轴承振动分析在机泵故障诊断中的应用讲解

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1、轴承振动分析在 机泵故障诊断中的应用 三塘湖采油厂 二一一年十二月十二日 汇 报 提 纲 1 一一 1 二二 1 三三 我厂轴承振动监测的开展情况 振动频谱分析方法 轴承振动分析的原理及优势 1 四四 结论及建议 一 轴承振动分析的原理及优势 滚动轴承滚动轴承是机泵设备的重要部件，起着连接设是机泵设备的重要部件，起着连接设 备固定件与转动件的重要作用。由于其在设备运行备固定件与转动件的重要作用。由于其在设备运行 过程中一直高速转动，容易疲劳磨损，是最常出现过程中一直高速转动，容易疲劳磨损，是最常出现 损伤的部位。损伤的部位。 轴承一旦出现轴承一旦出现磨损、凹痕磨损、凹痕等损伤，便会造成设等损伤

2、，便会造成设 备振动增大，温度升高，噪音增大等故障，影响设备振动增大，温度升高，噪音增大等故障，影响设 备的正常使用。严重时还会与转动轴烧死，造成事备的正常使用。严重时还会与转动轴烧死，造成事 故。故。 所以，保证轴承的良好工作状态是降低设备故所以，保证轴承的良好工作状态是降低设备故 障率，保证设备稳定运行的重要一环障率，保证设备稳定运行的重要一环。 2 轴承振动分析的原理 轴承转动时，损伤部位不断撞击接触面从而产轴承转动时，损伤部位不断撞击接触面从而产 生特定频率的振动。损伤的位置不同，产生的振动生特定频率的振动。损伤的位置不同，产生的振动 频率也不相同，这种与故障成一定对应关系的特殊频率也

3、不相同，这种与故障成一定对应关系的特殊 频率称作轴承的频率称作轴承的故障频率故障频率。 我厂主要设备轴承故障频率我厂主要设备轴承故障频率 2 轴承振动分析的原理 例如：例如：63196319轴承轴承滚动体的故障频率滚动体的故障频率51.0Hz51.0Hz，如检测到，如检测到 51.0Hz51.0Hz及其倍频（即及其倍频（即51.0Hz51.0Hz的整数倍）的大幅振动，就可判的整数倍）的大幅振动，就可判 断断63196319轴承轴承内圈内圈出现了点蚀或凹痕出现了点蚀或凹痕 。 正常频谱正常频谱故障频谱故障频谱 2 轴承振动分析的原理 这种检测轴承振动，通过故障频率判断这种检测轴承振动，通过故障频

4、率判断轴承故轴承故 障的方法称之为障的方法称之为轴承振动分析。 检测振动 故障频率 轴承故障 分析判断 3 轴承振动监测的优势 轴承振动监测具有以下优势：轴承振动监测具有以下优势： 1.1.在在设备运转状态下设备运转状态下，不用拆开设备外壳就可进行，不用拆开设备外壳就可进行 测试。测试方便，不影响正常生产，省时省力。测试。测试方便，不影响正常生产，省时省力。 2.2.振动数据可以振动数据可以比较准确比较准确的反映出轴承的运转情况的反映出轴承的运转情况 。为维护保养提供依据。为维护保养提供依据。 3.3.振动数据还可以反映出如基础松动、皮带松动等振动数据还可以反映出如基础松动、皮带松动等 轴承以

5、外的设备问题轴承以外的设备问题。 3 轴承振动监测的缺点 轴承振动监测也具有一定的局限性：轴承振动监测也具有一定的局限性： 1.1.测量测量径向接触轴承径向接触轴承结果比较准确，测量结果比较准确，测量推力轴承推力轴承 等其他类型轴承效果不佳。等其他类型轴承效果不佳。 2.2.对分析人员的水平要求高，需要丰富的分析经验对分析人员的水平要求高，需要丰富的分析经验 。 径向接触轴承径向接触轴承 电机轴承电机轴承推力轴承推力轴承 注水泵两端轴承注水泵两端轴承 二 振动频谱分析方法 轴承振动频谱分析的步骤轴承振动频谱分析的步骤 1 1、计算轴承故障频率、计算轴承故障频率 2 2、选择测点，测量数据、选择

6、测点，测量数据 3 3、分析频谱，判断故障、分析频谱，判断故障 下面我对自动化班在我厂轴承振动监测下面我对自动化班在我厂轴承振动监测 工作中使用的工作中使用的频谱分析方法做一简单介绍频谱分析方法做一简单介绍 1、计算轴承故障频率 滚动轴承的故障频率有滚动轴承的故障频率有4 4种，分别是种，分别是内圈、外圈内圈、外圈 、滚动体、保持架、滚动体、保持架的故障频率。的故障频率。 外圈外圈 接转站接转站1 1号外输泵电机后端轴承故障号外输泵电机后端轴承故障 滚动体滚动体 保持架保持架 内圈内圈 联合站联合站1313号注水泵电机前端轴承故障号注水泵电机前端轴承故障 轴承的常见故障 轴承的常见故障有以下四

7、种轴承的常见故障有以下四种 轴承的滚道因脏东西导致的缺口凹轴承的滚道因脏东西导致的缺口凹 痕痕 2. 2. 外来颗粒引起的缺口外来颗粒引起的缺口凹痕凹痕 1.1.润滑不充分引起的润滑不充分引起的磨损磨损 轴承的外圈未充分润滑轴承的外圈未充分润滑. . 滚道出滚道出 现镜面磨光现镜面磨光 轴承的常见故障 损坏严重时轴承会出现散裂，造成损坏严重时轴承会出现散裂，造成 事故事故 4.4.散裂散裂3. 3.振动振动引起的磨损引起的磨损 轴承的外圈在转动时因振动被损轴承的外圈在转动时因振动被损 坏坏 1、计算轴承故障频率 轴承的故障频率可以通过查资料和公式估算得到。轴承的故障频率可以通过查资料和公式估算

8、得到。 1 1、查阅资料、查阅资料 我厂主要设备轴承故障频率如下我厂主要设备轴承故障频率如下 1、计算轴承故障频率 2 2、公式粗略估算、公式粗略估算 对于无法确定轴承型号的场合，在知道对于无法确定轴承型号的场合，在知道滚动体滚动体 数目数目及及转动频率转动频率的情况下，可以用以下公式估算轴的情况下，可以用以下公式估算轴 承的故障频率：承的故障频率： 内内 环：环： 外外 环：环： 滚动体：滚动体： 保持架：保持架： n n为为滚动体数目滚动体数目，f f。为轴承。为轴承转动频率转动频率。 对于滚动体数目在对于滚动体数目在6 61212个的轴承，误差较小。个的轴承，误差较小。 2、选择测点，测

9、量数据 测点选在设备轴承部位的外壳上，水平轴向一个 ，垂直轴向一个。将探头吸附在设备上测试数据。 3、分析频谱，判断故障 正常频谱正常频谱 正常频谱有两个特点：一是振幅都不高，二是没有出现周期性的正常频谱有两个特点：一是振幅都不高，二是没有出现周期性的 ，幅度远远高于其他区域的点。幅度远远高于其他区域的点。 3、分析频谱，判断故障 故障频谱故障频谱 频谱上有多个点幅度远远高于其他区域，并且周期性出现。上图这频谱上有多个点幅度远远高于其他区域，并且周期性出现。上图这 些点都是些点都是51Hz51Hz的倍频（的倍频（51.0Hz51.0Hz是是63196319轴承轴承滚动体滚动体的故障频率）。的故

10、障频率）。 3、分析频谱，判断故障 轴承频谱分析时还要注意排除机泵皮带谐振频轴承频谱分析时还要注意排除机泵皮带谐振频 率、电机转速频率、泵转速频率的干扰。率、电机转速频率、泵转速频率的干扰。 我厂我厂5 5缸注水泵缸注水泵 电机转速频率电机转速频率24.7Hz 24.7Hz 泵转速频率泵转速频率6.17Hz6.17Hz 皮带的振动频率皮带的振动频率39.0Hz 39.0Hz 曲轴振动频率曲轴振动频率30.8Hz30.8Hz 三 我厂轴承振动监测的开展情况 自动化班使用的检测仪器为自动化班使用的检测仪器为“蓝精灵蓝精灵”轴承轴承 故障诊断仪故障诊断仪和和1910B1910B振动频谱分析仪振动频谱

11、分析仪。 19101910可以将测量到的振动绘可以将测量到的振动绘 制成制成频谱频谱供技术人员分析。供技术人员分析。 “蓝精灵蓝精灵”用于对轴承做出用于对轴承做出 定性定性的分析，得出从的分析，得出从1 1（良好（良好 ）到）到6 6（松脱）六个等级。（松脱）六个等级。 三 我厂轴承振动监测的开展情况 在技术检测中心对我厂设备的状态检测过程在技术检测中心对我厂设备的状态检测过程 中中，自动化班组人员积极学习，自动化班组人员积极学习，掌握了轴承振动掌握了轴承振动 分析的基本方法分析的基本方法。 三 我厂轴承振动监测的开展情况 维维修工区自动化班每月对全厂修工区自动化班每月对全厂注水泵、外输泵注水

12、泵、外输泵 、小机泵、小机泵进行一次进行一次轴承振动监测轴承振动监测，监控设备的运行，监控设备的运行 动态，及时发现了存在的问题。动态，及时发现了存在的问题。 1、接转站1号外输泵 771Hz771Hz为为155155的的5 5倍频倍频 925Hz925Hz为为155155的的6 6倍频倍频 1080Hz1080Hz为为155155的的7 7倍频倍频 轴承外圈故障频率轴承外圈故障频率155Hz155Hz 308Hz308Hz为为155155的的2 2倍频倍频 463Hz463Hz为为155155的的3 3倍频倍频 617Hz617Hz为为155155的的4 4倍频倍频 电机电机后后端端轴承垂直

13、轴承垂直方向频谱方向频谱 轴承外圈轴承外圈故障频率故障频率155Hz155Hz 308Hz308Hz为为155155的的2 2倍频倍频 463Hz463Hz为为155155的的3 3倍频倍频 617Hz617Hz为为155155的的4 4倍频倍频 1、接转站1号外输泵 检测结论：检测结论： 155Hz155Hz是轴承外圈的故障频率，频谱上高频分是轴承外圈的故障频率，频谱上高频分 量幅值远大于低频分量，正常情况下，这些频率分量幅值远大于低频分量，正常情况下，这些频率分 量是不应该出现的。这些频率分量的间隔基本都在量是不应该出现的。这些频率分量的间隔基本都在 155Hz155Hz，这再次表明轴承外

14、圈出现故障，这再次表明轴承外圈出现故障。 2、联合站13号注水泵 电机前端电机前端轴承垂直轴承垂直方向频谱方向频谱 204.25Hz204.25Hz是是轴承内圈轴承内圈的故障频率，的故障频率，105Hz105Hz、408.5Hz408.5Hz 是内圈故障频率的是内圈故障频率的0.50.5倍频和倍频和2 2倍频倍频。 2、联合站13号注水泵 检测结论：联合站检测结论：联合站1313号注水泵电机前端轴承号注水泵电机前端轴承内内 圈圈损坏。损坏。 6 6月份，机械厂已将故障轴承更换，设备恢复月份，机械厂已将故障轴承更换，设备恢复 正常。正常。 3、西峡沟2号注水泵 电机接线盒垂直电机接线盒垂直方向频

15、谱方向频谱 接线盒处垂直方向振幅接线盒处垂直方向振幅 达到达到10.5mm/s10.5mm/s，其主导频率，其主导频率 是是19.0Hz19.0Hz和和24.5Hz24.5Hz。 19.0Hz19.0Hz是皮带的振动频率，是皮带的振动频率， 表明表明皮带轮没有找正皮带轮没有找正。 24.5Hz24.5Hz是电机的转动频率，是电机的转动频率， 说明说明电机基础不稳，振动大电机基础不稳，振动大 。 3、西峡沟1号注水泵 检测结检测结论：电机和泵两个皮带轮需要论：电机和泵两个皮带轮需要检查四点检查四点 一线一线。电机基础不稳，。电机基础不稳，建议在电机橇座下方建议在电机橇座下方增加增加一一 个个支撑

16、支撑。 随后我们对全厂注水泵进行了排查，发现随后我们对全厂注水泵进行了排查，发现西峡西峡 沟沟2 2号注水泵号注水泵、M18 2M18 2号注水泵也存在号注水泵也存在电机基础不稳电机基础不稳 的的问题。问题。 四 结论及建议 振动频谱分析是一项需要经验的工作，自动化振动频谱分析是一项需要经验的工作，自动化 人员还比较人员还比较缺乏数据分析方面的经验缺乏数据分析方面的经验。 现阶段我们的工作重点是一方面积累设备测试现阶段我们的工作重点是一方面积累设备测试 数据，一方面积极数据，一方面积极学习分析方法学习分析方法，积累经验。，积累经验。 相信随着我厂状态检测工作的深入开展，轴承相信随着我厂状态检测工作的深入开展，轴承 振动分析会为设备的维护保养提供有效的技术支持振动分析会为设备的维护保养提供有效的技术支持 。 汇报结束，谢谢大家！汇报结束，谢谢大家！