淺談第三類機械松動與轉子摩擦故障分析診斷方法

張淑賢（蘭州石化公司設備維修公司，甘肅蘭州730060）

淺談第三類機械松動與轉子摩擦故障分析診斷方法

張淑賢（蘭州石化公司設備維修公司，甘肅蘭州730060）

本文針對旋轉設備第三類機械松動故障的特點，與之頻譜特征等相似的轉子摩擦故障進行全方位的區分。根據本人的狀態監測工作經驗，從設備運行環境、設備振動值、頻譜圖、檢修狀況等方面總結出相對應的故障診斷判別方法，并結合相關的典型案例進行充分說明，將故障分析的理論依據與設備實際運行狀況等相結合提高故障診斷的準確性。

機械松動；故障診斷；案例

前言

第三類機械松動故障許多特征經常與機械轉子摩擦頻譜特征類似，容易造成故障原因的誤判，給設備的維修帶來一定困難。但根據設備故障類型頻譜、振動波形特征、相位變化等實際情況可以區分故障。

一、故障特征

1.第三類機械松動故障

（1）故障現象：

此類故障能引起很大的噪聲地平，如果松動嚴重，還會出現磨損軸承、軸以及相關部件，甚至卡死旋轉設備的情況。

（2）故障診斷方法：

此類松動是比較好判斷的，一般容易發生在設備內部的部件上，滾動軸承跑圈是較為常見現象，當發生這種故障時，滾動軸承溫度會明顯上升，這是因為滾動軸承正確安裝時內圈與軸和軸承外圈與軸承座均為過度配合，而跑圈時內圈與軸或軸承外圈與軸承座（內圈轉動）之間發生松動，并伴有摩擦現象，摩擦產生的熱量聚集在軸承周圍，進而使軸承潤滑油（脂）受熱乳化，造成潤滑失效，這種松動的破壞性較大，只要發現就要抓緊檢修。此外，該類松動的相位不穩定，在徑向和軸向的相位差接近0度或180度；振動頻譜圖中存在明顯的地毯值；振動波形無明顯變化。

圖1 第三類機械松動特征頻譜圖

2.轉子摩擦故障

（1）故障現象

轉子摩擦故障一般是由于轉子彎曲、轉子不對中引起軸心變形，間隙不足和非旋轉部件彎曲變形等，一般發生在旋轉件與靜止件相接觸時，轉子摩擦可能是局部的，也可能是整個轉子一周都摩擦。

（2）故障診斷方法：

1）徑向摩擦：

當旋轉件與靜止件相接觸發生摩擦時，轉子摩擦會產生很多高頻振動，發出頻帶很寬的噪聲，這種聲音就像是粉筆在很臟的黑板上劃過發出刺耳的聲響一樣。激起很多高倍頻的諧波（f、2f、3f、4f……），轉子在發生局部摩擦故障時，軸心軌跡線總是向左方傾斜，垂直和水平方向上相位差180°。此外，在發生摩擦時，轉子振動波形會出現波峰“削波”現象。

2）軸向摩擦：

轉子與靜止件發生軸向摩擦時，轉子的振動特征幾乎與正常狀況一致，只能憑借檢修人員對設備工況、溫度變化等判定。

二、典型案例對比分析

案例1：

500萬噸常減壓裝置泵101/1在2009年11月24日監測，發現該泵后端振動值較大，見表1。頻譜圖主要存在存在多倍倍頻成分，并且存在較高的噪音地平和地毯值，見圖2。

表1 泵101/1振動值

圖2 11月24日泵101/1振動頻譜圖

解體該泵發現后端軸承外圈跑套，而且軸承滾道有嚴重劃傷，更換軸承回裝后設備運行正常。

案例2：

酚精煉裝置（23/1）泵8B在2011年5月份監測時發現該泵前端振動值逐漸增大，見表2。

表2 泵8B振動值

該泵在運轉過程中能明顯聽見尖銳的刺耳噪音，特別是在頻譜圖中，存在類似第三類機械松動故障的頻譜特征，但是地毯值較小，并且波形圖中可見削波現象，為轉子徑向摩擦的故障特征。后經證實，該泵添加的是潤滑脂，由于輸送介質的特殊性，經常造成轉子干摩擦，因此振動值常高不下。目前維修班組采取及時添加潤滑脂的方式保證該設備的正常運轉。

三、結語

機械松動是引起設備振動的常見故障之一，是機械設備運行時不可避免的，在很多情況下，這種故障也不是單一存在的，一旦有松動現象，就會產生力，在力的驅使下就會發生振動，振動必然導致設備的不平衡、不對中、磨擦等故障。所以，設備安裝的前期檢查是必不可少的，必須進行嚴格的檢查裝配過程。

［1］易良榘.簡易振動診斷［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［2］車有向.設備松動故障的診斷［J］.中國設備工程，2002（11）：39—40.

［3］于長偉，任邦軍.機械松動導致風機振動的診斷［J］.中國設備工程，2004，（2）：44—45.