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空氣壓縮機(jī)電機(jī)軸承失效分析

2009-12-21

陳明華，楊舸
（油建裝備技術(shù)服務(wù)公司）
　　摘 要：本文通過(guò)對(duì)空壓機(jī)電機(jī)軸承的失效分析，進(jìn)一步討論離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的局限性，及相應(yīng)的解決對(duì)策。
　　關(guān)鍵詞：軸承失效分析；振動(dòng)；離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；局限性；解決對(duì)策
　　中圖分類號(hào)：TH 133.33　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中針對(duì)普通旋轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)用Z普遍Z成熟的技術(shù)。它在通常的設(shè)備故障診斷中能較為準(zhǔn)確的判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障類型以及嚴(yán)重程度，但對(duì)于某些設(shè)備故障的監(jiān)測(cè)與診斷，離線監(jiān)測(cè)卻顯得不能勝任。
　　在此筆者結(jié)合實(shí)際工作中遇到的空壓機(jī)電機(jī)軸承突然失效的案例，及針對(duì)該案例的分析來(lái)討論設(shè)備故障。
　　一、情況介紹
　　該空壓機(jī)采用離線監(jiān)測(cè)方式監(jiān)測(cè)。失效軸承為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承。空壓機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
　　電機(jī)轉(zhuǎn)速2960r/min (49.35Hz)；功率45kW；驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)NU312；非驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)6214ZC3；軸承潤(rùn)滑方式為潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
　　空壓機(jī)軸承失效前設(shè)備振動(dòng)測(cè)試Z近的日期為2005年10月11日。空壓機(jī)軸承失效日期為2005年10月23日。失效過(guò)程：操作人員巡檢時(shí)未發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常，但半小時(shí)后報(bào)警系統(tǒng)顯示空壓機(jī)異常停機(jī)，操作人員至現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承已抱軸。
　　該軸承于10月26日更新，10月30日對(duì)該壓縮機(jī)進(jìn)行了再次振動(dòng)監(jiān)測(cè)。
　　在10月11日的時(shí)域波形圖中未見(jiàn)軸承因部件缺陷而引起的沖擊峰值，且時(shí)域波形圖中的Z高峰值小于10月30日時(shí)域波形圖中的Z高峰值。通過(guò)以上對(duì)比分析可知10月11日該軸承從振動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)看仍然處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
　　二、軸承失效后的各部件反映的信息
　　軸承保持架隔離各滾子的橫筋大部分已掉落，它被擠壓程度不一。軸承內(nèi)圈滾道一半有明顯的凹痕，凹痕之間距離很近，另一半則沒(méi)有。大部分滾子上都有受壓變形的痕跡，但變形痕跡大小不一，將兩個(gè)滾子分別放在臨近的兩個(gè)凹痕上，兩個(gè)滾子則擠在一起沒(méi)有間距，在軸承的內(nèi)圈與外圈滾道未見(jiàn)軸承使用過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷，如：磨損痕跡、疲勞剝落痕跡。
　　三、軸承失效過(guò)程分析
　　綜合振動(dòng)分析及軸承各部件反映的信息判斷：軸承保持架在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不是受力部件；但當(dāng)設(shè)備運(yùn)行工況變化，或頻繁加卸載時(shí)，存在缺陷的軸承保持架會(huì)在附加載荷的反復(fù)作用下，缺陷逐步擴(kuò)展，使保持架橫筋斷裂，造成部分滾子相互擠壓，并將臨近的橫筋擠斷，軸承溫度急劇升高，Z終導(dǎo)致軸承失效。
　　四、結(jié)論
　　1．10月11日該軸承從振動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)看仍然處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
　　2．軸承保持架橫筋存在局部裂紋缺陷。
　　3．變化的工況使軸承保持架承受額外附加載荷而失效，導(dǎo)致軸承Z終失效。
　　五、思考與討論
　　通過(guò)對(duì)空壓機(jī)軸承失效的分析，可以看到離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估的不足，具體表現(xiàn)在以下兩類設(shè)備上。
　　1．設(shè)備故障初期因程度輕，從振動(dòng)上不能表現(xiàn)出來(lái)，只有發(fā)展到較為嚴(yán)重時(shí)，才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。如：軸裂紋、滾動(dòng)軸承保持架疲勞斷裂等。頻繁啟動(dòng)或J頻繁加卸載和啟動(dòng)扭矩大的設(shè)備易出現(xiàn)這類設(shè)備故障。
　　2．因工藝條件變化或誤操作而產(chǎn)生的設(shè)備振動(dòng)，如：氣蝕、抽空、喘振、容積類設(shè)備出口憋壓等。傳送介質(zhì)溫度、壓力變化大，氣液混相和含雜質(zhì)的設(shè)備易出現(xiàn)這類設(shè)備故障。
　　以上這兩類設(shè)備故障發(fā)生時(shí)，都有溫度上升和振動(dòng)上升的表現(xiàn)。一般來(lái)講類設(shè)備故障首先表現(xiàn)在溫度方面，當(dāng)設(shè)備故障發(fā)展到中后期時(shí)才會(huì)在振動(dòng)方面明顯表現(xiàn)；第二類設(shè)備故障由于不是由設(shè)備本身原因產(chǎn)生，因而當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)通常直接表現(xiàn)在振動(dòng)方面，但Z終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備本身的故障，如：軸承故障、油封磨損、機(jī)封泄漏、轉(zhuǎn)子掃膛。
　　針對(duì)解決這兩類設(shè)備故障，可采取以下措施來(lái)彌補(bǔ)離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足。
　　1．對(duì)于易發(fā)生類故障的設(shè)備應(yīng)加裝溫度傳感器，并設(shè)置溫度報(bào)警；當(dāng)溫度報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析。
　　2．對(duì)于易發(fā)生第二類故障的設(shè)備應(yīng)加裝振動(dòng)傳感器，并設(shè)置振動(dòng)報(bào)警；當(dāng)振動(dòng)報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析。