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欧宝爱游戏体育:一份非常实用的电机振动监测故障分析方案

作者:欧宝体育app注册入口 来源:欧宝app注册网站 发布时间:2022-07-20 12:49:55

一份非常实用的电机振动监测故障分析方案

  随着生产形势的日益严峻,连续生产、不间断作业、提高产量、保证效益成为各单位追求的首要目标。电机作为电器或各种机械的动力源,其故障带来的影响也越来越大。电机故障原因较复杂,往往机械故障和电气故障交缠混杂。可靠的电机监测和维护可有效降低电机故障率,其中振动监测是简便而又比较成熟的电机故障监测和诊断方法之一。

  某炼油厂三催化循环油浆泵P210/2电机于1997年3月投用。该泵为双支撑单级双吸泵,泵两端采用机械密封,两端轴承采用油雾润滑方式,电机轴承使用润滑脂润滑。

  泵型号为12×14-26A×L,轴功率为278~323kW,设计流量为900m³/h,设计压力为1.5MPa,设计温度为350℃,操作流量为800m³/h,操作压力为1.2MPa,操作温度为335℃,介质为油浆,泵联轴器端(前)轴承型号为6318,泵非联轴器端(后)轴承型号为7318B(2个背靠背)。

  电机型号为YB-450S2-4W,功率为355kW,额定电流为41A,转速为1470r/min,膜片联轴器,电机轴伸端(前)轴承型号为NU322,电机非轴伸端(后)轴承型号为6322。

  在检测点(如图1所示)检测电机轴承,发现电机非轴伸端轴承振动加速度包络gE值呈加速上升趋势,轴承振动速度在允许范围内,为1.7mm/s,轴承温度及声音未见异常,测试数据见表1。检测知电机非轴伸端轴承振动加速度包络gE值最高为40,冲击脉冲值LR/HR为55/44,已严重超标,分析认为非轴伸端轴承运行状况欠佳。

  注:电机工作转速为1490r/min,电机功率为355kW,测试仪器为SKF测振仪。

  电机非轴伸端轴承加速度包络gE值升至50,轴承声音异常,振动速度为2.4mm/s。A点垂直振动频谱图、水平冲击脉动频谱图、水平振动加速度包络频谱图如图2~4所示。

  根据频谱图可知,主要振动频率除工频外还存在电源频率2倍频,并伴有非整数倍频,推断轴承出现松动和缺陷。在振动频谱中,76.7Hz左右频率尤其异常突出,该频率与轴承外圈故障频率接近,同时振动加速度包络频谱中有高频突出,表明轴承已进入故障加速损坏期。

  电机后轴承随运行时间的增长,其冲击脉冲值和加速度包络值先呈缓慢上升趋势,且出现异常声音,说明轴承已出现早期磨损故障特征。继续运行,振动烈度呈缓慢上升趋势,轴承温度呈上升趋势,但变化都不明显,而冲击脉冲值和加速度包络值加速上升,呈不稳定上升、下降来回波动趋势,说明轴承已进入中期磨损。此时,电机后轴承振动频谱与运行初期相比已有明显变化,如图5所示,冲击脉冲值LR/HR最高也已升到55/44,加速度包络gE值最高已升到50。

  为了确定故障部位,对轴承故障频率进行计算。滚动轴承特征频率一般包括内圈通过频率 ( Fi)、外圈通过频率 ( Fo)、保持架频率 ( Fc)、滚动体通过频率 ( Fb),其计算式分别为:

  式中, f 为滚动轴承内圈回转频率,Hz; d 为滚动体直径,mm; D 为轴承节径,mm; Z 为滚动体个数; α 为压力角。

  与频谱图对照,在振动频谱图中并没有出现轴承故障频率,但在冲击脉冲频谱图中存在89、109、107Hz频率,它们分别与轴承故障频率外圈通过频率 ( Fo)、内圈通过频率 ( Fi)、滚动体通过频率 ( Fb)相对应,表明轴承内外圈及滚动体存在缺陷。

  2012年8月23日下午,对油浆泵P201/2电机非轴伸端轴承进行检查,发现轴承内、外圈滚道有条纹状损伤(如图6所示),局部触摸有凹凸感。造成该损伤的原因有两种:微振动和电蚀或放电。

  电蚀是指电流在旋转中的轴承的滚道轮和滚动体的接触部分流动时,通过薄薄的润滑油膜产生火花,从而导致接触表面因发生局部熔化而变得凹凸不平。电蚀程度较大时,会引起表面剥落或促使旋转表面的硬度降低而加快磨损进度。产生电蚀的原因是内外圈间存在电位差。电蚀较严重时,在轴承内外圈滚道和滚柱表面可能会产生条纹状电蚀。

  微振动是指两个接触面间相对地反复微小滑动,主要发生在滚道面与滚动体的接触部分上,微振动的结果是产生微振磨损。产生微振动的原因有:润滑不良,小振幅摇摆运动,过盈量不足。

  为了查明轴承故障原因,首先对电机进行绝缘检测。绝缘试验146ms时,发生单相接地故障,C相电压降为零,A、B相相电压升至线ms时,电机A、B相绝缘击穿,发生三相对称接地短路,母线V左右。事后检查发现,电机三相对地绝缘电阻为零,电机引线绝缘状况良好,电机线圈内有焦味,电机引线、接线盒内有焦黑碳粉,接线盒边缘及固定引线 对地放电点图

  该泵为双支撑单级双吸泵,本身具有平衡轴向力的功能。但是,油浆含催化剂,泵体及密封环长期被冲刷,先是后轴承侧口环间隙变大,轴向力冲向泵后轴承,随着冲刷力越来越大,叶轮前口环间隙也变大,最终导致两侧口环间隙越来越大,此时转子受到额外的交变轴向力作用。轴向力一部分由泵后轴承背靠背安装的角接触球轴承7318承受,当轴承承载力小于轴向力时,转子向轴自由端移动,轴向力通过联轴节传到电机,最终导致泵密封泄漏、电机轴承磨损。

  可靠的电机监测和维护可有效降低电机的故障率。振动监测虽然不是电机监测的最好方法,但是与其它监测方法配合使用,运用得当,可以为故障诊断打开突破口。对于深沟球轴承,利用冲击脉冲值和加速度包络gE值进行综合监测,判断轴承早中期故障状态是有效的。结合频谱分析,可对轴承中后期故障进行诊断,对故障部位进行确定。但是需要注意的是,对于不同的轴承类型,利用冲击脉冲值和加速度包络gE值综合监测、判断轴承故障状态,判别标准是有区别(与轴承游隙、轴承结构形式等有关)的。

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