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宋應(yīng)鷹
（江銅貴溪冶煉廠，江西貴溪　335424）

　　摘　要：應(yīng)用PMS設(shè)備狀態(tài)巡檢系統(tǒng)，綜合分析了雙吸式離心泵振動(dòng)異常的原因和故障發(fā)展的趨勢(shì)。為離心泵維修提早做好了充分準(zhǔn)備。處理后的離心泵恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，避免了事故的發(fā)生，并節(jié)約了大量的人力、物力和維修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了有計(jì)劃、有針對(duì)性的點(diǎn)檢定修。
　　關(guān)鍵詞：離心泵；滾動(dòng)軸承；振動(dòng)；峭度；特征頻率
　　1　設(shè)備概況
　　雙吸式離心泵在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛和重要，貴冶制氧車間循環(huán)水系統(tǒng)共有5臺(tái)大型雙吸式離心清水泵，型號(hào)分別是3臺(tái)500S-59B型和2臺(tái)600S-32型，其結(jié)構(gòu)基本相同。
　　循環(huán)水3臺(tái)500S-59B型離心泵2開(kāi)1備，其中3#泵已連續(xù)運(yùn)行兩年多，今年泵聯(lián)軸節(jié)側(cè)軸承軸承座Z大振動(dòng)一直維持在35μm，自由端軸承軸承座Z大振動(dòng)一直維持在15μm。2011年5月11日點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)，泵軸承座振動(dòng)有明顯增大，聯(lián)軸節(jié)側(cè)軸承、自由端軸承軸承座振動(dòng)分別達(dá)到了50μm和30μm，自由端也出現(xiàn)與往常不同的異常音響。5月13日停泵檢修，計(jì)劃更換兩軸承，揭蓋吊出泵軸清洗兩軸承后檢查發(fā)現(xiàn)：自由端軸承保持架斷裂，聯(lián)軸節(jié)側(cè)軸承未見(jiàn)異常。
　　由于該泵出口閥門(mén)無(wú)法關(guān)嚴(yán)密，檢修時(shí)不斷有大量水從泵體涌出。故當(dāng)日僅更換自由端軸承，同時(shí)對(duì)聯(lián)軸節(jié)軸承的潤(rùn)滑脂進(jìn)行了更新。檢修后投入運(yùn)行，軸承溫度及音響正常，但振動(dòng)僅下降了10μｍ。運(yùn)行日后聯(lián)軸節(jié)側(cè)軸承、自由端軸承軸承座振動(dòng)緩慢下降并維持在30-35μm和18-20μm。
　　2　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及診斷分析
　　2011年5月貴冶在制氧等三個(gè)單位進(jìn)行PMS設(shè)備狀態(tài)巡檢系統(tǒng)試點(diǎn)，6月制氧PMS系統(tǒng)投入使用。由于3#循環(huán)水泵振動(dòng)雖然較穩(wěn)定但一直稍大，因此被列入監(jiān)測(cè)。
　　2.1 測(cè)試方案
　　循環(huán)水泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，振動(dòng)的特征頻率也并不復(fù)雜，因而振動(dòng)測(cè)試分析方法對(duì)水泵來(lái)說(shuō)是非常有效的。使用儀器HY-106C振動(dòng)分析儀，設(shè)備簡(jiǎn)圖及測(cè)點(diǎn)圖如圖1所示。 　　2.2 幅域分析
　　在信號(hào)的幅值上進(jìn)行各種處理，即對(duì)信號(hào)的時(shí)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析稱為幅域分析。通過(guò)連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)合IS02372振動(dòng)速度判別標(biāo)準(zhǔn)，該泵3Av、3Hv、3Vv測(cè)點(diǎn)一直預(yù)警或報(bào)警，如圖2所示，而同時(shí)其他各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值正常，測(cè)點(diǎn)3的振動(dòng)速度超過(guò)“C”級(jí)振動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)7.1mm/s，屬于“不滿意”狀態(tài)，說(shuō)明處于不良的運(yùn)行狀態(tài)。 　　進(jìn)一步看各測(cè)點(diǎn)加速度值，如圖3所示，3#測(cè)點(diǎn)加速度明顯較大。再?gòu)?Va加速度譜（圖4），有明顯沖擊信號(hào)，初步判斷3#軸承故障。 　　時(shí)域無(wú)量綱峭度指標(biāo)是歸一化的4階中心矩，即對(duì)振動(dòng)幅值進(jìn)行4次方處理，反映波形的尖峭程度、有無(wú)沖擊。監(jiān)測(cè)峭度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，一般經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，滾動(dòng)軸承正常時(shí)，峭度大約為3；軸承出現(xiàn)損傷并發(fā)展時(shí)，峭度明顯增大，甚至可達(dá)到幾十；故障嚴(yán)重時(shí)，峭度再次回落到3附近。蛸度指標(biāo)對(duì)早期的沖擊類型故障比較敏感。通過(guò)監(jiān)測(cè)，峭度在7月初有明顯上升，10日后回落，因此我們確認(rèn)軸承損傷加劇，如圖5所示。 　　2.3 頻譜分析
　　通過(guò)以上幅域分析，了解了設(shè)備目前的工作狀態(tài)，初步確定了3#軸承故障。但是，幅域分析方法無(wú)法定位發(fā)生故障的具體位置，進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，通過(guò)提取故障頻率成分，從而確認(rèn)引發(fā)故障的零部件。
　　設(shè)備的主要參數(shù)：電機(jī)轉(zhuǎn)速987r/min=16.45Hz、電機(jī)功率315kW、泵軸承型號(hào)NSK6316。
　　軸承特征頻率如下：
　　轉(zhuǎn)頻：16.45Hz：保持架頻率：6.3Hz；滾動(dòng)體頻率：34.1Hz；外圈頻率：80.8Hz：內(nèi)圈頻率：50.8Hz。
　　當(dāng)滾動(dòng)軸承發(fā)生損傷類故障時(shí)，就要產(chǎn)生低頻沖擊和振動(dòng)，產(chǎn)生高頻共振波。利用運(yùn)轉(zhuǎn)軸承中故障的低頻沖擊所產(chǎn)生的高頻分量，激起高頻諧振器（傳感器）的共振，再對(duì)高頻共振波進(jìn)行解調(diào)處理，獲得—個(gè)剔除了低頻振動(dòng)干擾，但富含故障信息的共振解調(diào)波。通過(guò)對(duì)此共振解調(diào)波的幅值和頻譜的分析，就可以在故障特征頻率及其倍頻處看到清楚的譜峰，而不含故障沖擊的信號(hào)卻不會(huì)在共振解調(diào)波的頻譜圖中出現(xiàn)譜峰，因此很輕易確定故障發(fā)生的部位。對(duì)3#加速度頻譜進(jìn)行共振解調(diào)，如圖6所示。 　　圖6中6.3Hz對(duì)應(yīng)軸承的保持架特征頻率，31.3Hz對(duì)應(yīng)軸承的滾動(dòng)體特征頻率，50.0Hz對(duì)應(yīng)軸承內(nèi)圈特征頻率，考慮到根據(jù)軸轉(zhuǎn)速和軸承幾何尺寸計(jì)算出的故障特征頻率與實(shí)際解調(diào)頻譜中的故障特征頻率之間，由于譜分析分辨率的原因而存在差異。所以實(shí)際診斷時(shí)存在一個(gè)頻率誤差?？梢詳喽?，該泵聯(lián)軸節(jié)側(cè)軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架存在缺陷，應(yīng)在密切跟蹤監(jiān)測(cè)下盡快安排計(jì)劃性檢修。
　　3　故障隱患處理及維修后運(yùn)行情況
　　7月27日解體檢修，發(fā)現(xiàn)此處軸承內(nèi)滾道出現(xiàn)明顯幾處凹坑。另部分滾珠和保持架也有輕微損傷。
　　更換此軸承后試泵正常，投入使用后用巡檢儀現(xiàn)場(chǎng)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，泵3H、3V、3A測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值顯著下降，運(yùn)行狀況非常好，如圖7所示。同時(shí)從瀑布圖上也可清晰看出，該軸承頻譜在檢修前后的顯著變化，如圖8所示。 　　4　結(jié)束語(yǔ)
　　此次應(yīng)用PMS系統(tǒng)對(duì)離心泵的滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障分析，相對(duì)以往的用簡(jiǎn)單測(cè)振儀來(lái)判斷此類故障具有較明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，更易實(shí)現(xiàn)有效可靠的計(jì)劃性檢修。也希望借此能為該類設(shè)備的預(yù)知性維修提供一些經(jīng)驗(yàn)，避免突發(fā)性設(shè)備事故的發(fā)生，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。
　　【參考文獻(xiàn)】
　　【1】沈慶根,鄭水英.設(shè)備故障診斷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006.
　　【2】臨英志.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社.2007.