關(guān)鍵詞:振動(dòng); 軸承故障;故障診斷;PeakVue ;造紙機(jī)械 翁建忠(1972-)
男,江蘇常熟人,(艾默生過(guò)程控制有限公司, 上海 201206),艾默生過(guò)程控制有限公司資產(chǎn)優(yōu)化部服務(wù)工程師,負(fù)責(zé)振動(dòng)分析與故障診斷的培訓(xùn)及服務(wù),10多年的現(xiàn)場(chǎng)維修與故障診斷經(jīng)驗(yàn)。
1 引言
據(jù)調(diào)查,造紙行業(yè)中排名前100位的公司在開(kāi)展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí),有超過(guò)一半的公司選擇了艾默生CSI振動(dòng)分析儀。國(guó)內(nèi)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面起步較早的紙廠如UPM、APP等,也都使用了CSI振動(dòng)分析儀,并且這些客戶在設(shè)備管理方面都取得卓越成效。是什么原因促使他們選擇了CSI振動(dòng)分析儀呢?哥倫比亞某紙廠資深狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程師魯?shù)险劦搅怂麑?duì)CSI振動(dòng)分析儀的看法:“CSI振動(dòng)分析儀的確不錯(cuò),尤其是它的PeakVue專利技術(shù)。市場(chǎng)上各種分析儀我都用過(guò),但它們的軸承故障診斷技術(shù)(調(diào)制解調(diào))和CSI的比起來(lái)相差很遠(yuǎn)。我對(duì)此深信不疑,因?yàn)槲以诂F(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)得到了無(wú)數(shù)次的驗(yàn)證……”
眾所周知,軸承是旋轉(zhuǎn)設(shè)備的心臟,一旦軸承損壞,整個(gè)設(shè)備就不能繼續(xù)工作了。這對(duì)于現(xiàn)代化高速造紙機(jī)械來(lái)說(shuō),尤為重要。如果設(shè)備存在軸承故障但未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),那輕則軸承燒毀,重則將導(dǎo)致其它部件損壞,由此造成的非計(jì)劃停機(jī)損失極大。由于早期的軸承故障在振動(dòng)信號(hào)上表現(xiàn)出高頻低幅的特點(diǎn),這些振動(dòng)信號(hào)很容易被其它振動(dòng)信號(hào)所掩蓋,因此很多振動(dòng)分析儀都采用了調(diào)制解調(diào)(或稱包絡(luò)檢波)技術(shù),調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以檢測(cè)軸承早期故障,但對(duì)故障的嚴(yán)重程度卻無(wú)法做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),也不能對(duì)軸承故障做出準(zhǔn)確的趨勢(shì)跟蹤。為此,艾默生公司開(kāi)發(fā)出了全新的專利技術(shù)—PeakVue技術(shù)。PeakVue技術(shù)采集的是應(yīng)力波,應(yīng)力波的產(chǎn)生是由于金屬之間發(fā)生直接接觸。早期的疲勞剝落、齒輪和軸承缺陷、摩擦磨損和沖擊等等都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波。高級(jí)專利技術(shù)PeakVue正是采集和監(jiān)測(cè)這些短暫的應(yīng)力波,獲得應(yīng)力波的峰值及其出現(xiàn)的頻率,并轉(zhuǎn)換為頻譜進(jìn)行分析。PeakVue技術(shù)可以檢測(cè)出軸承早期故障,并且還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出故障的嚴(yán)重程度,跟蹤PeakVue趨勢(shì)就可以準(zhǔn)確判斷軸承故障的發(fā)展進(jìn)程。
2 應(yīng)用案例
在此列舉一些紙廠應(yīng)用的實(shí)例。
案例1 后段烘缸展開(kāi)轆中間軸軸承故障。
2005年10月20日該中間軸軸承的PeakVue趨勢(shì)突然上升,幅值從15g上升到83g;普通的振動(dòng)趨勢(shì)上沒(méi)有異常,如圖1與圖2所示。
圖1 中間軸軸承PeakVue趨勢(shì)
圖2 中間軸軸承普通振動(dòng)趨勢(shì)
進(jìn)一步做深入分析發(fā)現(xiàn)頻譜上有明顯的軸承外圈故障頻率,于是在2005年11月14日更換軸承,更換軸承后,PeakVue的趨勢(shì)大幅下降,如圖3與圖4所示。
圖3 中間軸軸承頻譜上有明顯的軸承外圈故障頻率
圖4 拆出的展開(kāi)轆中間軸軸承軸承外圈照片
從損壞的中間軸軸承來(lái)看,軸承進(jìn)水是引起PeakVue趨勢(shì)突然上升的主要原因。由于烘缸帆布停機(jī)時(shí)要清洗,所以可能的原因是清洗時(shí)不慎把水沖進(jìn)了軸承。軸承大量進(jìn)水后將導(dǎo)致軸承發(fā)熱,如果不及時(shí)處理軸承短期內(nèi)就有可能燒毀。
案例2 真空泵齒輪箱軸承故障
2005年9月1日3#真空泵齒輪箱輸入軸的PeakVue趨勢(shì)突然上升,幅值從3g上升到17g左右,普通的振動(dòng)趨勢(shì)沒(méi)有明顯變化,如圖5與圖6所示。
圖5 真空泵齒輪箱輸入軸的Peakvue趨勢(shì)
圖6 真空泵齒輪箱輸入軸的普通振動(dòng)趨勢(shì)
分析PeakVue頻譜與波形,發(fā)現(xiàn)明顯的軸承外圈故障頻率,且PeakVue時(shí)域波形的沖擊達(dá)26g左右。在2005年9月12日更換該軸承,更換后PeakVue的趨勢(shì)大幅下降。檢查拆出的軸承,發(fā)現(xiàn)軸承外圈有嚴(yán)重剝落,如圖7與圖8所示。
圖7 真空泵齒輪箱輸入軸的PeakVue頻譜與波形
圖8 拆出的真空泵齒輪箱輸入軸軸承照片
案例3 揚(yáng)漿泵齒輪箱軸承故障
2005年4月4日在揚(yáng)漿泵齒輪箱輸入軸軸承的PeakVue頻譜上發(fā)現(xiàn)明顯的軸承內(nèi)圈故障頻率,并且PeakVue時(shí)域波形的沖擊達(dá)20g左右。于是在2005年5月9日更換齒輪箱輸入軸軸承。檢查拆出的軸承,可以看見(jiàn)有明顯的內(nèi)圈故障,如圖9與圖10所示。
圖9 揚(yáng)漿泵齒輪箱輸入軸軸承PeakVue頻譜與波形
圖10 拆出的揚(yáng)漿泵齒輪箱輸入軸軸承照片
案例4 烘缸虹吸管故障
2004年10月11日生產(chǎn)部發(fā)現(xiàn)49和51號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)虹吸管處沒(méi)有蒸汽,操作工懷疑這兩個(gè)烘缸的虹吸管斷掉了,希望能做進(jìn)一步分析確認(rèn),于是采集了這兩處的PeakVue信號(hào)。從圖11與圖12可以看出,51號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)虹吸管存在明顯沖擊,但49號(hào)烘缸虹吸管則沒(méi)有異常。
圖11 49號(hào)烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
圖12 51號(hào)烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
2004年10月18日,機(jī)械維修停機(jī)時(shí)檢查了49與51號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)的虹吸管, 49號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)的虹吸管沒(méi)有損壞,但51號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)的虹吸管已經(jīng)斷裂,如圖13與14所示。
圖13 51號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)虹吸管照片 圖14 49號(hào)烘缸傳動(dòng)側(cè)虹吸管照片
3 結(jié)語(yǔ)
筆者在紙廠通過(guò)CSI振動(dòng)分析儀發(fā)現(xiàn)了上百個(gè)軸承故障,限于篇幅,在此就不一一列舉了。除了可以準(zhǔn)確檢測(cè)軸承故障外,還可以檢測(cè)出諸如不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、摩擦、裂紋、齒輪缺陷等不同類型的故障。另外,CSI振動(dòng)分析儀還具有瞬態(tài)振動(dòng)分析、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡、激光對(duì)中、電機(jī)診斷等功能。總的來(lái)說(shuō),艾默生CSI振動(dòng)分析儀功能強(qiáng)大,操作簡(jiǎn)單,完全適用紙廠環(huán)境。