23M840擠壓機組齒輪泵減速箱振動分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨山子石化分公司研究院設備研究所，新疆 獨山子 833699）

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱振動分析及處理措施

胡煉，張郡，蘇志忠

（中石油獨山子石化分公司研究院設備研究所，新疆 獨山子 833699）

某乙烯廠聚乙烯車間23M840擠壓機組齒輪泵減速箱在運行中突然出現振動異常增大，通過對其進行現場振動測試和分析，正確診斷出故障區域、原因和故障程度，由車間果斷采取措施，避免該機組齒輪泵減速箱發生嚴重損傷事故，成功實現設備的預知維修。

振動分析；預知維修；處理措施

23M840擠壓機組是某廠聚乙烯車間的關鍵機械設備，由日本神戶制鋼公司（KSL）制造的LCM280H型機組，加工0.02～20g/10min熔融指數的聚烯烴。2014年1月6日該擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端的振動異常增大，對其進行現場振動測試和分析，認為齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承外圈存在明顯損傷，建議車間根據生產情況及時安排檢修，車間于2014年1月10日對該齒輪泵減速箱進行針對性檢修，更換齒輪泵減速箱輸入軸軸承，減少機組停機時間和維修費用，實現該擠壓機組的預知維修。

1 機組基本信息

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱為PB900-SFW型行星齒輪系減速箱（圖1），其主要技術參數見表1。

表1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱主要技術參數

圖1 PB900-SFW型行星齒輪系減速箱

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱由變頻電機驅動，主要技術參數見表2。

表2 23M840擠壓機組齒輪泵驅動電機主要技術參數

2 齒輪泵減速箱故障現象描述

2014年1月6日車間巡檢人員發現23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承出現異常均勻咔噠聲，輸入軸聯軸端軸承溫度也由54℃上升到56℃，使用VM-63振動儀測得輸入軸聯軸端軸承座的水平振動2.8mm/s，垂直振動4.2mm/s，軸向振動3.0mm/s；相比之前監測齒輪泵減速箱輸入軸軸承座的水平振動2.3mm/s，垂直振動2.4mm/s，軸向振動2.3mm/s，齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承座垂直振動有較明顯增大。

3 現場振動測試和分析

狀態監測與故障診斷人員于2014年1月9日，使用SKF CMXA80型振動數據采集儀，對23M840擠壓機組齒輪泵進行振動測試，測試振動數據見表3。

依據SHS 01003-2004石油化工旋轉機械振動標準（功率＞300kW，殼振正常標準為≤4.5mm/s，停機標準為＞11.2mm/s；），23M840擠壓機組齒輪泵電機振動值在正常范圍內；齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸向振動超標，對輸入軸聯軸端振動進行頻譜分析，見圖 2～5。

表3 2014年1月9日23M840擠壓機組齒輪泵振動數據

圖2 減速箱輸入軸聯軸端水平方向振動頻譜圖

圖3 減速箱輸入軸聯軸端垂直方向振動頻譜圖

圖4 減速箱輸入軸聯軸端軸向方向振動頻譜圖

圖5 減速箱輸入軸聯軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖

23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸向振動超標, 齒輪泵的振動烈度評定等級為C區，齒輪泵減速箱可短期運行，但必須采取相應補救措施；對齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端振動進行頻譜分析，主要振動頻率為146.5Hz，為輸入軸第一級齒輪嚙合頻率，表明減速箱輸入軸齒輪存在嚙合不良；齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端水平、垂直和軸向振動頻譜中均存在軸承故障頻率；齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承沖擊能量gE頻譜圖上出現明顯的6222軸承的外圈故障頻率，說明齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承外圈存在明顯損傷。結合振動測試時，擠壓機組的負荷和齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端目前振動幅值情況，建議車間根據生產情況擇機更換23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，并檢查減速箱輸入軸第一級齒輪嚙合及軸系對中的情況。

4 故障驗證及采取的處理措施

車間按計劃于2014年1月10日對23M840擠壓機組齒輪泵減速箱進行檢修，解體后發現齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承6222外圈損傷嚴重，整個軸承外圈滾動體導軌面均勻布滿凹坑，邊緣倒角處損傷最嚴重，且有燒灼痕跡（見圖6），軸承外圈表面出現高溫變色現象，該滾動軸承具有明顯的軸電流損傷特征；聯系日本神戶制鋼廠和國內某失效分析研究院，對這一典型故障進行分析，認為齒輪泵電機在23M840擠壓機組負荷發生改變時通過變頻器調節轉速，此時變頻器很有可能產生未完全消除的脈沖磁通和電源諧波，在齒輪泵電機軸上形成的強軸電流，通過聯軸器傳到齒輪泵減速箱輸入軸，齒輪泵減速箱輸入軸軸承很有可能存在缺陷或者運行中存在缺陷，使得軸電流在軸承缺陷處放電，導致整個軸承迅速失效，表現在齒輪泵減速箱輸入軸軸承振動在短時間異常增大并伴有異常聲響。

圖6 齒輪泵減速箱輸入軸聯軸端軸承

表4 2014年1月24日23M840擠壓機組齒輪泵振動數據

車間在檢修中針對性更換23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承，徹底清理齒輪泵潤滑油系統過濾器。23M840擠壓機組減速箱檢修后振動情況如表4，從中可以看出23M840擠壓機組減速箱檢修后運行狀況良好，其振動烈度評定等級為B區。

為徹底避免23M840擠壓機組齒輪泵減速箱輸入軸軸承再次發生軸電流損傷影響裝置生產，車間決定在齒輪泵電機軸端靠近聯軸器處安裝接地碳刷，及時將產生的軸電流導走，保證電機軸電位為零，防止軸電流損傷軸承。

5 結語

車間通過巡檢及時發現設備存在的異常狀況，通過現場振動測試、分析和診斷，及時發現設備故障原因、部位和程度，對設備的運行狀態進行科學評價，實現設備的預知維修，減少設備非計劃停機時間，提高設備運行效率；通過設備事后故障分析，查找故障根源，采取措施從根本上解決設備故障，提高機組運行的可靠性。

[1]屈梁生.機械故障診斷學[M].上海：上海科學技術出版社，1986.

[2]張來斌.機械設備故障診斷技術及方法[M].北京：石油工業出版社，2000.

[3]劉澤九.滾動軸承應用手冊[M].北京：機械工業出版社，1996.

TQ315

A

1671-0711（2017）12（上）-0167-03