炼铁厂出铁场除尘风机轴承故障诊断
炼铁厂出铁场除尘风机轴承故障诊断 炼铁厂出铁场除尘风机轴承故障诊断
张国栋，李凤春
（凌源钢铁集团有限责任公司,辽宁 朝阳 122500）
摘要：炼铁厂出铁场除尘风机振动出现异常，经振动检测后诊断为风机轴承故障。停机检修更换轴承后，避免了故障进一步劣化对设备造成更严重的影响。
关键词：除尘风机； 轴承； 频谱
1 设备基本信息
炼铁厂出铁场除尘风机为双吸、双支撑型式离心鼓风机，风机型号为C5-2*51NO-26F。风机轴承为球面滚子轴承，轴承型号22340。电机型号为YKK710-8/1400kW，电机为滑动轴承。联轴器是弹性柱销联轴器。转速控制采用变频调速。设备简图如下（图1）。
图1
2 故障诊断
因出铁场除尘风机采用变频调速，所以根据测量频谱确定振动测量时的风机转速为655r/min（fr=10.92Hz），频谱图如图2。
图2
从图2的频谱图中可以看出，转频振动值及二倍频振动幅值都很小，可以得出风机转子平衡及对中情况良好，同时也可以排除因地脚螺栓紧固问题造成轴承座动刚度降低情况。测量风机振动时风机壳体振动较小，并且转频前侧没有其他分数倍频出现，风机不存在因进风侧布袋透气性差引起旋转失速故障的发生。
从图2中可以看出占据风机振动主导地位的是非整数倍频率及其谐波，而出现非整数倍谐波最有可能出现的故障就是风机滚动轴承故障。所以根据风机风机轴承型号22340查找风机轴承各部件的故障频率，见表1。
表1
为了准确判定是否为轴承故障，需要确定非整数倍频率之间关系（见图3、4、5、6），依据各频率之间关系，可以确定轴承故障的部件；判断故障的轻重缓急。
图3
频谱中存在6.685倍转频（fr）的谐波(见图3)，同时6.685倍转频（fr）有转频边带（见图4）；频谱中还存在9.314倍转频（fr）的谐波（见图5），9.314倍转频也有转频边带（见图6）。这些频率和SKF、FAG的22340轴承故障频率不相关。
图4
图5
图6
根据轴承的特征故障频率理论计算公式:
轴承内圈故障特征频率：
轴承外圈故障特征频率：
这次轴承故障诊断与保持架和滚动体故障无关，省略了保持架和滚动体故障频率计算公式。
根据轴承内、外圈故障特征频率计算公式，可以得出：
频谱中的6.685倍fr+9.314倍fr≈16倍fr，风机轴承的滚动体个数极有可能是16个；在已知滚动体个数，不知道轴承节径D，滚动体直径d和轴承接触角α的情况下，根据滚动轴承频率简易公式有：
轴承外圈故障特征频率
轴承内圈故障特征频率
频谱中6.685倍转频频率与滚动轴承频率简易公式计算得出的轴承外圈特征频率接近，所以确定6.685倍转频频率是轴承外圈故障频率。同理，确定9.314倍转频频率是轴承内圈故障频率。
轴承外圈故障频率幅值较大，谐波明显，所以判定轴承外圈存在点蚀；同时轴承外圈故障频率存在转频边带，判定轴承外圈存在点蚀和轴承盒之间过盈不足。轴承内圈故障频率有谐波存在，同时也有转频边带出现，符合轴承内圈故障特点，判定轴承内圈也存在点蚀。建议近期停机更换风机轴承。
3 检修情况
停机后，发现风机两侧轴承内、外圈滚道出现了剥落（轴承外圈用火切切开没有拍照），如图7所示。风机轴承单列滚动体个数为16个。轴承滚动体、保持架没有明显异常。
图7
4 结语
应用状态监测与故障诊断技术的正向推理原则，排除不可能发生的故障；通过解读滚动轴承故障原理和滚动轴承特征频率计算公式，准确判断出风机振动原因为风机滚动轴承故障部位，并果断地采取了停机检修的措施。通过停机检修也验证了诊断结论，避免了故障进一步恶化，保证了出铁场除尘风机可靠运行。
参考文献：
[1]盛兆顺，尹琦岭主编.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].化学工业出版社.
[2]杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用[M].中国电力出版社.
中图分类号：TF321
文献标识码：A
文章编号：1671-0711（2017）04（上）-0080-02