關(guān)鍵詞:振動(dòng); 軸承故障;故障診斷;PeakVue ;造紙機械 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,負責振動(dòng)分析與故障診斷的培訓及服務(wù),10多年的現場(chǎng)維修與故障診斷經(jīng)驗。
1 引言
據調查,造紙行業(yè)中排名前100位的公司在開(kāi)展設備狀態(tài)監測時(shí),有超過(guò)一半的公司選擇了艾默生CSI振動(dòng)分析儀。國內在狀態(tài)監測方面起步較早的紙廠(chǎng)如UPM、APP等,也都使用了CSI振動(dòng)分析儀,并且這些客戶(hù)在設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(chǎng)資深狀態(tài)監測工程師魯迪談到了他對CSI振動(dòng)分析儀的看法:“CSI振動(dòng)分析儀的確不錯,尤其是它的PeakVue專(zhuān)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)(調制解調)和CSI的比起來(lái)相差很遠。我對此深信不疑,因為我在現場(chǎng)已經(jīng)得到了無(wú)數次的驗證……”
眾所周知,軸承是旋轉設備的心臟,一旦軸承損壞,整個(gè)設備就不能繼續工作了。這對于現代化高速造紙機械來(lái)說(shuō),尤為重要。如果設備存在軸承故障但未能及時(shí)發(fā)現,那輕則軸承燒毀,重則將導致其它部件損壞,由此造成的非計劃停機損失極大。由于早期的軸承故障在振動(dòng)信號上表現出高頻低幅的特點(diǎn),這些振動(dòng)信號很容易被其它振動(dòng)信號所掩蓋,因此很多振動(dòng)分析儀都采用了調制解調(或稱(chēng)包絡(luò )檢波)技術(shù),調制解調技術(shù)可以檢測軸承早期故障,但對故障的嚴重程度卻無(wú)法做出準確的預測,也不能對軸承故障做出準確的趨勢跟蹤。為此,艾默生公司開(kāi)發(fā)出了全新的專(zhuān)利技術(shù)—PeakVue技術(shù)。PeakVue技術(shù)采集的是應力波,應力波的產(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)生應力波。高級專(zhuān)利技術(shù)PeakVue正是采集和監測這些短暫的應力波,獲得應力波的峰值及其出現的頻率,并轉換為頻譜進(jìn)行分析。PeakVue技術(shù)可以檢測出軸承早期故障,并且還可以準確預測出故障的嚴重程度,跟蹤PeakVue趨勢就可以準確判斷軸承故障的發(fā)展進(jìn)程。
2 應用案例
在此列舉一些紙廠(chǎng)應用的實(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趨勢突然上升,幅值從15g上升到83g;普通的振動(dòng)趨勢上沒(méi)有異常,如圖1與圖2所示。
圖1 中間軸軸承PeakVue趨勢
圖2 中間軸軸承普通振動(dòng)趨勢
進(jìn)一步做深入分析發(fā)現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趨勢突然上升的主要原因。由于烘缸帆布停機時(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)水后將導致軸承發(fā)熱,如果不及時(shí)處理軸承短期內就有可能燒毀。
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趨勢突然上升,幅值從3g上升到17g左右,普通的振動(dòng)趨勢沒(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
圖6 真空泵齒輪箱輸入軸的普通振動(dòng)趨勢
分析PeakVue頻譜與波形,發(fā)現明顯的軸承外圈故障頻率,且PeakVue時(shí)域波形的沖擊達26g左右。在2005年9月12日更換該軸承,更換后PeakVue的趨勢大幅下降。檢查拆出的軸承,發(fā)現軸承外圈有嚴重剝落,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 揚漿泵齒輪箱軸承故障
2005年4月4日在揚漿泵齒輪箱輸入軸軸承的PeakVue頻譜上發(fā)現明顯的軸承內圈故障頻率,并且PeakVue時(shí)域波形的沖擊達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)有明顯的內圈故障,如圖9與圖10所示。
圖9 揚漿泵齒輪箱輸入軸軸承PeakVue頻譜與波形
圖10 拆出的揚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49和51號烘缸傳動(dòng)側虹吸管處沒(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,于是采集了這兩處的PeakVue信號。從圖11與圖12可以看出,51號烘缸傳動(dòng)側運轉時(shí)虹吸管存在明顯沖擊,但49號烘缸虹吸管則沒(méi)有異常。
圖11 49號烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
圖12 51號烘缸虹吸管外壁PeakVue波形
2004年10月18日,機械維修停機時(shí)檢查了49與51號烘缸傳動(dòng)側的虹吸管, 49號烘缸傳動(dòng)側的虹吸管沒(méi)有損壞,但51號烘缸傳動(dòng)側的虹吸管已經(jīng)斷裂,如圖13與14所示。
圖13 51號烘缸傳動(dòng)側虹吸管照片 圖14 49號烘缸傳動(dòng)側虹吸管照片
3 結語(yǔ)
筆者在紙廠(chǎng)通過(guò)CSI振動(dòng)分析儀發(fā)現了上百個(gè)軸承故障,限于篇幅,在此就不一一列舉了。除了可以準確檢測軸承故障外,還可以檢測出諸如不平衡、不對中、松動(dòng)、摩擦、裂紋、齒輪缺陷等不同類(lèi)型的故障。另外,CSI振動(dòng)分析儀還具有瞬態(tài)振動(dòng)分析、現場(chǎng)動(dòng)平衡、激光對中、電機診斷等功能??偟膩?lái)說(shuō),艾默生CSI振動(dòng)分析儀功能強大,操作簡(jiǎn)單,完全適用紙廠(chǎng)環(huán)境。