主排風機滑動軸承的磨損診斷與分析

薛 剛

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

主排風機滑動軸承的磨損診斷與分析

薛 剛

（山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271103）

主排風機滑動軸承產生磨損的原因主要有負載過大、異物進入滑動軸承、滑動軸承位置不當、軸承潤滑不足以及酸性物質或氣蝕的腐蝕作用。本文探討了一例應用鐵譜分析技術預測主排風機滑動軸承磨損的案例，分析了鐵譜分析技術的實際應用情況。

主排風機；滑動軸承；磨損；診斷技術

在電機、風機等機械設備中，滑動軸承是非常重要的機械零件。滑動軸承主要通過運用流體動力油膜產生的壓力來承擔負載，其運行性質決定其可能會出現磨損，而如果滑動軸承產生磨損，則其工作效率也會降低，情況嚴重時，滑動軸承無法正常工作，從而影響整組機械的正常運行。本文主要對主排風機滑動軸承的磨損進行研究，為滑動軸承的實際應用提供參考資料。

一、主排風機滑動軸承產生磨損的原因

滑動軸承的磨損通常有劃傷、輕微磨損或嚴重磨損，根據滑動軸承的實際磨損情況，其產生磨損的原因主要有以下幾個方面。

第一，負載過大。滑動軸承的主要作用是承受負載，但是如果其承受的負載過大，則滑動軸承運行過程中會產生較高的熱量，持續高溫會使金屬的附著力降低，從而使得滑動軸承表面物質脫落而產生磨損。

第二，異物進入滑動軸承。滑動軸承運行的過程中，如果質地堅硬的異物進入滑動軸承間隙中，硬質異物會與軸承表面產生摩擦，從而使軸承產生磨損。

第三，滑動軸承的位置不當。機械管理工作人員在裝配滑動軸承時，沒有將滑動軸承裝在中心線上，軸承偏斜，而滑動軸承在運行的過程中，其中一端會出現較為嚴重的摩擦，摩擦產生的熱量使軸承表面的金屬疲勞，從而使軸承受損。

第四，軸承潤滑不足。機械管理人員在維護滑動軸承時，沒有嚴格按照相關規定對滑動軸承進行潤滑處理，或工作失誤而潤滑不當，使得滑動軸承在工作過程中油量供應不足，使得流體動力油膜破裂而產生磨損、咬死等情況。除此之外，油路泄漏、油路不暢、油泵障礙、油網堵塞、減壓閥彈簧故障等原因均可能導致滑動軸承在運行過油量供應不足，這種斷油故障也會引起滑動軸承磨損、故障。

第五，酸性物質或氣蝕的腐蝕作用。滑動軸承需要在潤滑油的作用下運行，但是潤滑油中的酸性物質對金屬有腐蝕作用，使得滑動軸承的表面物質逐漸被腐蝕，從而出現局部或大部軸承表面物質變質的情況。氣蝕即指外油中空氣泡的形成和崩潰會使得局部壓力大幅提高，增大了滑動軸承該局部位置的壓力，使得滑動軸承負載過重，從而產生磨損。

在實際應用過程中，機械工程師通常會謹慎選擇軸承的材料，保證滑動軸承在工作過程中與軸頸同軸，從而防止滑動軸承產生較為嚴重的損傷。一般情況下，機械工程師選擇滑動軸承襯套材料時，會選擇使用鉛基巴氏合金，巴氏合金具有較強的抗腐蝕能力、抗燒結能力、抗鑲嵌能力，且其容不同軸的能力同樣較好，是滑動軸承的理想材料。通常情況下，滑動軸承開始出現磨損時，巴氏合金層通常最先受損。實驗人員應用鐵譜分析法分析油樣成分時，巴氏合金所占的比例顯著較大。

二、主排風機故障案例

本文所研究的主排風機滑動軸承襯套應用的是鉛基巴氏合金，電動機的功率為9300kW，風壓2000mmH2O，排氣量21000m3/min，其實際結構如圖1所示。機械維護人員對該主排風機軸承進行維護時，分析其油樣組成，而該油樣的直讀鐵譜分析數據與前次檢差數據存在顯著的差異，數據值明顯增大。其中大磨粒讀數DL值顯著升高，且存在較多的錫元素、鉛元素。分析鐵譜譜片上存在較少滑動磨粒的同時，較多的有色金屬顆粒沉積在分析鐵譜譜片的全長位置，約10～20μm，這些顆粒按照磁力線的方向隨機排列于分析鐵譜譜片上，呈現為表面呈粒狀而不光滑的團狀物質，該物質有較深的顏色，可吸收多數光，利用偏振光照射該物質時，物質表面無閃爍光，可推斷該物質并不是黑色的氧化鐵。這些磨損顆粒物質主要是滑動軸承襯套巴氏合金，據此可推斷軸瓦存在磨損情況，且是潤滑不到位引起的磨損，機械維護人員提出相關警告。機械維護人員進行主排風機軸承油樣檢驗時，同時進行振動情況分析，且振動情況分析結果并沒有顯示出異常情況，所有的振動參數均正常，使得該磨損情況沒有得到及時處理。

一個月后，機械維護人員再次對主排風機油軸承油樣進行檢查，實驗檢測結果與上次檢測結果所反映的情況相同，油樣中的巴氏合金含量較高，且出現熔融的情況，部分巴氏合金磨料表面已經形成球狀形態，可見滑動軸承的磨損情況仍處于發展當中，建議進行停機檢修，并對軸瓦等部件的受損情況進行謹慎分析。之后機械維護人員拆開了主排風機的軸瓦，圖1所示4個樣點均受到磨損，且磨損的程度不一，滑動軸承襯套存在劃傷，局部表面金屬脫落。滑動軸承換用新軸瓦后，其工作恢復正常。本次研究的案例主要應用了油樣分析法預測機械故障，且油樣分析法在早期機械故障預測方面的應用價值比振動分析高，主要原因是主排風機并沒有非常明顯的故障，其各項裝置和零件均處于正常的工作狀態，不會出現明顯的振動異常，因此，早期故障預測應采用油樣分析法，以減少磨損嚴重、咬死等不良事件的發生。如果在本次檢測中沒有應用鐵譜分析技術，而只是依靠振動分析進行故障排查工作，則滑動軸承最終會由于磨損嚴重而咬死，軸承失效而引起整個機組停運。

圖1 主排風機滑動軸承

三、關于鐵譜分析技術的探討

在機械設備中，滑動軸承的應用頻率較高，但是其容易出現磨損的情況。在實際應用過程中，可使用鐵譜分析法對油樣組成成分進行監測和分析，從而及時發現異常情況，便于機械維護人員及時排除故障。盡管振動分析同樣可有效檢測機械運行故障的情況，但是磨損故障的排查難度較大，且滑動軸承出現磨損初期，其工作狀態仍處于正常狀態，且磨損不會影響其他零件的正常運行，從而機械整體振動參數均可能處于正常參數范圍內，從而無法有效地預測障礙。與振動分析方法不同，鐵譜分析方法可有效檢測出大量的磨粒，從而為盡早排除故障提供科學依據。但是在實際應用過程中，由于鐵譜主要對鐵磁性物質的靈敏度較高，但是對非磁鐵性物質的反應較遲鈍，如果非磁鐵性質物質的量并不多，則鐵譜分析可能失效。由此可見，鐵譜分析預測滑動軸承磨損故障的應用難度較高。對此，企業應積極地加強對故障預測技術的研究，仔細研究主排風滑動軸承磨損的原因，積累經驗，并提出有效的處理措施來預防故障的發生，從而降低滑動軸承失效的事件，減少由于故障而產生的經濟損失，提高企業的經濟效益。

結束語

滑動軸承是主排風機重要的組成部分，其運行狀態直接影響著整臺機械的運行效率。從理論方面來講，采用鐵譜分析可有效預測滑動軸承的磨損情況，為機械維護人員提供檢修依據，從而維護機械的正常運行。但是，鐵譜分析的實際應用難度較高，企業應加強對鐵譜分析技術的研究，多積累機械故障預測和處理經驗，提高機械工作效率，從而為企業的發展奠定良好的基礎。

[1]問海亮.軸承設備故障診斷系統的設計與實現[D].哈爾濱工業大學,2013.

[2]王亞琴.狀態監測在凈化主排煙風機系統中的應用[J].節能技術,2011,15（01）:92-96.

[3]蘭建武.基于LabVIEW的風機在線監測與故障診斷系統的研究[D].武漢科技大學,2012.

[4]馮紀成.煤礦主通風機軸承振動分析與處理[J].河南科技,2014,18（16）:91-92.

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