基于振动特性的电机轴承故障诊断.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼11(上)0引言电机是化工企业生产中的重要设备,其在使用过程中出现振动异常的情况,对化工企业连续性、长周期生产的平稳运行造成不利局面,严重时甚至会造成电机损坏。振动作为转动设备运行过程中存在的明显现象,其中包含很多运转部件的特征信息,基于振动特性的电机滚动轴承的状态监测与故障诊断一直以来都是状态监测的重要内容。在运行过程中,电机滚动轴承如果出现异常或发生故障,其特征便能在振动信号频谱中明显地体现出来,通过对振动特性进行监测分析,是及时发现电机故障的一种非常有效的手段1。轴承故障占电机总故障的 40%以上。工业设施中的大多数轴承在非理想的条件下运行,常受到疲劳、环境机械
2、振动、过载、轴心错位、污染、电流开槽、腐蚀、不正确的润滑等影响,开始只是导致边缘缺陷,然后这些缺陷会在轴承内圈、外圈和滚珠组件中传播和扩散增大。经过了一段时间缺陷变得明显,便产生了机械振动并且引起听觉噪声2。通过基于振动特性的状态监测技术,可以提高预知性检维修,减少设备故障发生率,大大缩减相关维修费用,经济效益明显。1轴承故障经过石化公司某厂挤压机电机为 AEG 公司制造,功率 1800 kW,额定电压 6 kV,频率为 50 Hz,额定电流 215 A,转速为 990 r/min,刚性基础,转轴中心高 475 mm,绝缘等级为 F 级。负荷侧轴承型号为 SKF NU234+6038,风扇轴承
3、型号为 SKF NU234。2022 年 1 月 10 日,日常监测中发现电机负荷侧声音异常,采用 vm-63 便携式测振仪监测振动,负荷侧轴承轴向振动烈度在 4.27.6 mm/s,垂直和水平振动无增大趋势;风扇侧轴承声音正常,振动烈度最大为 1.0 mm/s,电机负荷侧轴承轴向振动明显增大。两轴承的最高温度为 62 益,温度正常。电机轴承补充润滑脂后振动有所降低,但仍在 2.24.7 mm/s 波动。1 月 11 日,使用 SKF CMXA80 振动数据采集仪再次进行离线监测精密诊断,采集数据如表 1 所示。根据GB/T 6075.32011 机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动,额定
4、功率大于 500 kW 并且小于 50 MW 的大型设备,转轴中心高不小于 315 mm,刚性基础,振动评定等级为:A 级臆2.3 mm/s,2.3 mm/s约B 级臆4.5 mm/s,4.5 mm/s约C级臆7.1 mm/s,D 级跃7.1 mm/s。电机风扇侧轴承振动烈度最大为 0.7 mm/s,轴承振动评定等级为 A,风扇侧轴承振动正常;负荷侧轴承振动烈度 1.74.9 mm/s,且存在非周期性波动,最大值为 4.9 mm/s,电机负荷侧轴承振动评定等级为 C,不适宜连续长周期运行。负荷侧轴承轴向振动频谱图如图 1 所示,可以看出主振频及主要波动频率均为 262.5 Hz,该频率近似四倍
5、 SKF 6038 轴承滚动体故障特征频率,由此判断电机轴承滚动体磨损。依据 SKF 滚动轴承加速度包络 gE 值(无量纲)、轴承运行状态判定的参考标准,在转速为 5001000 r/min 时,gE 值不大于 2.0gE 的为绿区,介于 2.0gE4.0gE 的为黄区,大于 4.0gE 的为红区。该电机转速为 990 r/min,由此判定风扇侧轴承冲击值处于绿区、轴承正常,负荷侧轴承冲击值处于红区。主电机负荷侧轴承冲击频谱图如图 2 所示,可以看出电机负荷侧轴承冲击谱中存在 131 Hz 及其谐波,该频率近似二倍基于振动特性的电机轴承故障诊断韩风梅,戴风涛(中国石油独山子石化分公司研究院,新
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