鑒別滾動(dòng)軸承故障的簡(jiǎn)易診斷方法

鄭 炘 孫鳳余 鄭伯琛 付杰順

作者通聯(lián)：大港油田第二采油廠 河北黃驊市 061103

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一、概述

正確的維修決策來(lái)源于準(zhǔn)確的判斷，準(zhǔn)確的判斷建立在客觀分析的基礎(chǔ)上。從離心泵機(jī)組軸承室測(cè)點(diǎn)采集到的異常信息不但來(lái)自軸承本身零件的劣化，還來(lái)自泵機(jī)組其他部件的故障，不同的故障源往往交混在一起，光憑感官判斷難以分辨，必須借助檢測(cè)儀表進(jìn)行識(shí)別。實(shí)踐證明，使用單一功能振動(dòng)測(cè)量技術(shù)和單一參數(shù)來(lái)識(shí)別故障源，錯(cuò)判漏判的幾率很高，所以，應(yīng)該優(yōu)選幾種測(cè)量技術(shù)，匯聚各方面的信息，從不同的角度進(jìn)行分析診斷，以提高結(jié)論的準(zhǔn)確性。

豐富的信息有利于綜合分析判斷故障源，實(shí)際中泵機(jī)組的一些異常癥狀常與故障之間不一一對(duì)應(yīng)，一種故障現(xiàn)象可能對(duì)應(yīng)多種癥狀，而一種癥狀也可能對(duì)應(yīng)多種故障，這必然造成故障診斷的困難。實(shí)踐表明，實(shí)施簡(jiǎn)易診斷鑒別軸承故障時(shí)，使用診斷型振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀與沖擊脈沖軸承檢測(cè)分析儀組合監(jiān)測(cè)，查看多方面的信息，附加機(jī)械故障聽(tīng)診器和紅外測(cè)溫儀，再融進(jìn)感官判斷識(shí)別，能起到互補(bǔ)的作用，效果良好。沖擊脈沖軸承檢測(cè)分析儀是鑒別軸承高、低頻故障的專(zhuān)用檢測(cè)工具，該儀表顯示的沖擊脈沖分量及狀態(tài)碼示出了軸承不同的運(yùn)行狀態(tài)，沖擊脈沖強(qiáng)弱高低值反映了大小程度，但顯示的脈沖高值不一定是軸承劣化，而且單一的沖擊脈沖值和狀態(tài)碼難以區(qū)分故障源。同樣，使用診斷型振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀可依據(jù)不同振動(dòng)參量值的高低斷定故障嚴(yán)重程度，但只查看振動(dòng)參量值和不同形態(tài)的三條柱狀棒形圖也難以將振源定位到某個(gè)部件。

二.滾動(dòng)軸承故障鑒別的簡(jiǎn)易診斷做法

1.振動(dòng)沖擊參量加圖示、聲響鑒別軸承疲勞和點(diǎn)蝕故障

軸承運(yùn)動(dòng)副（滾道）出現(xiàn)疲勞、腐蝕、點(diǎn)蝕故障后，能直觀看到滾道表面有不規(guī)則的斑痕凹坑，這是合成故障。這種劣化癥狀造成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)沖擊載荷，振動(dòng)和噪聲隨之加劇。實(shí)施儀表監(jiān)測(cè)時(shí)，沖擊強(qiáng)脈沖值＞30dBm，弱脈沖值＞10dBc，加速度值＞35mm/s2，棒形圖高頻段顯示5格以上的紅色光柱，并且能聽(tīng)到輕度噪聲，綜合這些異常信息就是輕度的疲勞、點(diǎn)蝕損壞。

2.添加油脂法識(shí)別軸承故障

沖擊脈沖軸承檢測(cè)分析儀拾取的沖擊強(qiáng)脈沖值略＞30dBm，沖擊弱脈沖值＞15dBc，運(yùn)行狀態(tài)燈顯示黃色，測(cè)振儀顯現(xiàn)的加速度值25mm/s2左右，聽(tīng)不到噪聲，運(yùn)行沒(méi)滿負(fù)荷，很難確認(rèn)軸承運(yùn)動(dòng)副存在疲勞點(diǎn)蝕或軸承缺油脂，這就需要分析沖擊脈沖值高的原因，可對(duì)軸承室添加潤(rùn)滑油脂，如軸承室裝有油杯或油嘴，在不停機(jī)的情況下就可加注油脂，然后再監(jiān)測(cè)拾取沖擊脈沖參數(shù)，查看脈沖值是否下降，如果沖擊脈沖強(qiáng)、弱值都下降說(shuō)明是缺油脂，如果不下降說(shuō)明運(yùn)動(dòng)副出現(xiàn)嚴(yán)重劃痕磨損。這里需要說(shuō)明，如果沖擊脈沖值當(dāng)時(shí)下降，但數(shù)小時(shí)后又上升，說(shuō)明存在輕度劃痕磨損故障。

3.聽(tīng)診法和圖示識(shí)別確定軸承運(yùn)行狀態(tài)

新軸承首次運(yùn)行，有時(shí)會(huì)顯現(xiàn)異常癥狀，如監(jiān)測(cè)拾取振動(dòng)參量值和沖擊脈沖值都很低，溫度也不高，但軸承運(yùn)行有尖鳴聲，人耳直聽(tīng)和使用機(jī)械故障聽(tīng)診器測(cè)聽(tīng)都能感受到，這是軸承本身組裝質(zhì)量不佳，這種情況雖然不影響運(yùn)行，也不需要換軸承，但應(yīng)確認(rèn)原注入的油脂是否與使用條件匹配、符合環(huán)境要求。

對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行的軸承監(jiān)測(cè)，測(cè)振儀棒形圖出現(xiàn)低頻段光柱升降波動(dòng)以及高頻段可能顯現(xiàn)兩個(gè)左右的紅色光柱。這些癥狀有可能是保持架松曠摩擦造成，也有可能是其他部件之間斷續(xù)摩擦或泵內(nèi)液體擾動(dòng)。所以，確認(rèn)軸承保持架松曠需要使用機(jī)械故障聽(tīng)診器測(cè)聽(tīng)，如果保持架松曠變形，與滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈間斷碰摩，能聽(tīng)到保持架摩擦聲大小變化。

4.軸承的貧油脂鑒別

準(zhǔn)確把握潤(rùn)滑效果并按需加注油脂，能延長(zhǎng)軸承壽命和避免油品浪費(fèi)。沖擊脈沖軸承檢測(cè)分析儀是識(shí)別滾動(dòng)軸承內(nèi)是否貧油脂較為理想的儀器，一般情況下，顯示的弱脈沖值在10dBc以下說(shuō)明潤(rùn)滑效果良好，識(shí)別深溝球軸承是否貧油可按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)度量。但需注意幾點(diǎn)：①要考慮測(cè)點(diǎn)到軸承的徑向距離，距離遠(yuǎn)信號(hào)會(huì)衰減；②要分析軸承前期加油脂的時(shí)間和環(huán)境條件；③要掌握離心泵運(yùn)行負(fù)荷大小，負(fù)荷小暴露不了問(wèn)題；④要對(duì)測(cè)取到負(fù)數(shù)的弱脈沖值分析。弱脈沖值是負(fù)數(shù)、強(qiáng)脈沖值＜10dBm，可能是軸承外圈與過(guò)渡配合的軸承室包容面之間出現(xiàn)超限值的間隙。這兩部件之間存在間隙，沖擊信號(hào)自然衰減，也必然影響是否貧油的判斷。另外，不要將10dBc值作為鑒別各種類(lèi)型的軸承是否貧油唯一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。裝在同一部位的兩個(gè)背靠背調(diào)心軸承，新加注了潤(rùn)滑稀油后，弱脈沖值顯示偏高，基本都在10dBc值以上；新設(shè)備上或新更換的深溝球軸承如果游隙過(guò)小，也會(huì)造成弱脈沖值＞10dBc，所以需要掌握原始運(yùn)行弱脈沖值數(shù)據(jù)，清楚脈沖值實(shí)際增長(zhǎng)的幅度，以便得出準(zhǔn)確結(jié)論。

三.前期狀況不詳確診軸承故障源的鑒別方法

對(duì)前期運(yùn)轉(zhuǎn)狀況不詳，又無(wú)法查閱設(shè)備的歷史檢測(cè)記錄，要防止故障源錯(cuò)判，需要考慮軸承部位的外界條件和環(huán)境因素，以及某些軸承的品類(lèi)、特性，如果考慮不周或認(rèn)識(shí)欠缺就有可能判錯(cuò)。

1.應(yīng)用溫度梯度法確診故障源

新泵或大修后的泵試運(yùn)行時(shí)，若軸承室溫度偏高，確認(rèn)主因故障源時(shí)需進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。軸承室溫度偏高常顯示加速度值略高，沖擊脈沖強(qiáng)、弱值也都偏高，出現(xiàn)這些癥狀不能絕對(duì)肯定是軸承組裝不當(dāng)，需要考慮故障源是否來(lái)自外部相鄰部件。例如，帶平衡盤(pán)組件的多級(jí)離心泵后軸承室溫度高時(shí)，必須確定平衡機(jī)構(gòu)是否存在問(wèn)題，因?yàn)楣收显从锌赡苁瞧胶鈾C(jī)構(gòu)部件間嚴(yán)重摩擦或壓力失衡，導(dǎo)致溫度升高，擴(kuò)散傳遞到軸承室，這就需要實(shí)施溫度梯度法確認(rèn)故障源：使用紅外測(cè)溫儀延軸向移動(dòng)測(cè)溫觀察軸承室到平衡室之間的溫度梯度，測(cè)定旋轉(zhuǎn)軸到平衡室的溫度，旋轉(zhuǎn)軸到軸承室的溫度，掌握各段溫差，如果高溫源點(diǎn)在軸承室，從軸承室到旋轉(zhuǎn)軸的溫度必然逐漸梯減，說(shuō)明軸承組裝不當(dāng)，否則故障源在平衡室。同樣，兩半聯(lián)軸器之間摩擦故障產(chǎn)生的高溫會(huì)傳到前軸承室，使用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度梯度，也可確定故障源。

2.確認(rèn)軸承故障要考慮軸承的品種特性因素

圓柱滾子軸承與球軸承是有區(qū)別的，圓柱滾子軸承的滾柱與外圈能分離，滾子和滾道之間為線接觸，能游動(dòng)支承，摩擦因數(shù)大，這些特點(diǎn)在進(jìn)行判斷時(shí)需加以考慮。例如，對(duì)已運(yùn)行了數(shù)千小時(shí)、正常運(yùn)行的大型多級(jí)泵N309短圓柱滾動(dòng)軸承實(shí)施垂直徑向和水平徑向測(cè)量時(shí)，軸承監(jiān)測(cè)儀表顯現(xiàn)了紅色警報(bào)信息，強(qiáng)脈沖值＞35dBm，弱脈沖值＞18dBc，強(qiáng)弱脈沖值都高，同時(shí)，狀態(tài)碼顯示有摩擦。儀表顯現(xiàn)紅色的警報(bào)信息是軸承運(yùn)行狀態(tài)差或有較嚴(yán)重的損壞，但聽(tīng)不到疲勞點(diǎn)蝕噪聲，溫度55℃，加速度值＜20mm/s2，幾個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度值＜7mm/s，于是認(rèn)為軸承運(yùn)動(dòng)副出現(xiàn)了輕微點(diǎn)蝕，但打開(kāi)機(jī)殼檢查未發(fā)現(xiàn)軸承存在這個(gè)問(wèn)題。據(jù)此分析，很可能是其他沖擊干擾造成了判錯(cuò)，顯現(xiàn)的沖擊脈沖高值是自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所引起。多級(jí)泵運(yùn)行時(shí)，泵軸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)軸向位移，當(dāng)泵的負(fù)荷較大，泵軸受到徑向或軸向較大的沖擊時(shí)，短圓柱軸承的內(nèi)圈滾柱隨軸軸向移動(dòng)，外圈不移動(dòng)，造成滾柱與外圈或端蓋軸向摩擦，就顯現(xiàn)了這種異常信息。所以，強(qiáng)弱脈沖值都過(guò)高不能過(guò)早的確定軸承損壞，可以繼續(xù)加密監(jiān)測(cè)，包括搜集加注潤(rùn)滑油脂前后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析觀察，同時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷和工作參數(shù)的變化情況，從發(fā)展變化中得出準(zhǔn)確的結(jié)論。從以后的周期監(jiān)測(cè)看到，隨著負(fù)荷大小的變化，沖擊脈沖值也發(fā)生相應(yīng)的變化。這說(shuō)明不同種類(lèi)的軸承，其特性和運(yùn)行表現(xiàn)是存在差異的，在進(jìn)行故障判斷時(shí)，要加以充分的考慮。

實(shí)施簡(jiǎn)易診斷法是眾多大型油、水流水線生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備管理采用的常用方法，目的就是盡快地確定故障源備好換件用最短時(shí)間給予排除，不因較長(zhǎng)時(shí)間的檢修影響正常的上下游工序生產(chǎn)。