滾動軸承狀態監測在1000MW超超臨界機組的應用

劉永民

（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣東 惠州 516363）

1 概述

隨著電力工業的發展，電廠對轉動設備的可靠性、穩定性、經濟性以及安全性提出了更高的要求。在轉動設備中，滾動軸承是其關鍵部件之一，其狀況直接關系到轉動設備能否安全穩定運行。因此，在日常維護轉動設備時，應加強對軸承運行狀況的監測。通過建立滾動軸承狀態監測系統，可有效提高設備運行可靠性，確保設備的穩定運行。

平海發電廠2×1000MW機組從2014年建立狀態監測系統，對廠內重要轉動設備進行定期監測。根據轉動設備的重要性，分為A級、B級、C級三級。根據設備等級，制定每臺設備的監測周期，安排專人定期采集振動數據，然后利用監測系統對數據加以分析，確認轉動設備及其滾動軸承的運行狀況，根據故障程度提前制定檢修計劃。

2 滾動軸承狀態監測的建立

定儀器、定人員、定測點、定標準、定匯總、定分析，技術人員應用VIBXPERTII離線監測系統每周定期對旋轉設備進行監測、匯總、數據收集、頻譜分析診斷，

滾動軸承狀態監測采用6個固定方式，定儀器、定人員、定測點、定標準、定匯總、定分析開展。技術人員應用VIBXPERTII振動分析儀按設備監測周期定期對旋轉設備的滾動軸承進行監測、匯總、數據收集、頻譜分析診斷，提取軸承故障信息，將故障機理與實際相結合進行綜合分析診斷，精確了解和掌握滾動軸承運行過程中的健康狀態，發現軸承早期故障征兆及其原因，并預測故障發展趨勢，為實施軸承的狀態檢修及管理提供準確的依據。振動數據采集及分析流程如圖1所示。

3 #1C汽側真空泵減速機滾動軸承故障實例

3.1 故障情況

圖1 滾動軸承數據采集分析流程圖

平海電廠#1C汽側真空泵減速機型號H1SH5A，采用二級減速，減速比為3:2:1，軸承型號分別為33110（輸入軸）／32309B（中間軸）／30217、30215（輸出軸），潤滑油牌號VG320。減速機機整體結構見圖2。

圖2 減速機結構圖

2017年12月2日檢查減速機軸承加速度包絡譜中出現484.61Hz的尖峰幅值（圖3）；

圖3 加速度包絡譜分析（12月02日）

12月10日故障頻率484.61幅值有明顯上升，且出現諧波（圖4）；

圖4 加速度包絡譜分析（12月10日）

12月16日，加速度包絡譜中各幅值明顯上升，故障頻率484.61Hz及其諧波上升最為明顯，且現場噪聲很大，振動明顯（圖5）。

圖5 加速度包絡譜分析（12月16日）

3.2 故障分析

#1C汽側真空泵減速機的每個軸承的故障特征頻率見表1。齒輪輸入軸轉速為2970r/min，其轉頻f1=2970÷60=49.5Hz。通過分析輸入軸加速度包絡圖頻譜，其加速度包絡值異常增加，且在包絡頻譜中存在非常明顯的484.61Hz異常頻率及其諧波，且伴有32.83Hz的邊頻帶，如圖4。這與33110軸承外圈故障特征頻率（BPFO）很接近。

分析中間軸頻譜，從頻譜上確定出中間軸的轉頻為33HZ。這樣頻譜中484.61Hz的頻率在中間軸上將表現為484.61Hz÷33Hz（中間軸轉頻）=14.68（中間軸轉頻的倍數），這與中間軸軸承故障特征頻率相差較大。同樣，根據速比可計算出最后輸出軸的轉頻為16.5Hz，這與該軸上的軸承故障特征頻率也不符。

表1 減速箱軸承故障特征頻率表 Hz

通過以上分析，根據采集的頻譜數值484.61Hz頻率與軸承33110的外圈故障特征頻率相符，故可診斷減速機輸入軸的33110軸承外圈存在損傷，建議對減速機進行檢修。

3.3 結論的正確性驗證

2017年12月17日對減速機進行檢查，發現驅動端33110軸承外圈磨損嚴重，并有一條明顯的裂紋（如圖6），與分析結果一致。更換軸承后試運設備檢測，振動頻譜中軸承故障特征頻率消失，加速度包絡值降至正常值。軸承振動、噪聲得到較大改善，運行狀態良好。

圖6 軸承故障位置

4 結語

通過滾動軸承狀態監測，對其出現的故障發展進行跟蹤，并制定相應的檢修計劃，對設備維護有極大的意義。首先，滿足設備狀態檢修的基本要求。采用先進的精密點檢分析儀能有效解決常規監測手段的局限性，使設備的運行狀態得到有效的監控。其次，極大減少設備的突發性事故，確保設備安全。設備早期故障一旦被檢測出來，根據故障的趨勢及時安排有針對性的檢修計劃，不但確保設備安全，而且可大幅降低檢修成本。

此次#1C汽側真空泵減速機滾動軸承故障的判斷，是精密點檢分析儀的成功運用，證明了滾動軸承狀態監測在我廠推廣的重要性，符合現代科學管理的理念。在電力市場的競爭中，我廠通過科學的管理方式來提高競爭力，利用有限的資金投入獲得最大限度的回報，充分利用設備的有限壽命創造更多的價值。