23M840擠壓機組齒輪泵減速箱振動分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨山子石化分公司研究院設(shè)備研究所，新疆 獨山子 833699）

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱振動分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨山子石化分公司研究院設(shè)備研究所，新疆 獨山子 833699）

某乙烯廠聚乙烯車間23M840擠壓機組齒輪泵減速箱在運行中突然出現(xiàn)振動異常增大，通過對其進行現(xiàn)場振動測試和分析，正確診斷出故障區(qū)域、原因和故障程度，由車間果斷采取措施，避免該機組齒輪泵減速箱發(fā)生嚴重損傷事故，成功實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修。

振動分析；預(yù)知維修；處理措施

23M840擠壓機組是某廠聚乙烯車間的關(guān)鍵機械設(shè)備，由日本神戶制鋼公司（KSL）制造的LCM280H型機組，加工0.02～20g/10min熔融指數(shù)的聚烯烴。2014年1月6日該擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端的振動異常增大，對其進行現(xiàn)場振動測試和分析，認為齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承外圈存在明顯損傷，建議車間根據(jù)生產(chǎn)情況及時安排檢修，車間于2014年1月10日對該齒輪泵減速箱進行針對性檢修，更換齒輪泵減速箱輸入軸軸承，減少機組停機時間和維修費用，實現(xiàn)該擠壓機組的預(yù)知維修。

1 機組基本信息

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱為PB900-SFW型行星齒輪系減速箱（圖1），其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱主要技術(shù)參數(shù)

圖1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱由變頻電機驅(qū)動，主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 23M840擠壓機組齒輪泵驅(qū)動電機主要技術(shù)參數(shù)

2 齒輪泵減速箱故障現(xiàn)象描述

2014年1月6日車間巡檢人員發(fā)現(xiàn)23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承出現(xiàn)異常均勻咔噠聲，輸入軸聯(lián)軸端軸承溫度也由54℃上升到56℃，使用VM-63振動儀測得輸入軸聯(lián)軸端軸承座的水平振動2.8mm/s，垂直振動4.2mm/s，軸向振動3.0mm/s；相比之前監(jiān)測齒輪泵減速箱輸入軸軸承座的水平振動2.3mm/s，垂直振動2.4mm/s，軸向振動2.3mm/s，齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承座垂直振動有較明顯增大。

3 現(xiàn)場振動測試和分析

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷人員于2014年1月9日，使用SKF CMXA80型振動數(shù)據(jù)采集儀，對23M840擠壓機組齒輪泵進行振動測試，測試振動數(shù)據(jù)見表3。

依據(jù)SHS 01003-2004石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標準（功率＞300kW，殼振正常標準為≤4.5mm/s，停機標準為＞11.2mm/s；），23M840擠壓機組齒輪泵電機振動值在正常范圍內(nèi)；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向振動超標，對輸入軸聯(lián)軸端振動進行頻譜分析，見圖 2～5。

表3 2014年1月9日23M840擠壓機組齒輪泵振動數(shù)據(jù)

圖2 減速箱輸入軸聯(lián)軸端水平方向振動頻譜圖

圖3 減速箱輸入軸聯(lián)軸端垂直方向振動頻譜圖

圖4 減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向方向振動頻譜圖

圖5 減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸向振動超標, 齒輪泵的振動烈度評定等級為C區(qū)，齒輪泵減速箱可短期運行，但必須采取相應(yīng)補救措施；對齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端振動進行頻譜分析，主要振動頻率為146.5Hz，為輸入軸第一級齒輪嚙合頻率，表明減速箱輸入軸齒輪存在嚙合不良；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端水平、垂直和軸向振動頻譜中均存在軸承故障頻率；齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖上出現(xiàn)明顯的6222軸承的外圈故障頻率，說明齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承外圈存在明顯損傷。結(jié)合振動測試時，擠壓機組的負荷和齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端目前振動幅值情況，建議車間根據(jù)生產(chǎn)情況擇機更換23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，并檢查減速箱輸入軸第一級齒輪嚙合及軸系對中的情況。

4 故障驗證及采取的處理措施

車間按計劃于2014年1月10日對23M840擠壓機組齒輪泵減速箱進行檢修，解體后發(fā)現(xiàn)齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承6222外圈損傷嚴重，整個軸承外圈滾動體導(dǎo)軌面均勻布滿凹坑，邊緣倒角處損傷最嚴重，且有燒灼痕跡（見圖6），軸承外圈表面出現(xiàn)高溫變色現(xiàn)象，該滾動軸承具有明顯的軸電流損傷特征；聯(lián)系日本神戶制鋼廠和國內(nèi)某失效分析研究院，對這一典型故障進行分析，認為齒輪泵電機在23M840擠壓機組負荷發(fā)生改變時通過變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，此時變頻器很有可能產(chǎn)生未完全消除的脈沖磁通和電源諧波，在齒輪泵電機軸上形成的強軸電流，通過聯(lián)軸器傳到齒輪泵減速箱輸入軸，齒輪泵減速箱輸入軸軸承很有可能存在缺陷或者運行中存在缺陷，使得軸電流在軸承缺陷處放電，導(dǎo)致整個軸承迅速失效，表現(xiàn)在齒輪泵減速箱輸入軸軸承振動在短時間異常增大并伴有異常聲響。

圖6 齒輪泵減速箱輸入軸聯(lián)軸端軸承

表4 2014年1月24日23M840擠壓機組齒輪泵振動數(shù)據(jù)

車間在檢修中針對性更換23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，徹底清理齒輪泵潤滑油系統(tǒng)過濾器。23M840擠壓機組減速箱檢修后振動情況如表4，從中可以看出23M840擠壓機組減速箱檢修后運行狀況良好，其振動烈度評定等級為B區(qū)。

為徹底避免23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承再次發(fā)生軸電流損傷影響裝置生產(chǎn)，車間決定在齒輪泵電機軸端靠近聯(lián)軸器處安裝接地碳刷，及時將產(chǎn)生的軸電流導(dǎo)走，保證電機軸電位為零，防止軸電流損傷軸承。

5 結(jié)語

車間通過巡檢及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常狀況，通過現(xiàn)場振動測試、分析和診斷，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障原因、部位和程度，對設(shè)備的運行狀態(tài)進行科學(xué)評價，實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修，減少設(shè)備非計劃停機時間，提高設(shè)備運行效率；通過設(shè)備事后故障分析，查找故障根源，采取措施從根本上解決設(shè)備故障，提高機組運行的可靠性。

[1]屈梁生.機械故障診斷學(xué)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1986.

[2]張來斌.機械設(shè)備故障診斷技術(shù)及方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[3]劉澤九.滾動軸承應(yīng)用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

TQ315

A

1671-0711（2017）12（上）-0167-03