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轴承知识
旋转设备滚动轴承故障诊断实例
2010-06-07作者：徐涛；张现清
（邹县发电厂）
（邹县发电厂）
摘 要：介绍邹县发电厂成功运用CSI机械分析仪和RBMware软件，检测和诊断1号炉丙排粉机滚动轴承故障实例，通过这个典型案例，充分证明了新技术的应用在邹县发电厂状态检修中的重要性，设备并不是故障后再修，而是通过先进的诊断技术发现其早期故障，避免设备损坏事故的发生。
关键词：滚动轴承；故障；早期诊断
1、前言
邹县发电厂于2002年1月正式利用CSI诊断仪器对重要辅机进行离线检测，先后发现了不少设备早期故障，其中，1号炉丙排粉机的诊断案例，充分证明了新技术在邹县发电厂状态检修中的作用。本文重点介绍了1号炉丙排粉机早期故障的发现、分析和结论。
2、1号炉丙排粉机早期故障的发现和分析
邹县发电厂1号炉丙排粉机是单级离心式风机，型号M5-36-11MO210/2D，流量136850m3/h，全压13043Pa，转速1485rpm，介质为浓度小于10％的煤粉气流，介质温度70～100℃。配用一高压交流电动机，功率850kW。风机为悬臂转子，同侧双支撑结构，两组支撑轴承布置在同一个轴承箱体内，46号机械油润滑，轴承箱体内通有工业水对轴承进行冷却。风机侧为两个并列放置的单列向心短圆柱滚子轴承，型号为日本NSKNu334轴承。风机整体结构见图1。
关键词：滚动轴承；故障；早期诊断
1、前言
邹县发电厂于2002年1月正式利用CSI诊断仪器对重要辅机进行离线检测，先后发现了不少设备早期故障，其中，1号炉丙排粉机的诊断案例，充分证明了新技术在邹县发电厂状态检修中的作用。本文重点介绍了1号炉丙排粉机早期故障的发现、分析和结论。
2、1号炉丙排粉机早期故障的发现和分析
邹县发电厂1号炉丙排粉机是单级离心式风机，型号M5-36-11MO210/2D，流量136850m3/h，全压13043Pa，转速1485rpm，介质为浓度小于10％的煤粉气流，介质温度70～100℃。配用一高压交流电动机，功率850kW。风机为悬臂转子，同侧双支撑结构，两组支撑轴承布置在同一个轴承箱体内，46号机械油润滑，轴承箱体内通有工业水对轴承进行冷却。风机侧为两个并列放置的单列向心短圆柱滚子轴承，型号为日本NSKNu334轴承。风机整体结构见图1。
图1 风机结构图
1号炉大修前，诊断中心定期对设备进行检测，通过对采集的数据进行分析，发现1号炉丙排粉机叶轮侧轴承存在隐患。通过1号炉丙排粉机叶轮侧轴承水平方向振动频谱图，分析各振动尖峰值，发现该处轴承外圈故障频率（BPFO）及其倍频出现，说明轴承外圈出现了故障现象。同时，倍频两侧均分布有1×转速频率的边带，说明了轴承外圈故障已严重到一定程度。图2为1号炉丙排粉机叶轮侧轴承水平方向振动频谱图。
图2
该部位轴承为日本NSK轴承，型号Nu334。对照轴承手册可知，相当于SKF-Nu334型号轴承，利用RBMware软件的轴承故障频率计算功能，可计算出该轴承各故障频率，如表1。
表一
从表1可知，额定转速时轴承外圈1×故障频率为154.10Hz。对照频谱图中各振动尖峰值，可以看出频谱图出现的轴承外圈故障频率，轴承外圈故障频率见表2。
表2
利用RBM软件中的PeakVue技术，对该轴承水平方向振动情况进行测量，频谱图见图3。
图3
从频谱图中可以看出，1kHz频率采集范围以内，能够出现的1～6×轴承外圈故障频率全部出现。这就从另一方面证实，该轴承冲击能量出现且较大，轴承外圈故障严重。
3、分析结论的正确性验证
2002年9月，1号机组大修，利用设备解体的机会来证实分析的正确性，2002年9月23日1号炉丙排粉机大修，丙排粉机解体后发现风机端内侧轴承外圈出现一径向贯穿性裂纹，见图4。该缺陷的发现，有力地证实了诊断中心利用先进诊断仪器对该缺陷的早期诊断。
3、分析结论的正确性验证
2002年9月，1号机组大修，利用设备解体的机会来证实分析的正确性，2002年9月23日1号炉丙排粉机大修，丙排粉机解体后发现风机端内侧轴承外圈出现一径向贯穿性裂纹，见图4。该缺陷的发现，有力地证实了诊断中心利用先进诊断仪器对该缺陷的早期诊断。
图4
2002年8月份，发现设备早期故障信息时，与负责该设备的状态诊断人员联系，用Vm－63手持式测振仪测得的该处振动值为17微米，用手持式红外测温仪测得的该处温度值为32℃，且声音正常。按照我厂设备状态监测标准，该轴承的运行状态是合格的。考虑到该故障外部特征表现并不显著，故障还未进入严重发展阶段，又因为9月份1号机组将进行大修，所以诊断中心监测报告只是建议重点监视、观察运行，在大修中更换该轴承。此次设备大修解体发现了缺陷的存在，说明了一个重要的问题：具有高级诊断技术合成的CSI2120机械分析仪能够发现运转设备内部的早期故障，而常规手段却难以做到。
4、结束语
运转设备内部故障的早期诊断，有着积极的现实意义。首先，它符合我厂对状态检修的基本要求，即设备状态的“可控”、“在控”。常规监测手段只能对发展到一定阶段的、外部特征明显的设备故障进行检测，对于更早期的，不易察觉的故障却难以把握。而采用高级诊断技术合成的先进诊断仪器却可以做到这一点，使设备的运行状态真正做到了“可控”、“在控”。其次，它能够避免设备的突发性事故，确保设备不被损坏。设备故障的一般规律是：故障形成之后先经历一个较长的发展过程，一旦有其它条件触发，故障则呈指数级快速发展，直至演变为事故的发生。设备早期故障一旦被检测出来，设备状态就已“在控”，我们就可以按照设备状态的变化来决定是继续运行，还是停机检修，从根本上杜绝了恶性事故的发生。此次1号炉丙排粉机轴承故障的早期诊断，是CSI精密诊断仪器在邹县发电厂的成功运用，这必将大大增强我们推广应用各种先进诊断技术的信心，使这些先进技术为邹县发电厂的状态检修工作发挥更大的作用。
参考文献：
[1]振动故障分析与诊断.恩泰克爱迪公司中国办事处，2000.
[2] 谢卫乐，李振辉.黄岛发电厂4号炉乙送风机组电动机SKF22230轴承故障监测诊断报告.发电设备状态检修技术研讨会论文集：中国电力，2002.