工业现场设备故障诊断案例汇编

工业现场设备故障诊断案例汇编引言在工业生产的复杂环境中，设备的稳定运行是保障生产连续性、提高生产效率、降低运营成本的关键。设备故障的及时诊断与精准排除，不仅考验技术人员的专业素养与实践经验，更依赖于科学的分析方法与对设备特性的深刻理解。本汇编旨在通过梳理近年来工业现场发生的若干典型设备故障案例，从故障现象、诊断过程、原因分析到处理措施及经验启示等方面进行系统性阐述，以期为广大一线工程技术人员提供借鉴与参考，提升设备管理与故障处置能力。案例一：某化工厂离心泵异常振动与异响故障诊断故障现象某化工厂原料输送系统的一台卧式离心泵（型号ISW____）在运行约两年后，出现明显的异常振动，主要表现为泵体及进出口管道振动幅度增大，同时伴随有周期性的“嗡嗡”异响。振动在机组启动后逐渐显现并随运行时间略有加剧，且在流量调节至某一区间时尤为明显。初期未引起足够重视，后因振动导致连接管路法兰轻微渗漏，影响生产，遂停机检查。现场检查与初步判断1.外观检查：泵体地脚螺栓无明显松动，电机与泵联轴器防护罩完好，泵壳表面无明显变形或裂纹。2.基础检查：泵组安装基础目视无明显沉降或破损。3.振动初步感知：用手触摸泵体两端轴承座，感觉温度略偏高（未使用测温仪，凭经验判断），且振动主要集中在轴向和径向两个方向。4.异响辨识：异响来源似乎靠近联轴器或泵端轴承部位，声音频率随转速变化。初步判断可能原因：联轴器对中不良、轴承损坏、叶轮不平衡或叶轮内有异物。深入诊断与分析1.联轴器对中检查：拆除联轴器防护罩，采用百分表打表法进行径向和轴向偏差测量。结果显示，径向偏差超标约0.30mm，轴向偏差超标约0.25mm，远超规范要求（通常要求径向≤0.05mm，轴向≤0.03mm）。2.轴承检查：将电机与泵体分离，分别盘动电机和泵的转子。电机转子转动灵活，无卡涩及异响；泵端转子盘动时，感觉有轻微卡滞感，并在特定角度有细微“沙沙”声。3.叶轮检查：拆除泵盖，取出叶轮。发现叶轮入口边缘有轻微冲刷痕迹，叶轮轮毂处有少量纤维状杂质缠绕。仔细检查叶轮，未发现明显裂纹或严重磨损。4.轴弯曲检查：对泵轴进行简易径向跳动检查，未发现明显弯曲。综合分析：联轴器严重对中不良是导致振动和异响的主要原因。长期对中不良加剧了轴承的负荷，导致轴承已出现早期磨损迹象（卡滞感和“沙沙”声）。叶轮入口的冲刷痕迹和少量杂质可能是长期运行中介质携带所致，对振动有一定影响，但非主因。故障处理与验证1.轴承更换：更换泵端两端轴承（型号6309）。2.联轴器重新对中：按照规范要求，采用单表法对联轴器进行精确找正，确保径向和轴向偏差均控制在允许范围内。3.叶轮清理与检查：清除叶轮上的缠绕杂质，对叶轮入口冲刷部位进行简单打磨光滑。4.回装与试运转：按规程回装所有部件，进行点动试车，无异常后正式启动。启动后，泵体振动明显减小，异响消失，轴承座温度恢复正常。连续运行一周后，各项参数稳定，故障排除。经验总结与启示1.定期对中检查的重要性：联轴器对中是旋转机械安装和维护的关键环节，应纳入定期预防性维护计划，尤其在设备经过大修或基础可能发生变化后。2.早期预警信号的捕捉：设备的异常振动和异响往往是故障的早期信号，一线操作人员和维护人员应提高警惕，及时上报并处理，避免小故障演变成大问题。3.综合诊断方法的运用：单一现象可能对应多种原因，需结合多种检查手段（如目视、手感、工具测量）进行综合判断，避免仅凭经验主观臆断。案例二：某汽车零部件厂数控车床主轴箱过热与异响故障故障现象某汽车零部件加工厂一台使用五年的数控车床（型号CK6140），在加工一批高强度合金钢零件时，操作者反映主轴箱温度异常升高，即使在连续加工半小时后，用手触摸主轴箱外壁也感觉烫手。同时，主轴在高速旋转时（转速约2000r/min），主轴箱内发出断续的“咔哒、咔哒”声，且随着切削负荷的增加，声音略有增大。加工精度亦出现波动，部分工件外圆圆柱度超差。现场检查与初步判断1.温度检查：停机一段时间待温度冷却后重新启动，空载运行。使用红外测温仪监测主轴箱各部位温度，发现主轴前轴承部位温升最快，15分钟内温度升至约75℃（环境温度约28℃），远超正常运行温度（通常不超过环境温度+40℃）。2.异响定位：借助听诊器（或长螺丝刀抵耳）仔细听诊，异响确实源自主轴前轴承区域。3.润滑油检查：检查主轴箱润滑油位，正常；取出少量润滑油观察，油色略显深，有轻微金属磨粒感（手指捻搓）。4.主轴间隙检查：手动施加轴向和径向力，感觉主轴有微小窜动。初步判断：主轴轴承损坏或润滑不良。深入诊断与分析1.主轴箱拆解：按规程拆解主轴箱，重点检查主轴前轴承。发现前轴承为角接触球轴承组合（配对使用），其中一个轴承的外圈滚道有明显的剥落痕迹，滚动体表面也有麻点和划痕。内圈配合面略有松动。2.润滑油分析：将润滑油送至实验室进行简易分析，发现油液中含有较多铁磁性磨屑，并伴有一定量的污染物颗粒。3.主轴及轴承座检查：检查主轴轴颈，无明显磨损或拉毛；检查轴承座孔，尺寸精度基本符合要求，但内壁有少量油污和杂质残留。综合分析：主轴前轴承因长期承受较大切削负荷，且润滑油可能未及时更换或过滤不良，导致油液污染，加剧了轴承的磨损。磨损导致轴承游隙增大，进而引起主轴窜动，产生异响和过热，并影响加工精度。故障处理与验证1.轴承更换：更换主轴前轴承组合，选用同型号高精度角接触球轴承，并按原厂要求进行预紧。2.润滑油更换与清洁：彻底清洗主轴箱内部，更换新的专用主轴润滑油，并清洗或更换润滑油过滤器。3.主轴间隙调整：重新装配后，调整主轴轴向和径向间隙至规定范围。4.试运转与精度校验：回装后进行空运转试车，主轴箱温度在正常范围内（空载运行1小时后约45℃），异响消失。进行试切削，加工工件精度恢复，圆柱度误差在0.01mm以内。连续生产多批次零件，设备运行稳定。经验总结与启示1.精密部件润滑管理：对于主轴等高精度、高转速部件，其润滑油的牌号、清洁度及更换周期至关重要，必须严格按照设备说明书执行。2.油液分析的价值：定期对关键设备的润滑油进行取样分析（如铁谱分析、颗粒度分析），可以早期发现磨损故障，为预测性维护提供依据。3.关注加工材料与工况：加工高强度、高硬度材料时，设备负荷增大，应适当降低切削参数，并加强对关键部件的状态监控。案例三：某电厂引风机振动超标与轴承温度高故障故障现象某火力发电厂300MW机组的一台引风机（型号Y____No.28D），在某次机组启动并网后不久，运行人员发现引风机振动逐渐增大，CRT画面显示轴承温度也缓慢上升。现场巡检人员用便携式测振仪测得风机轴承座水平方向振动值达到12.5mm/s（报警值8.5mm/s，跳闸值11.2mm/s，已超标），垂直方向约9.8mm/s，轴向约6.5mm/s。同时，#2轴承（靠近叶轮侧）温度已达82℃（报警值80℃，跳闸值90℃）。引风机运行声音略显沉闷。现场检查与初步判断1.振动频谱初步分析：使用便携式振动分析仪对轴承座振动信号进行采集和频谱分析。水平方向振动频谱中，1倍频（风机转速频率，约14.5Hz）成分占主导，幅值较高，同时伴有明显的2倍频和3倍频成分。2.轴承温度监测：红外测温显示#2轴承外圈温度最高，内圈及端盖温度次之。3.外观与连接检查：风机地脚螺栓紧固良好，进出口风烟管道膨胀节无明显损坏，与风机连接法兰无泄漏。4.电机检查：电机单独试转，振动和温度均正常，排除电机本身故障。初步判断可能原因：叶轮不平衡、叶轮与机壳摩擦、轴系不对中、轴承损坏或基础问题。结合频谱1倍频占优，首先考虑叶轮不平衡或轴系严重不对中。深入诊断与分析1.叶轮动平衡复查：停机后，检查叶轮外观，发现叶轮叶片表面有较多积灰和少量未完全燃烧的焦块附着，分布不均。清理积灰和焦块后，进行叶轮动平衡测试，结果显示不平衡量超标（剩余不平衡量远超G6.3等级要求）。2.轴系对中复查：在冷态下，对电机与风机联轴器进行对中检查，发现径向偏差在允差范围内，但轴向倾斜偏差略超（约0.10mm/m）。3.轴承解体检查：将#2轴承解体，发现轴承内圈滚道有轻微的疲劳剥落痕迹，保持架完好，滚动体表面光滑。综合分析：引风机叶轮积灰不均是导致本次振动超标的主要原因。积灰导致叶轮严重不平衡，引起较大的1倍频振动。长期的不平衡振动加剧了轴承的负荷和磨损，导致轴承温度升高。轴系存在的轻微不对中加剧了振动的复杂性（出现高次谐波）。故障处理与验证1.叶轮清理与动平衡校正：彻底清理叶轮表面的积灰、焦块等附着物，重新进行动平衡校正，确保剩余不平衡量符合G6.3等级要求。2.联轴器对中调整：对联轴器进行精确对中，确保径向和轴向偏差均在设备要求范围内。3.轴承检查与润滑：虽然轴承有轻微剥落，但考虑到停机时间限制及备件情况，对轴承进行仔细清洗，检查游隙，更换新的高温润滑脂后重新装配。（若条件允许，更换新轴承更为稳妥）4.启动试运行：机组重新启动后，引风机振动值显著下降，轴承座水平方向振动约3.2mm/s，垂直方向约2.8mm/s，轴向约2.0mm/s。轴承温度稳定在65℃左右。连续运行多日，各项参数均在正常范围内。经验总结与启示1.旋转设备的定期清灰与平衡：对于引风机、送风机等输送含尘气体的旋转设备，叶轮积灰是导致不平衡振动的常见原因，应制定合理的清灰周期和动平衡复查计划。2.振动频谱分析的关键作用：振动频谱分析是诊断旋转机械故障的有力工具，通过识别特征频率（如1倍频、2倍频、谐波、特定频率的峰值），可以快速缩小故障范围，定位故障原因。3.综合判断，避免片面：单一故障现象可能由多种因素叠加引起，诊断时需结合振动、温度、声音、工艺参数等多方面信息进行