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    【案例分析】用振动检测预知电机轴承内环松动

    来源:西安泰富西玛电机有限公司    发布于:2014/5/8 18:58:03    点击量:

      西安泰富西玛电机有限公司案例分析:某造纸公司车间年产35万t高档文化用纸的纸机,设计车速1800m/min,纸机由Voith公司提供,2013年7月22日,车间在日常巡检的时候发现有一台风机的电机振动变大,需要对其进行振动诊断。该风机为车间通风系统的设备,由电机通过三角带驱动,电机功率为90kW。与车间进行了沟通得知,该电机是一台已经使用了近一年的旧电机,在更换到这台风机之前轴承一直没有检查,这次振动情况是在半个月以前逐步出现的,到现在越来越严重。
      在检测前用手先感知了一下电机,发现振动大致表现为明显的冲击,冲击幅度较大,尤其是电机传动侧。但风机上的冲击并不明显。又逐个检查了电机以及风机的地脚螺栓,并没有发现地脚螺栓出现松动的情况,随后又检查了风机的减震垫,也没有发现什么异常现象。随后对电机两端进行了振动信号的采样,并进行了故障分析,以下是分析的具体过程信号分析从图1中水平、竖直两个方向的频谱可以很明显地看到,工频占绝对主导。首先可以排除电机轴承故障。这个与动平衡不良很是相似,如果风机的动平衡不良的话,就会对电机的振动造成影响,也会形成这样的频谱。测量风机的振动频谱,并未发现风机存在平衡故障,这样就排除了风机平衡对电机造成的影响。同时通过测量电机的风扇端的振动发现,水平和竖直方向上的工频的幅值在2m m/s左右,这个与电机传动侧的工频相差很大,如果是电机存在不平衡故障的话,两侧的工频一般情况不会相差这么大,所以根据经验判断电机本身也不存在平衡的问题。再结合检测前对该设备的现场检查,松动的可能性越来越大。在常见的一般情况下,松动故障在频谱中常表现为,工频占主导,并带有高次谐频,并且谐频与工频的幅值相差不是很大。这种情况下的松动,一般常见的是在设备零件上的表现为轴承位的磨损,而这种磨损往往不是非常的严重,还无法造成设备结构性的缺陷。而如果轴承位磨损很严重的时候,频谱往往会表现为结构性故障频谱的特点。也就是像这种情况,工频占主导,虽然有谐频,但是谐频的幅值与工频的幅值相比的话,相差非常大。
      从图2两个方向上的时域形态看到,不是平衡故障的那种正弦形态,这一点上也可以排除电机平衡出现故障的可能。同时时域谱中可以看到明显的冲击形态,这个冲击用手可以明显地感觉到,这说明冲击故障已经比较严重了。
      为了近一步对轴承松动故障的确认,又对电机传动侧电机轴的温度进行了红外线测量,显示温度接近90℃,说明轴承处于非正常状态,很有可能就是轴承在轴承位处开始了自转,从而导致轴的温度的上升。
      根据振动分析再结合以上的各个实际情况,判断电机传动侧轴承松动严重,建议车间尽快对电机进行更换。车间当天就对该轴承进行了紧急更换。从拆卸现场可以看到电机传动侧轴承位严重磨损,磨损量在轴承位处达到接近3m m。轴头磨损照片如图3。
      3 结论从这个案例可以看到,当轴承位磨损非常严重的时候,其频谱往往是工频占绝对主导地位,工频的谐频幅值与工频的幅值相差巨大。出现这种情况时需要在时域中观察,要注意将其与平衡故障相区分。
      图1 风机电机传动侧频域水平方向频域竖直方向频域图2 风机传动侧时域传动侧水平方向时域竖直方向时域图3 磨损轴头照片

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