姚（yáo）新華（huá）　何耀輝
（中海（hǎi）油深圳分公司惠州油田）

　　摘　要：應用衝擊脈衝法和振動頻譜分（fèn）析診斷滾動軸（zhóu）承振動故障所在，有針（zhēn）對地采取措施消除了故障。
　　關鍵詞：滾動軸承（chéng）；衝擊脈衝法；振動頻譜分析
　　一、概述
　　現場對用電機作（zuò）原動力帶動泵的振動（dòng）檢（jiǎn）測，通（tōng）常是將電機與泵脫離，然後單獨測試，初步判斷故障是否來自於電機（jī）端（duān），但電機脫開聯軸器後處於非負載狀態（tài），有些振（zhèn）動症狀無法表（biǎo）現出來，即便能感覺到振動，也不是真實情況下的振動烈度。同時，單（dān）憑人工判斷，無法給出具體（tǐ）故障來源，隻能將電機或泵送修，大（dà）大增（zēng）加了維修成本，同時影響正常的生產，導致不必要的損失。
　　滾動軸承故障（zhàng）診斷原始的方法是將聽音（yīn）棒（或螺絲刀）接觸（chù）軸（zhóu）承座部位，靠聽覺來判斷有無故（gù）障。雖然訓練有素的人能覺察到（dào）軸（zhóu）承剛發（fā）生的疲勞剝落與損傷部位，但受主觀因素的（de）影響較大。滾動軸承產生的衝擊脈衝信號不同於（yú）一般機器的振動信號，它的振動信號頻率範圍很寬，信噪比很低，信號傳遞路徑上的衰減量大，提取（qǔ）它（tā）的特征信（xìn）息必（bì）須（xū）采用一些特殊的檢測技術和處理方法。衝擊脈衝法就是諸多方法中的一種，既快速、簡單又準（zhǔn）確，再結合其他的振動診斷（duàn）技術，就可較準確地判斷出軸承故障（zhàng）了。
　　衝擊脈衝法可在軸承（chéng）正常工作下測定軸承的狀況而不受機械的（de）原（yuán）始設計、大小、振（zhèn）動或噪（zào）聲的影（yǐng）響，其儀器在測試時能（néng）排除機器和軸承本身的振動影（yǐng）響，直接判斷軸（zhóu）承的狀態和壽命。並（bìng）能早期發現（xiàn）和識（shí）別滾動軸承（chéng）因製造不良、裝配不良、潤滑不良（liáng）及使用中旋轉麵產生傷痕等與軸承壽命有關的異常原因、劣化程度和發展趨勢。通過衝擊脈（mò）衝（chōng）傳（chuán）感器檢測振動值進行FFT分析，得出軸承的振動頻率（lǜ），據此可（kě）判斷軸（zhóu）承（chéng）狀態（tài）。衝擊脈衝值dBm、dBc以分貝（bèi）為單位，dBm是在時間窗中Z大的（de）衝擊脈（mò）衝（chōng）值，代表滾動軸承的（de）Z大損壞程（chéng）度；dBc代表軸承的潤滑情況，通過這兩個數據能夠直觀判斷（duàn）軸承存在的是自（zì）身或潤滑問題。
　　軸承故（gù）障頻率評定參數（shù）包（bāo）括外環故障頻（pín）率（BPFO）、內環故障（zhàng）頻率（BPFI）、保持架故障頻率（FTF）和滾動體故障頻率（BSF），隻要知道滾動（dòng）軸承實（shí）際尺寸及轉速，通過（guò）衝擊脈衝儀器就可以讀出這些故障頻率數據（jù），但為確認是否有其（qí）他原因導致，一般在實際故障（zhàng）診斷中還結合測量（liàng）軸承的水平、垂直、軸向三個方向的振動（dòng）頻譜，進行振動分析來確定問（wèn）題所在。下麵的實例中就應用了EVAM軟件進（jìn）行譜頻分析，隻需（xū）要在（zài）該軟件的故障（zhàng）征兆選單中選擇軸承損壞，即可實時測量顯（xiǎn）示出軸承各故障頻（pín）率值。
　　二、滾動軸承故障診斷實例
　　中海油深圳分公司某油田的2021原油外輸管（guǎn）線泵在2010年5月28日更換電（diàn）機後出現較大振（zhèn）動，現場人員（yuán）通過脫開電機和管線泵，單獨運轉電機時發現有（yǒu）輕微振動，但不明顯，無法準確判斷振（zhèn）動來源，故而不可能（néng）盲目的拆掉設備送陸地檢修，但由於該設備用於原油輸送，一旦因故障引起火災，後果不堪設想，因此必須及時診斷出問題來（lái）源。
　　通過衝（chōng）擊脈衝法測量了電機驅動端軸承（型號6216、轉速3575r/min、60Hz、空載（zǎi））處（chù）振動情況，振動頻譜如圖1所示，衝擊脈衝值（dBm/dBc=11/0）較小，由於該軸承空載時基本不受力，故（gù）空（kōng）載時的衝擊脈衝值較小不能反映負載受力時的情況，負載（zǎi）時衝擊脈衝值會更大；衝擊脈衝頻譜中存在明顯的軸（zhóu）承外圈故障頻率（BPFO）及軸承內圈故障（zhàng）頻率（BPFI）的信號及其高次諧波，並且（qiě）外（wài）圈故障頻率值較大，問題應該是在軸（zhóu）承（chéng）外圈處（chù），但（dàn）該軸承為（wéi）新換，這就令人感到不解。又測量了該處水（shuǐ）平（píng）方向振動速度有效值分別為1.64mm/s和2.38mm/s，雖然不大，但頻譜中都出現有60Hz振動頻率（lǜ）及（jí）其諧波，同時還出現305.625Hz的振動頻率，該頻率為軸承外圈故障頻（pín）率（圖2）。接著又（yòu）測量了（le）垂直方向振動速度有效值（zhí）為7.76mm/s，振動較大，頻譜中振動（dòng）幅值較高的頻率成分主要為305.625Hz（圖3），進一步說明電機驅動端軸承（chéng）存在問題。

　　同時還測量了電機（jī）非（fēi）驅動端軸承（chéng）狀況，衝擊脈衝值dBm/dBc=10/2，軟件顯示綠色狀態，潤滑良好（hǎo），軸承（chéng）水（shuǐ）平方向（xiàng）振（zhèn）動有效值分別為1.5m/s和2.10mm/s，垂（chuí）直方向振動有效值為（wéi）1.34mm/s，均（jun1）不高。
　　綜合以上（shàng）分析認為2021管線泵（bèng）電機驅動端垂直方向振動較大，垂直方向振（zhèn）動頻譜中主要為軸承（chéng）外圈信號，衝擊脈衝頻譜中（zhōng）同時出現有明顯的軸承外圈、內圈信號及其高次（cì）諧波，說明該軸承存在問題，主要是軸（zhóu）承外圈，還有可能存在安裝不（bú）良、軸承（chéng）磨損或軸承間隙過大引（yǐn）起的鬆動。
　　三（sān）、拆解結果（guǒ）及處理效果
　　拆解結（jié）果發現電機驅動端軸承座內孔失（shī）圓並且帶一定（dìng）的錐度（dù），電機轉動時不帶負載振動不明顯，當（dāng）有較大轉矩時，電機驅動端軸（zhóu）承跑（pǎo）外圈很嚴重，導致轉子不平衡，引起比（bǐ）較明顯（xiǎn）的振動，尤其是垂直方（fāng）向的振動。

　　修（xiū）補電機驅動端軸承座內孔後，再運（yùn）行電機測得振動數據正常，說明上（shàng）述通過測試和分析診斷得出的結論（lùn）與實際情況相符。表1列出了故障前後振動數據對比，表中脈衝（chōng）值是通過測量值與（yǔ）參考值的比值取對數而得到的，負值越大說明實（shí）際測量的值越小於參考值，測量值為負數說明軸（zhóu）承（chéng）實際狀況良好。

 來源：《設備管理與維修》2011年第2期