旋轉設備滾動軸承故障診斷實例
2010-06-07
作者：徐濤；張現清
（鄒縣發電廠）
（鄒縣發電廠）
摘 要：介紹鄒縣發電廠成功運用CSI機械分析儀和RBMware軟件，檢測和診斷1號爐丙排粉機滾動軸承故障實例，通過這個典型案例，充分證明了新技術的應用在鄒縣發電廠狀態檢修中的重要性，設備并不是故障后再修，而是通過先進的診斷技術發現其早期故障，避免設備損壞事故的發生。
關鍵詞：滾動軸承；故障；早期診斷
1、前言
鄒縣發電廠于2002年1月正式利用CSI診斷儀器對重要輔機進行離線檢測，先后發現了不少設備早期故障，其中，1號爐丙排粉機的診斷案例，充分證明了新技術在鄒縣發電廠狀態檢修中的作用。本文重點介紹了1號爐丙排粉機早期故障的發現、分析和結論。
2、1號爐丙排粉機早期故障的發現和分析
鄒縣發電廠1號爐丙排粉機是單級離心式風機，型號M5-36-11MO210/2D，流量136850m3/h，全壓13043Pa，轉速1485rpm，介質為濃度小于10％的煤粉氣流，介質溫度70～100℃。配用一高壓交流電動機，功率850kW。風機為懸臂轉子，同側雙支撐結構，兩組支撐軸承布置在同一個軸承箱體內，46號機械油潤滑，軸承箱體內通有工業水對軸承進行冷卻。風機側為兩個并列放置的單列向心短圓柱滾子軸承，型號為日本NSKNu334軸承。風機整體結構見圖1。
關鍵詞：滾動軸承；故障；早期診斷
1、前言
鄒縣發電廠于2002年1月正式利用CSI診斷儀器對重要輔機進行離線檢測，先后發現了不少設備早期故障，其中，1號爐丙排粉機的診斷案例，充分證明了新技術在鄒縣發電廠狀態檢修中的作用。本文重點介紹了1號爐丙排粉機早期故障的發現、分析和結論。
2、1號爐丙排粉機早期故障的發現和分析
鄒縣發電廠1號爐丙排粉機是單級離心式風機，型號M5-36-11MO210/2D，流量136850m3/h，全壓13043Pa，轉速1485rpm，介質為濃度小于10％的煤粉氣流，介質溫度70～100℃。配用一高壓交流電動機，功率850kW。風機為懸臂轉子，同側雙支撐結構，兩組支撐軸承布置在同一個軸承箱體內，46號機械油潤滑，軸承箱體內通有工業水對軸承進行冷卻。風機側為兩個并列放置的單列向心短圓柱滾子軸承，型號為日本NSKNu334軸承。風機整體結構見圖1。
圖1 風機結構圖
1號爐大修前，診斷中心定期對設備進行檢測，通過對采集的數據進行分析，發現1號爐丙排粉機葉輪側軸承存在隱患。通過1號爐丙排粉機葉輪側軸承水平方向振動頻譜圖，分析各振動尖峰值，發現該處軸承外圈故障頻率（BPFO）及其倍頻出現，說明軸承外圈出現了故障現象。同時，倍頻兩側均分布有1×轉速頻率的邊帶，說明了軸承外圈故障已嚴重到一定程度。圖2為1號爐丙排粉機葉輪側軸承水平方向振動頻譜圖。
圖2
該部位軸承為日本NSK軸承，型號Nu334。對照軸承手冊可知，相當于SKF-Nu334型號軸承，利用RBMware軟件的軸承故障頻率計算功能，可計算出該軸承各故障頻率，如表1。
表一
從表1可知，額定轉速時軸承外圈1×故障頻率為154.10Hz。對照頻譜圖中各振動尖峰值，可以看出頻譜圖出現的軸承外圈故障頻率，軸承外圈故障頻率見表2。
表2
利用RBM軟件中的PeakVue技術，對該軸承水平方向振動情況進行測量，頻譜圖見圖3。
圖3
從頻譜圖中可以看出，1kHz頻率采集范圍以內，能夠出現的1～6×軸承外圈故障頻率全部出現。這就從另一方面證實，該軸承沖擊能量出現且較大，軸承外圈故障嚴重。
3、分析結論的正確性驗證
2002年9月，1號機組大修，利用設備解體的機會來證實分析的正確性，2002年9月23日1號爐丙排粉機大修，丙排粉機解體后發現風機端內側軸承外圈出現一徑向貫穿性裂紋，見圖4。該缺陷的發現，有力地證實了診斷中心利用先進診斷儀器對該缺陷的早期診斷。
3、分析結論的正確性驗證
2002年9月，1號機組大修，利用設備解體的機會來證實分析的正確性，2002年9月23日1號爐丙排粉機大修，丙排粉機解體后發現風機端內側軸承外圈出現一徑向貫穿性裂紋，見圖4。該缺陷的發現，有力地證實了診斷中心利用先進診斷儀器對該缺陷的早期診斷。
圖4
2002年8月份，發現設備早期故障信息時，與負責該設備的狀態診斷人員聯系，用Vm－63手持式測振儀測得的該處振動值為17微米，用手持式紅外測溫儀測得的該處溫度值為32℃，且聲音正常。按照我廠設備狀態監測標準，該軸承的運行狀態是合格的。考慮到該故障外部特征表現并不顯著，故障還未進入嚴重發展階段，又因為9月份1號機組將進行大修，所以診斷中心監測報告只是建議重點監視、觀察運行，在大修中更換該軸承。此次設備大修解體發現了缺陷的存在，說明了一個重要的問題：具有高級診斷技術合成的CSI2120機械分析儀能夠發現運轉設備內部的早期故障，而常規手段卻難以做到。
4、結束語
運轉設備內部故障的早期診斷，有著積極的現實意義。首先，它符合我廠對狀態檢修的基本要求，即設備狀態的“可控”、“在控”。常規監測手段只能對發展到一定階段的、外部特征明顯的設備故障進行檢測，對于更早期的，不易察覺的故障卻難以把握。而采用高級診斷技術合成的先進診斷儀器卻可以做到這一點，使設備的運行狀態真正做到了“可控”、“在控”。其次，它能夠避免設備的突發性事故，確保設備不被損壞。設備故障的一般規律是：故障形成之后先經歷一個較長的發展過程，一旦有其它條件觸發，故障則呈指數級快速發展，直至演變為事故的發生。設備早期故障一旦被檢測出來，設備狀態就已“在控”，我們就可以按照設備狀態的變化來決定是繼續運行，還是停機檢修，從根本上杜絕了惡性事故的發生。此次1號爐丙排粉機軸承故障的早期診斷，是CSI精密診斷儀器在鄒縣發電廠的成功運用，這必將大大增強我們推廣應用各種先進診斷技術的信心，使這些先進技術為鄒縣發電廠的狀態檢修工作發揮更大的作用。
參考文獻：
[1]振動故障分析與診斷.恩泰克愛迪公司中國辦事處，2000.
[2] 謝衛樂，李振輝.黃島發電廠4號爐乙送風機組電動機SKF22230軸承故障監測診斷報告.發電設備狀態檢修技術研討會論文集：中國電力，2002.
