冷卻風機軸承振動案例分析

陳遠彬

1 設備基本情況

1.1 設備型號

Fg2冷卻風機，型號：PCF 0537 順90°，生產廠家：四平鼓風機公司，配套電機型號：Y315S-2，功率110kW，轉速2 980r/min。

F1冷卻風機，型號：PCF 0833 順180°，生產廠家：四平鼓風機公司，配套電機型號：Y315L1-2，功率160kW，轉速2 980r/min。

1.2 風機軸承及其特征頻率（見表1）

1.3 風機振動測點簡易布置（見圖1）

2 設備故障簡述

2.1 案例一

2.1.1 Fg2冷卻風機振動分析

我公司Fg2冷卻風機傳動裝置，在2016年3月監測時發現電機整體振動上升，徑向振動時域波形呈正弦波，頻譜圖以轉速頻率為主，同時存在極小幅值的2X、3X轉頻率的諧頻，類似于不平衡的典型特征（見圖2）。

表1 風機軸承及其特征頻率

圖1 風機振動測點簡易布置圖

圖2 Fg2冷卻風機電機水平方向速度測點時/頻域波形圖

該傳動裝置運行到5月設備檢修前，最大振動部位為電機前端，振動值為22.9mm/s；電機前端垂直方向速度測點時域波形以穩定的周期波形為主，每轉出現3個波峰，頻譜圖中以1X、2X、3X電機轉頻分量為主，但2X轉頻分量最大，類似于不對中的典型特征（見圖3）。

2.1.2 故障判斷及處理

根據文中2.1.1分析，判斷該風機傳動裝置電機存在不平衡、不對中現象，可能是電機軸承內外圈松動或電機轉子出現故障。

2.1.3 檢修驗證

2016年5月窯系統檢修時，對該風機傳動裝置進行拆檢，發現電機前后兩端軸承外圈松動且軸承壓蓋已有明顯的磨損（見圖4），而電機轉子未見異常，檢修后該風機最大振動值下降到4.4mm/s。

圖3 檢修前Fg2冷卻風機電機前端垂直方向速度測點時/頻域波形圖

圖4 Fg2冷卻風機電機軸承壓蓋及軸承外圈

圖5 F1冷卻風機03V測點加速度時/頻域波形圖（6月11日）

2.2 案例二

2.2.1 F1冷卻風機振動分析

我公司2號熟料生產線于2015年6月13日至24日進行系統大修，F1冷卻風機因振動狀態監測未發現異常情況、設備運行平穩，所以在系統大修時無該臺風機的作業計劃。但系統檢修結束后，在對該設備進行監測的過程中發現了異常，具體分析如下：

檢修前（6月11日）檢測該風機03V測點，加速度值為48.6m/s2，時域波形較雜亂，無明顯周期，時域指標未見異常，頻譜圖以轉速頻率及其諧頻為主（見圖5）。

檢修后（6月25日）檢測該風機03V測點，加速度值為74.4m/s2，時域波形中有明顯的沖擊現象，時域峭度指標、峰值指標、脈沖因子等指標上升，振動幅值烈度上升（時域波形幅值由檢修前的159上升到334），頻譜圖以轉速頻率及其諧頻為主（見圖6）。

持續跟蹤監測該風機運行情況，7月15日監測該風機時發現03V測點加速度值飆升到254.7m/s2，時/頻域幅值大幅上升，各時域指標也同時上升，時域波形圖中有明顯的轉頻周期沖擊，且在轉頻周期當中又有4～5次的稍次烈度沖擊，即：轉子每轉一圈，軸承缺陷部位在受力面與滾動體相遇一次，產生一次強烈的沖擊，而與滾動體在非受力面相遇4～5次，產生4～5次的稍次烈度沖擊（見圖7）。

2.2.2 故障判斷及處理

根據文中2.2.1所述設備停機前后運行情況的時/頻域及時域無量綱分析，推測F1冷卻風機03V測點部位軸承內圈或外圈存在局部缺陷，并且急速惡化，于是在7月16日立即組織維修力量對該風機軸承進行更換。

2.2.3 檢修驗證

檢查更換下的軸承發現，軸承內圈等距于相鄰兩個滾子距離的部位存在兩個電蝕凹坑，原因可能是：熟料燒成系統檢修過程中，鉗工進行電焊作業時，不小心將焊接地線搭在該風機軸承座上，致使電流在該軸承的滾道與滾動體接觸部位流動時，通過潤滑油膜發出火花，而在軸承表面出現局部的熔融和凹凸現象（見圖8）。軸承更換后，該軸承測點加速度值恢復正常（見圖9）。

圖6 F1冷卻風機03V測點加速度時/頻域波形圖（6月25日）

圖7 F1冷卻風機03V測點加速度時/頻域波形圖（7月15日）

圖8 F1冷卻風機故障軸承

圖9 F1冷卻風機03V測點加速度趨勢圖

3 結語

本文所述案例一主要反映通過持續的周期性監測，跟蹤設備故障的擴展趨勢，指導設備維修；案例二主要介紹通過動態監測，及時發現設備檢修過程中操作不當引起的軸承滾道電蝕問題，避免因軸承突發性故障引起不必要停機損失。振動狀態監測及故障診斷技術已在現代化的設備管理中扮演著越來越重要的角色，企業在運用新的技術手段管理設備的同時，設備檢修過程及檢修質量的管控同樣不可忽視。■