，此处为4)达4.97， 速度达196.6mm/s时，我们认为轴承已进入晚期故障，需及时检修设备，更换滚动轴承。
图1

图2

图3

图4
　　轴承表现出晚期故障特征到出现严重故障(一般为轴承损坏，如抱轴、烧伤、保持架散裂 、滚道和滚珠磨损等)时间大都不超过一周，设备容量越大，转速越快，其间隔时间越短 。 因此，在实际滚动轴承故障诊断中，一旦发现晚期故障特征，应果断判断轴承存在故障，尽 快安排检修。
　　三、滚动轴承异常运行特点及诊断技巧
　　由于假冒伪劣轴承难免会进入企业，而此类轴承造成的严重故障往往是突发的、灾难性的 ，如轴承保持架和轴承内外圈突然断裂等，这些故障轻者造成转子抱轴，重者导致转子或设 备报废。近几年我们在生产实际中经常遇到此类情况，因此，必须及时诊断出滚动轴承状态 好坏并更换伪劣轴承，避免大事故发生。对此，我们在实际监测及诊断中也积累了一些实用 技巧。我们发现此类轴承在运行初期，其频谱有特点，即设备工频一般不占振动主要成分，而高倍频率振动较多，且大多占主要成分(图5)，但振动总值不大。用振动标准(如ISO2372 标准)判断振动是合格的。此时，应引起警惕，这种状态即为轴承零件存在缺陷等，其失效 往往是非常突然和快速的，上述轴承即在检测后两小时转子抱轴。
图5
　　要准确诊断这些假冒伪劣轴承故障，平时就要注意多积累优质轴承在设备上正常运行的频谱 和振动时域情况，便于在出现此类异常频谱时能及时判断出轴承故障，避免设备事故。
　　四、滚动轴承快速诊断技巧
在实际状态监测中，往往只需判断滚动轴承好坏，能用多长时间。我们在现场诊断中，采用 有量纲参数及无量纲参数相结合，可快速判断出轴承故障，即采用振动速度结合轴承峭度值 进行综合诊断。当两个条件均超过标准时，我们判断轴承存在故障。这种判断方法经过三年 的实践，证明对滚动轴承的故障诊断非常实用，准确率超过90%，诊断出的轴承基本上均处 于后期故障阶段。
　　另外，当监测到滚动轴承低频振动非常大时(图6)，排除机组不对中、不平衡、结构松动 、基础共振等结构性因素后，即使无滚动轴承特征频率，也应对滚动轴承进行检修。
图6
　　五、滚动轴承频谱分析技巧
　　对于振动不大、轴承峭度不大、频谱复杂的振动信号，在现场难以判断有无故障，此时可 对振动信号应用计算机进行精密分析。先进行常规分析，检查振动速度和轴承峭度是否接近 标准，而后用功率谱考察振动能量是否超标。其功率谱不大，观察频谱中各种频率成分。若 谱线对应频率为工频整数倍，则应着重查找机组结构方面的故障；若为工频分数倍，出现较 多小数位频率，则应着重查找轴承特征频率。若有则轴承存在故障；若无则排除其它部件故 障后需引起警惕，加强监测。实际中常有许多振动不超标但却出现轴承故障的事例，一旦出 现轴承特征频率或接近轴承特征频率频谱，则应判断轴承存在故障，而后根据幅值大小，可 作趋势分析或安排检修。

作者通联：朱泉（锦州石油化工公司　辽宁锦州市重庆路　121001）

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