CA轴承故障频率的探索与发现.doc

22338CA轴承故障频率的探索与发现作者：贾应霖 王铁 单位：河南焦作中国铝业公司中州分公司氧化铝厂装备能源科 邮编：454174 E-mail: jia_ 联系电话13639626650摘要：本文通过对设备进行的前后二次检修，对22338CA双列调心滚子轴承进行的三次频谱采集，依照轴承的故障频率估算公式，结合轴承振动频谱进行的分析与论证，指出了该型号轴承故障频率与估算结果存在的差异，明确提出了该型号轴承准确的内圈和外圈的故障频率特征及表现形式，丰富了轴承故障频率资料，对国内同行针对该型号轴承的故障诊断有积极的指导作用。关键词：轴承 振动 故障 频谱 频率中国铝业公司中州分公司作为以烧结法为主要生产方式的氧化铝生产厂家，熟料窑的安全稳定运行对完成全年生产及成本目标至关重要。熟料窑窑尾排烟机的功用为抽取窑中废热烟气，同时对窑内助燃气体进行新陈代谢。它的稳定运行是熟料窑稳产、高产的必要条件。我厂共7条熟料窑，按照1：2的比例，共配备14台排烟机，型号为Y5-57-11-25.5，电机型号为JSQ1510-8，P=500kw，N=740rpm。风机与电机的联接采用直连对轮式联轴器，轴承箱轴承型号为22338CA，该轴承为双列调心滚子轴承，资料显示该轴承单边滚动体数量为16个，叶轮流道数量为12个。设备结构简图如下：1：电机；2：轴承箱；3：叶轮部2007年5月25日，车间反映2天前刚刚进行检修的9排烟机、10排烟机轴承箱振动大，振动烈度大于20mm/s。由于工作介质中粉尘含量较大，风机叶轮极易附着结疤，从而导致叶轮的动不平衡。根据经验，岗位人员对叶轮进行了结疤清理，但是，处理后，轴承箱振动无明显减轻。于是，我们对9排烟机、10排烟机轴承箱使用普的美公司出品的VB1000频谱采集仪进行了频谱采集。采集到的9排烟机靠近叶轮端的轴承部位P4点的水平径向、竖直径向及轴向频谱图如下所示： 图1 5月26日9排烟机P4点水平径向频谱图图2 5月26日9排烟机P4点竖直径向频谱图图3 5月26日9排烟机P4点轴向频谱图从图中我们可以清楚的看到，该点水平方向振动速度的通频值为8.821mm/s，竖直方向振动速度的通频值为4.713mm/s，轴向振动速度的通频值为23.727mm/s。在三个方向的振动频谱图中，1、12频幅值均较低，不占通频幅值的主导地位，故我们首先排除了叶轮的动不平衡及叶轮的流道存在问题；同时，我们发现，10.459及20.919的振动速度幅值，分别在三个方向的振动频谱图的通频幅值中占据主导地位，且轴向振动速度要明显大于水平径向和竖直径向，具体数据如下：项目水平竖直轴向通频值（mm/s）8.8214.71323.7279.486（mm/s）较小较小3.87710.459（mm/s）2.6092.53520.18320.919（mm/s）7.399较小较小由于不能确定该型号轴承的轴承节径及压力角大小，我们采用了估算的方法对该轴承的故障频率进行了计算：内圈故障频率fi=0.6frz =0.6*16fr=9.6外圈故障频率fo=0.4frz =0.4*16fr=6.4保持架故障频率fc=0.4fr =0.4fr=0.4滚动体故障频率fb=fr (0.2z-1.2/z)=3.1公式中，fr为转速频率，z为滚动体个数。计算结果与在三个方向的振动频谱图的通频幅值中占据主导地位的频率段并不吻合。结合其他点位的振动频谱图，我们又先后排除了轴弯曲、不对中、松动等问题。故障的根源到底在哪里呢？为了生产的正常运行，我们马上安排了该设备的检修。检修工人凭借以往的工作经验，认为轴承的间隙过大是振动剧烈的故障源，于是更换了轴承，并将轴承间隙调至0.05mm。安装完成后，设备振动依然较大，且轴承部位发热严重。我们对该设备重新进行了频谱采集，结果表明，P4点的水平径向和竖直径向的振动状况尚可勉强接受，但轴向振动状况不能让人满意。该点轴向频谱图如下所示：图4 5月31日9排烟机P4点轴向频谱图图中显示，9.486及10.459处的振动速度值分别8.32mm/s和6.568mm/s，占据通频值的主导地位。我们随即对该设备进行了重新拆检。并对前后二次安装的轴承进行了调查、鉴定和比对。经向备件供应部门询问及查看轴承外包装标签，我们发现，这二次安装的轴承为同一供应商提供的同批次轴承，我们将该批次库存轴承打开包装后仔细观察，惊讶地发现标明为国内某知名厂家生产的该型号轴承竟然是翻新轴承，被检轴承的内圈和外圈均存在不同程度的磨损痕迹，与拆下来的轴承状况特征相符。我们在选择了其他供应商提供的新轴承进行设备安装后，该设备运行状况良好，令人满意。P4点轴向振动速度的通频值仅为1.613mm/s。所采集频谱图如下所示：图5 6月18日9排烟机P4点轴向频谱图结合本次设备检修实践及振动频谱分析过程，我们初步判定，22338CA轴承的外圈故障频率为9.486，内圈故障频率为10.459，且在轴向振动频谱中的表现要明显灵敏于径向振动频谱，同时，内圈故障频率的2倍频，即20.919也可能在水平径向振动频谱中进行体现。在随后进行的10排烟机故障分析及检修实践，进一步印证了我们的判断。10排烟机拆检前的频谱图如下所示：图6 10排烟机拆检前P4点水平径向频谱图图7 10排烟机拆检前P4点轴向频谱图具体数据如下，22338CA轴承内、外圈故障特征频率明显：项目水平轴向通频值（mm/s）11.86937.6429.486（mm/s）较小20.15210.459（mm/s）5.462