導熱油循環泵滾動軸承故障分析

水龍，鐘凱誠，李進

1 概述

某化工廠導熱油循環泵機組，配備3臺導熱油循環泵，電機型號為TYPEJHM-315M-2，功率為132 kW，轉速為2980 r/min，是由六安江淮電機有限公司生產的變頻三相異步電動機；采用懸臂離心泵，泵兩端軸承用6312。由于其他原因，只在泵端安裝兩個在線傳感器，見圖1。

2 背景介紹

該設備于2019年6月1日開始上線西安因聯的在線監測系統，該系統采用振溫一體式傳感器，能有效地采集設備各種特征值。

設備于2019年9月16日維修，至2019年11月2日再次停機維修，僅僅只運行了33天，11月4日再次維修，這次維修更換了軸承、軸、軸承懸架，在9月16日維修后運轉時，泵非驅動端速度有效值依然較高，速度有效值趨勢圖見圖2。

從圖2可知，該點速度有效值從10月28日開始陡然上升，在11月1日又有小幅的上升。

圖1 現場設備圖

圖2 泵非驅動端速度有效值趨勢圖

由圖3和圖4可知，在10月24日以前，該設備加速度和加速度包絡峰值均不高，自24日開始，加速度包絡峰值開始上升，10月29日加速度峰值開始上升。在設備運行期間，工況穩定，工藝未做任何調整，11月2日21：23左右，設備停機，11月4日拆機維修。

3 頻譜分析及結論建議

由圖5、圖6和圖7可知，在10月15日加速度包絡頻譜中還能看到軸承的各種軸承缺陷頻率，而到了10月29日只能看到工頻及其諧頻，到15次諧頻之后幾乎再看不到了，而其中1倍頻、2倍頻最高，再到11月2日加速度包絡頻譜中能看到更多的高次諧頻，并且高次諧頻的峰值也明顯增加許多。

圖3 泵非驅動端加速度峰值趨勢圖

圖4 泵非驅動端加速度包絡峰值趨勢圖

圖5 10月15日泵非驅動端加速度包絡頻譜圖

圖6 10月29日泵非驅動端加速度包絡頻譜圖

從圖8、圖9和圖10三個不同時期的速度有效值頻譜圖中，可以明顯看到軸承間隙的變化趨勢。

圖7 11月02日泵非驅動端加速度包絡頻譜圖

圖8 10月15日泵非驅動端速度有效值頻譜圖

圖9 10月29日泵非驅動端速度有效值頻譜圖

圖11中加速度頻譜圖中低頻區域能看到該設備的工頻及其諧頻，高頻區域存在看不到幅值的“跺草堆”；圖12中加速度時域波形中已經存在很明顯的以工頻為周期的沖擊，頻譜中主要是頻率幅值的增加，高頻區域“跺草堆”消失；圖13中加速度時域波形中除了以工頻為周期的沖擊外，還存在更高頻率的小沖擊，頻譜中頻率的幅值進一步增加。

機組加速度、加速度包絡先后在10月24日以后開始上升，中間有段時間其值較低，通過查看頻譜發現，高頻區域看不到任何頻率成分，只在低頻區域看到工頻及其諧頻，如圖14所示。

圖10 11月1日泵非驅動端速度有效值頻譜圖

圖11 10月15日泵非驅動端加速度時域波形圖及頻譜圖

圖12 10月29日泵非驅動端加速度時域波形圖及頻譜圖

圖13 11月02日泵非驅動端加速度時域波形圖及頻譜

圖14 11月01日泵非驅動端加速度頻譜圖

圖15 10月8日～11月2日泵非驅動端溫度變化趨勢圖

由圖15可知，泵非驅動端溫度從10月31日08：59開始上升，11月1日07：14開始急速上升，一個半小時，溫度上升5°，最高峰值達到83.76°。經過分析，得出滾動軸承保持架損壞后導致泵端溫度上升，且軸承間隙已經過大，建議廠方立即停機，檢查維修，以免造成更嚴重的后果。

4 結論正確性驗證

2019年11月2日21：26左右該設備停機，11月4日廠方對該設備進行拆解維修，拆開設備后，發現軸承保持架碎裂，其中一小塊保持架竄到軸承外圈與軸承懸架的間隙中，軸出現不同程度的磨損，拆解結果證實了之前的判斷結論。現場拆解見圖16、圖17。

圖16 損壞的軸承及軸承懸架

5 結束語

通過分析該事故案例的三個不同階段，可以得出以下結論：

（1）第一階段軸承外圈和軸承懸架配合間隙較大，此時就應停機檢查維修；

圖17 磨損的軸

（2）第二階段軸承內圈和軸配合間隙較大，出現碰磨現象，這時需要及時停機檢查維修；

（3）第三階段軸承保持架碎裂，這時設備必須立即停機檢查維修。

假如能及時在設備出現故障的第一時間對設備進行停機檢查維修，就會避免后續設備故障的發生以及軸的損壞，為企業節約成本。