立式离心泵电机滚动轴承故障振动分析诊断

1、图 1 电机驱动端轴承冲击脉冲频谱图立式离心泵电机滚动轴承故障振动分析诊断姚新华何耀辉摘要 应用冲击脉冲法和振动频谱分析诊断滚动轴承振动故障所在，有针对地采取措施消除了故障。关键词 滚动轴承 冲击脉冲法 振动频谱分析中图分类号文献标识码 bth133.33一、概述现场对用电机作原动力带动泵的振动检测，通常是将电机 与泵脱离，然后单独测试，初步判断故障是否来自于电机端， 但电机脱开联轴器后处于非负载状态，有些振动症状无法表 现出来，即便能感觉到振动，也不是真实情况下的振动烈度。 同时，单凭人工判断，无法给出具体故障来源，只能将电机或 泵送修，大大增加了维修成本，同时影响正常的生产，导致不 必要的

2、损失。滚动轴承故障诊断原始的方法是将听音棒 （或螺丝刀）接 触轴承座部位，靠听觉来判断有无故障。虽然训练有素的人能 觉察到轴承刚发生的疲劳剥落与损伤部位，但受主观因素的影 响较大。滚动轴承产生的冲击脉冲信号不同于一般机器的振动 信号，它的振动信号频率范围很宽，信噪比很低，信号传递路径 上的衰减量大，提取它的特征信息必须采用一些特殊的检测技 术和处理方法。冲击脉冲法就是诸多方法中的一种，既快速、简单又准确，再结合其他的振动诊断技术，就可较准确地判断出轴承故障了。冲击脉冲法可在轴承正常工作下测定轴承的状况而不受 机械的原始设计、大小、振动或噪声的影响，其仪器在测试时能 排除机器和轴承本身的振动影响

3、，直接判断轴承的状态和寿 命。并能早期发现和识别滚动轴承因制造不良、装配不良、润滑 不良及使用中旋转面产生伤痕等与轴承寿命有关的异常原因、 劣化程度和发展趋势。通过冲击脉冲传感器检测振动值进行 fft 分析，得出轴承的振动频率，据此可判断轴承状态。冲击脉 冲值 dbm、dbc 以分贝为单位，dbm 是在时间窗中最大的冲击 脉冲值，代表滚动轴承的最大损坏程度；dbc 代表轴承的润滑 情况，通过这两个数据能够直观判断轴承存在的是自身或润滑 问题。轴承故障频率评定参数包括外环故障频率（bpfo）、内环故 障频率（bpfi）、保持架故障频率（ftf）和滚动体故障频率（bsf），诊断技术a）x 方向b）

4、y 方向图 2 电机驱动端水平方向振动频谱图图 3 电机驱动端垂直方向振动频谱图只要知道滚动轴承实际尺寸及转速，通过冲击脉冲仪器就可以读出这些故障频率数据，但为确认是否有其他原因导致，一般在实 际故障诊断中还结合测量轴承的水平、垂直、轴向三个方向的振 动频谱，进行振动分析来确定问题所在。下面的实例中就应用了 evam 软件进行谱频分析，只需要在该软件的故障征兆选单中选 择轴承损坏，即可实时测量显示出轴承各故障频率值。二、滚动轴承故障诊断实例中海油深圳分公司某油田的 2021 原油外输管线泵在 2010年 5 月 28 日更换电机后出现较大振动，现场人员通过脱开电机和管线泵，单独运转电机时发现有

5、轻微振动，但不明显，无法准 确判断振动来源，故而不可能盲目的拆掉设备送陆地检修，但由 于该设备用于原油输送，一旦因故障引起火灾，后果不堪设想， 因此必须及时诊断出问题来源。通过冲击脉冲法测量了电机驱动端轴承（型号 6216、转速3575r/min、60hz、空载）处振动情况，振动频谱如图 1 所示，冲击 脉冲值（dbm/dbc=11/0）较小，由于该轴承空载时基本不受力，故跍賱诊断技术设备管理与维修 2011 2大型转动设备挠性转子不平衡故障的分析和处理卞文状摘要 对石化企业压缩机组等大型旋转设备挠性转子故障进行分析，应用现场动平衡技术处理转子不平衡故障。关键词 挠性转子 不平衡 现场动平衡中

6、图分类号 o347.6文献标识码 b石化企业压缩机组等大型高速转动设备受连续生产等诸多要求限制，往往需尽量避免长时间停车检修。由于挠性转子在高 速动平衡机上的动平衡校验涉及到拆装、运输、调试等诸多工 序，周期较长，因此应用现场动平衡技术处理大型高速转动设备 挠性转子的不平衡故障的优势尤为明显。一、转子不平衡的故障机理和故障特征1.故障机理设转子的质量为 m，偏心质量为 m，偏心距为 e，由于有偏心质量 m 和偏心距 e 的存在，当转子转动时将产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。离心力 f 的大小与偏心质量 m、偏心距e 及旋转角速度 有关，即 f=me2。众所周知,交变的力（方向、 大小均周期

7、性变化） 会引起振动，这就是不平衡引起振动的原 因。转子转动一周，离心力方向改变一次，因此不平衡振动的频 率与转速一致。2.故障特征（1）时域波形近似等幅的正弦波。!空载时的冲击脉冲值较小不能反映负载受力时的情况，负载时冲击脉冲值 会更大；冲击脉冲频谱中存在明显的 轴承外圈故障频率（bpfo）及轴承内圈 故障频率 （bpfi） 的信号及其高次谐 波，并且外圈故障频率值较大，问题应 该是在轴承外圈处，但该轴承为新换， 这就令人感到不解。又测量了该处水 平 方 向 振动速度有效值分别为 1.64mm/s 和 2.38mm/s，虽然不大，但频 谱中都出现有 60hz 振动频率及其谐 波，同时还出现

8、305.625hz 的振动频 率，该频率为轴承外圈故障频率 （图2）。接着又测量了垂直方向振动速度表 1电机轴承座修理前后的轴承振动数据对比有效值为 7.76mm/s，振动较大，频谱中振动幅值较高的频率成分主要为 305.625hz（图 3），进一步说明电机驱动端轴承存在 问题。同时还测量了电机非驱动端轴承状况，冲击脉冲值 dbm/ dbc=10/2，软件显示绿色状态，润滑良好，轴承水平方向振动有 效 值 分 别 为 1.5m/s 和 2.10mm/s，垂直方向振动 有 效 值 为1.34mm/s，均不高。综合以上分析认为 2021 管线泵电机驱动端垂直方向振动 较大，垂直方向振动频谱中主要为

9、轴承外圈信号，冲击脉冲频谱 中同时出现有明显的轴承外圈、内圈信号及其高次谐波，说明该 轴承存在问题，主要是轴承外圈，还有可能存在安装不良、轴承 磨损或轴承间隙过大引起的松动。三、拆解结果及处理效果 拆解结果发现电机驱动端轴承座内孔失圆并且带一定的锥度，电机转动时不带负载振动不明显，当有较大转矩时，电机驱动端轴承跑外圈很严重，导致转子不平衡，引起比较明显的振 动，尤其是垂直方向的振动。修补电机驱动端轴承座内孔后，再运行电机测得振动数据 正常，说明上述通过测试和分析诊断得出的结论与实际情况相 符。表 1 列出了故障前后振动数据对比，表中脉冲值是通过测量 值与参考值的比值取对数而得到的，负值越大说明

10、实际测量的 值越小于参考值，测量值为负数说明轴承实际状况良好。w11.02-22作者通联：中海油深圳分公司惠州油田 广东深圳蛇口工 业二路 1 号海洋石油大厦 b 座 cact 1608 518067e-mail：编辑 王 其设备管理与维修 2011 2跐賱诊断技术检测时间非驱动端轴承振动速度有效值（/ mm/s）驱动端轴承振动速度有效值（/ mm/s）水平方向 x垂直方向水平方向 y水平方向 x垂直方向水平方向 y5 月 29 日（修理前）1.51.342.101.647.762.387 月 1 日（修理后）2.491.211.560.621.130.51非驱动端轴承冲击脉冲值/db驱动端轴承冲击脉冲值/dbdbmdbcdbmdbc5 月 29 日（修理前）1021107 月 1 日（修理后）-6-94-7file:/d|/我的资料/desktop/新建文本文档.txtappliance error (configuration_error)your request could not be processed b