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振动监测发现电机滚动轴承润滑不良故障

2013-07-12

王俊洪
（马钢华阳设备诊断工程有限公司）
　　摘　要：通过振动监测发现了某电机滚动轴承润滑不良故障，加油后轴承运转状况明显好转。文中给出了一个脂润滑电机滚动轴承润滑不良时的振动特点，对于脂润滑电机滚动轴承的润滑状态分析有参考价值。
　　关键词：滚动轴承；润滑不良；精确性监测；事前维修
　　1　案例分析
　　在实践中有许多滚动轴承不能达到其预期寿命，其中有相当部分是由于不正确的润滑引起的，缺油是一个重要原因。
　　某轧钢生产线一直流电机，其驱动端和非驱动端滚动轴承均采用油脂润滑。2006年9月份，轧钢生产线进行了5～6天的检修，该电机未做任何处理。在检修后恢复生产时，测试发现电机前驱动端和非驱动端滚动轴承6个测点的振动速度值（2～1000Hz）基本正常，都小于1mm/s（测试时电机转速713rpm），但是电机驱动端轴承振动加速度较大，特别是垂直方向振动加速度有效值（2～5000Hz）达到44.46m/s2，图1为电机驱动端轴承垂直方向的振动加速度频谱。而根据长期监测数据，正常情况下该电机驱动端轴承的振动加速度有效值应在10m/s2左右。
　　由图1可知，在2500～5000Hz频段有大量无规律的谱线。根据监测经验，轴承有缺陷一般会在2000Hz～5000Hz（或更高）范围内出现这种谱线，因轴承的型式、转速和负荷不同，中心谱线的位置可能有区别。
图1　加油前电机驱动端轴承振动加速度频谱
　　根据经验，出现这种谱线的常见原因有：（1）轴承滚道或滚动体存在早期缺陷。通过这个频段的包络解调分析可以发现轴承的这些缺陷。本例中包络解调分析并没有发现轴承滚道或滚动体的缺陷。（2）轴承润滑效果下降时，该频段的谱线幅值也会显著上升。如果不及时加油，就可能很快造成轴承磨损和早期剥落，导致温度升高、振动增大和轴承过早失效。
　　根据以上分析，建议立即加油。加油几十分钟后，再次进行了测量，图2为加油后电机驱动端轴承垂直方向的振动加速度频谱，可见2500～5000Hz频段的谱线幅值大幅度下降。加油后电机驱动端轴承垂直方向的振动加速度有效值（2～5000Hz）为5.73m/s2，效果非常显著。
 
图2　加油后电机驱动端轴承振动加速度频谱
　　图3为同一座标刻度下加油前后的振动加速度图谱变化情况。在后来几个月的监测中，电机驱动端轴承的振动加速度有效值基本上稳定在10m/s2左右。
图3　加油前后电机驱动端轴承振动加速度频谱对比
　　2　体会
　　本例说明：（1）脂润滑的电机轴承过大的振动加速度值是不正常现象，一般预示着润滑不良或者轴承存在早期或中期缺陷，应引起注意。（2）滚动轴承润滑状态对振动加速度值影响巨大，对2000～5000Hz频段加速度频谱影响巨大。（3）振动监测在某些情况下可以发现电机轴承的润滑不良现象，如果长期积累经验，可以实现轴承的按状态加油。振动监测对于轴承再润滑和延长电机寿命有积极作用。（4）振动监测应作为电机轴承润滑管理程序中的一个重要环节。
　　机械设备故障的出现和发展具有潜在性和渐发性的特点。因此可以利用更精确的监测方法发现设备更早期的缺陷和故障，把设备缺陷和故障消灭在萌芽阶段。当前，随着振动数据采集器在生产一线的普及，为实现设备的精确性监测创造了条件。以往在车间一线多利用简单的振动仪测试振幅，这种方法虽然可以把握设备的运行趋势，但是设备出现了什么缺陷比较难于判断，特别是有些早期缺陷对振幅影响不大。通过设备的精确性监测（即振动监测的参数更加丰富，如幅值、波形、各种频谱、无量纲参数等都监测），对设备早期缺陷的认识更加明确，发现早期缺陷的时间更加提前，在这种情况下，可以在设备早期缺陷出现时，立即采取针对性的维护策略，以护代修，实现设备的事前维修或零故障运行。

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