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　　摘　要：介紹三個紙機導(dǎo)輥軸承振動診斷案例，總結(jié)利用噪聲、振動值與包絡(luò)值大小、振動頻譜等分析方法，綜合考慮各種因素，準確判斷軸承故障的幾點要領(lǐng)。
　　關(guān)鍵詞：導(dǎo)輥軸承；狀態(tài)監(jiān)測；振動；診斷分析
　　紙機中的導(dǎo)輥，如毛布導(dǎo)輥、張緊輥等，對紙機網(wǎng)子、毛布起到引導(dǎo)或張緊的作用。如果導(dǎo)輥軸承出現(xiàn)嚴重故障，會給設(shè)備、網(wǎng)子或毛布造成損傷，甚至造成故障停機。因此，導(dǎo)輥軸承振動診斷分析很重要，下面介紹三個案例供參考。案例中使用SKF Microlog CMVA60數(shù)據(jù)采集頻譜分析儀、SKF Machine Analyst3.1.2振動分析軟件、SKF CMSS797L低頻加速度傳感器、SKF Stethoscope TMST2聽診儀。
　　案例1　漿板2#導(dǎo)網(wǎng)胸輥軸承振動診斷分析
　　軸承型號：SKF 22317E
　　工作轉(zhuǎn)速：79r/min（1.32Hz）
　　潤滑方式：脂潤滑
　　漿板2#導(dǎo)網(wǎng)胸輥自2006年7月13日一直按正常采集周期跟蹤監(jiān)測，2006年11月29日分析數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)其操作側(cè)軸承振動值大幅上升（圖1）。重點跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)其第二天振動值持續(xù)升高，垂直方向包絡(luò)總值達到0.3138gE，超出SKF系統(tǒng)推薦的危險值0.1gE，其余各方向的包絡(luò)值也很高。從振動趨勢圖上能夠明顯地看出軸承的振動加劇。再從振動瀑布圖（圖2）上看，原來一直很平滑的曲線上出現(xiàn)了許多異常頻率峰值。此時的包絡(luò)頻譜中也有明顯的軸承缺陷頻率（圖3）。診斷分析為，軸承損傷，建議拆檢軸承。2006年12月12日車間計劃停機，拆檢該軸承，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈出現(xiàn)裂紋，外圈嚴重磨損。更換軸承后，2006年12月19日對其進行采集檢測，振動值已大幅降低并恢復(fù)到初值。 　　案例2　紙板17#毛布導(dǎo)輥軸承振動診斷分析
　　軸承型號：FAG 22315EK
　　工作轉(zhuǎn)速：443r/min（7.38Hz）
　　潤滑方式：油潤滑
　　2007年1月16日17#烘缸毛布導(dǎo)輥聲音異常。2007年1月17日進行數(shù)據(jù)采集分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)輥兩側(cè)振動值和包絡(luò)值都很高，特別是驅(qū)動側(cè)的軸承包絡(luò)值特高，垂直方向14.11gE，水平方向15.76gE，軸向8.136gE，遠遠高出系統(tǒng)提供的參考危險值1.3gE?，F(xiàn)場異常噪聲很大，用聽診儀聽得軸承座內(nèi)發(fā)出如同火車滾輪經(jīng)過導(dǎo)軌接口處發(fā)出的聲音。時域圖中，幾乎每隔0.136s（即7.38Hz），有一次沖擊（圖4）。包絡(luò)頻譜中，產(chǎn)生了許多工頻的倍頻，其幅值雖在0.8gE范圍內(nèi)，但總值卻很高，出現(xiàn)了隨機的寬帶高頻“噪聲振動”（圖5）。診斷結(jié)果為軸承松動、損傷，建議拆檢軸承并檢查軸承與軸的配合情況。2007年1月31日車間計劃停機，對該軸承進行了拆檢，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)部游隙近3mm，保持架嚴重松動。軸承拆下后檢查發(fā)現(xiàn)：軸有磨損；軸承內(nèi)圈斷裂，內(nèi)表面有旋轉(zhuǎn)摩擦痕跡，并有麻點；外圈承載區(qū)101°的碾磨，中間有擋圈與內(nèi)表面滑動摩擦的痕跡；保持架松動，一處斷裂；中間擋圈受到兩側(cè)保持架的擠壓磨損。 　　案例3　紙板19#毛布導(dǎo)輥軸承振動診斷分析
　　軸承型號：FAG 22315EK
　　工作轉(zhuǎn)速：429r/min（7.15Hz）
　　潤滑方式：油潤滑
　　2007年1月17日車間發(fā)現(xiàn)19#烘缸下毛布導(dǎo)輥聲音異常。2007年1月18日采集數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)輥兩側(cè)振動值和包絡(luò)值都很高，且操作側(cè)比驅(qū)動側(cè)值高。操作側(cè)垂直方向包絡(luò)值3.544gE，速度振動值6.526mm/s；水平方向包絡(luò)值5.839gE，速度振動值9.179mm/s，軸向包絡(luò)值6.433gE，速度振動值10.55mm/s，高出系統(tǒng)提供的參考危險包絡(luò)值1.3gE。在速度頻譜中，有明顯的軸承外圈缺陷頻率（圖6）。另在包絡(luò)頻譜中，也發(fā)現(xiàn)明顯的軸承外圈缺陷頻率，并在其周圍有保持架缺陷頻率的邊頻帶（圖7）。診斷結(jié)果為軸承損傷，建議拆檢軸承2007年1月31日車間計劃停機，對該軸承進行了拆檢，發(fā)現(xiàn)軸承外圈的內(nèi)側(cè)360°剝落，內(nèi)圈疲勞磨損，滾動體剝落，保持架與中間擋圈有摩擦磨損。 　　從上面的三個案例，可以總結(jié)出應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)進行診斷分析，準確判斷故障原因的幾點要領(lǐng)。
　　1　從聲音上判斷
　　當軸承在運行中由于潤滑不足而使工作表面產(chǎn)生膠合，或由于疲勞磨損產(chǎn)生點蝕剝落，或當點蝕繼續(xù)擴展產(chǎn)生裂紋或斷裂的時候，都會產(chǎn)生聲發(fā)射信號。聲發(fā)射是一種動態(tài)發(fā)射，需要用聲發(fā)射儀來接收。在實際中，通常用聽診儀來聽軸承聲音是否正常，聽診儀是通過高靈敏壓電傳感器，拾取設(shè)備中微弱的振動信號并放大到適當音量。而平時通過耳朵聽到明顯異常聲音時，可能此時軸承已經(jīng)損傷嚴重了。如案例2和案例3，通過聽診儀發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)輥軸承聲音的異常，進而采取了進一步精密檢測診斷的必要。
　　2　從振動值、包絡(luò)值來判斷
　　振動值的大小能夠很好地體現(xiàn)出振動的強弱程度。但是，高振動值并不一定就反映軸承有問題或者軸承損傷嚴重。而反過來，軸承損傷的嚴重程度一般情況下就會從振動值的大小上反映出來。加速度包絡(luò)，是SKF為了檢測有缺陷的滾動軸承而研究開發(fā)出來的，是測量頻率相對較高的某一頻段內(nèi)的加速度總能量，它去除了低頻部分的干擾，加強了高頻部分的小能量，能夠較早地檢測到滾動軸承問題。在軸承損傷開始時，加速度包絡(luò)就能檢測到，包絡(luò)值的大小能夠很好體現(xiàn)出磨損的程度。而隨著軸承磨損的發(fā)展，加速度包絡(luò)值會持續(xù)升高，速度振動值也會上升，這時速度傳感器就能夠檢測到軸承問題，參見圖8典型軸承損傷模式。相對于電機、泵等中高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速較低，負荷也不很高，即使軸承有輕微損傷，振動值和包絡(luò)值也相對較低。因此，比較振動值、包絡(luò)值大小要在同一臺設(shè)備上連續(xù)采集分析的基礎(chǔ)上進行，或在同類別設(shè)備中相對比較。 　　3　從異常頻率來判斷
　　在這里，從固有頻率和軸承缺陷頻率來分析。由于外力的激勵而引起的軸承某個元件自由振動的頻率，稱之為固有頻率。對各種軸承元件，其固有頻率有一確定范圍，大致在20~60kHz，往往將此段頻率作為診斷頻帶。但從軸承的經(jīng)濟效益考慮，考慮更多的應(yīng)是軸承的缺陷頻率。軸承有缺陷時，滾動體滾過缺陷部分就會產(chǎn)生沖擊振動，在軸承轉(zhuǎn)速固定的情況下，這種振動具有固定的頻率，稱之為缺陷特征頻率。不同的軸承元件對應(yīng)不同的缺陷特征頻率。在對軸承檢測的信號作頻譜分析后，就可以找出相應(yīng)的缺陷特征頻率，從而確定軸承存在缺陷的部位，如案例1和案例3中，可以通過公式計算軸承缺陷頻率進一步確認軸承損傷的具體部位。
　　在SKF MA系統(tǒng)中（如軟件版本：SKF Machine Analyst 3.1.2），已有SKF、NSK、FAG、TORRNGTN等20個廠家的部分軸承型號，可從系統(tǒng)中直接調(diào)出軸承的缺陷特征頻率使用。而在造紙行業(yè)中，導(dǎo)輥軸承大部分是采用自調(diào)心滾子軸承。
　　通過公式計算的各種特征頻率都是從理論上推導(dǎo)出來的，而實際軸承的各種幾何尺寸會有誤差，加上軸承安裝后的變形，使實際的頻率與計算所得的頻率會有某些出入，所以在頻譜圖上尋找各特征頻率時，需要在計算的頻譜值的附近找其近似的值來作診斷分析。特別當軸承嚴重磨損后，滾動體和軸承內(nèi)外圈的尺寸發(fā)生了變化，其軸承缺陷頻率也會隨之改變。當然，為了更精確檢測到軸承缺陷，許多狀態(tài)檢測設(shè)備已對軸承缺陷頻率增加了修訂系數(shù)。但設(shè)備到Z后，原先離散的軸承缺陷頻率就開始“消失”，幾乎從振動頻譜或包絡(luò)頻譜中看不到，取而代之是隨機的寬帶高頻“噪聲振動”。如案例2中，從頻譜中已經(jīng)找不到軸承內(nèi)圈故障的缺陷特征頻率。
　　4　充分利用各種頻譜圖、時域圖、趨勢圖、瀑布圖等，綜合全面分析判斷
　　對于一直監(jiān)測跟蹤的設(shè)備來說，用振動的趨勢圖和瀑布圖來判斷軸承異常是很直觀的，如案例1中，漿板2#導(dǎo)網(wǎng)胸輥振動的趨勢圖和瀑布圖，能夠很明顯地從中發(fā)現(xiàn)軸承異常信息但是對應(yīng)急診斷，沒有了趨勢的跟蹤，只是單獨從采集的頻譜圖和時域圖來分析判斷，不僅增加了診斷難度，而且．降低了準確度。因為一次性采集的數(shù)據(jù)具有一定的局限性。特別當其他零件產(chǎn)生了干擾噪聲，且其振動頻率又極其逼近時，就會產(chǎn)生干擾作用，該干擾信號妨礙了對被測軸承進行準確的分析和判斷。這時就要綜合分析，從軸承的初期安裝質(zhì)量到近期軸承的維護保養(yǎng)狀態(tài)，以及在運行過程中發(fā)現(xiàn)的異常情況等來綜合考慮全方位分析。如案例2紙板17#毛布導(dǎo)輥軸承振動診斷，就是應(yīng)急診斷，單獨從頻譜圖中很難下軸承損傷的結(jié)論，需從噪聲上判斷，在振動值、包絡(luò)值上分析，以及咨詢車間維護人員，從軸承的運行時間、潤滑方式、維護保養(yǎng)狀態(tài)、近期導(dǎo)輥毛布的運行情況等進行綜合考慮。另外如果方便的話，通過打開軸承座端蓋表面對比檢查，更能提高診斷分析的正確率。
　　此外，在對紙機導(dǎo)輥軸承振動分析中，還可對軸系潤滑油或脂做鐵譜分析，用紅外線測溫儀檢測軸承溫度等等，進一步提高故障診斷準確率。