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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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振動監測發現電機滾動軸承潤滑不良故障

2013-07-12

王俊洪
（馬鋼華陽設備診斷工程有限公司）
　　摘　要：通過振動監測發現了某電機滾動軸承潤滑不良故障，加油后軸承運轉狀況明顯好轉。文中給出了一個脂潤滑電機滾動軸承潤滑不良時的振動特點，對于脂潤滑電機滾動軸承的潤滑狀態分析有參考價值。
　　關鍵詞：滾動軸承；潤滑不良；精確性監測；事前維修
　　1　案例分析
　　在實踐中有許多滾動軸承不能達到其預期壽命，其中有相當部分是由于不正確的潤滑引起的，缺油是一個重要原因。
　　某軋鋼生產線一直流電機，其驅動端和非驅動端滾動軸承均采用油脂潤滑。2006年9月份，軋鋼生產線進行了5～6天的檢修，該電機未做任何處理。在檢修后恢復生產時，測試發現電機前驅動端和非驅動端滾動軸承6個測點的振動速度值（2～1000Hz）基本正常，都小于1mm/s（測試時電機轉速713rpm），但是電機驅動端軸承振動加速度較大，特別是垂直方向振動加速度有效值（2～5000Hz）達到44.46m/s2，圖1為電機驅動端軸承垂直方向的振動加速度頻譜。而根據長期監測數據，正常情況下該電機驅動端軸承的振動加速度有效值應在10m/s2左右。
　　由圖1可知，在2500～5000Hz頻段有大量無規律的譜線。根據監測經驗，軸承有缺陷一般會在2000Hz～5000Hz（或更高）范圍內出現這種譜線，因軸承的型式、轉速和負荷不同，中心譜線的位置可能有區別。
圖1　加油前電機驅動端軸承振動加速度頻譜
　　根據經驗，出現這種譜線的常見原因有：（1）軸承滾道或滾動體存在早期缺陷。通過這個頻段的包絡解調分析可以發現軸承的這些缺陷。本例中包絡解調分析并沒有發現軸承滾道或滾動體的缺陷。（2）軸承潤滑效果下降時，該頻段的譜線幅值也會顯著上升。如果不及時加油，就可能很快造成軸承磨損和早期剝落，導致溫度升高、振動增大和軸承過早失效。
　　根據以上分析，建議立即加油。加油幾十分鐘后，再次進行了測量，圖2為加油后電機驅動端軸承垂直方向的振動加速度頻譜，可見2500～5000Hz頻段的譜線幅值大幅度下降。加油后電機驅動端軸承垂直方向的振動加速度有效值（2～5000Hz）為5.73m/s2，效果非常顯著。
 
圖2　加油后電機驅動端軸承振動加速度頻譜
　　圖3為同一座標刻度下加油前后的振動加速度圖譜變化情況。在后來幾個月的監測中，電機驅動端軸承的振動加速度有效值基本上穩定在10m/s2左右。
圖3　加油前后電機驅動端軸承振動加速度頻譜對比
　　2　體會
　　本例說明：（1）脂潤滑的電機軸承過大的振動加速度值是不正常現象，一般預示著潤滑不良或者軸承存在早期或中期缺陷，應引起注意。（2）滾動軸承潤滑狀態對振動加速度值影響巨大，對2000～5000Hz頻段加速度頻譜影響巨大。（3）振動監測在某些情況下可以發現電機軸承的潤滑不良現象，如果長期積累經驗，可以實現軸承的按狀態加油。振動監測對于軸承再潤滑和延長電機壽命有積極作用。（4）振動監測應作為電機軸承潤滑管理程序中的一個重要環節。
　　機械設備故障的出現和發展具有潛在性和漸發性的特點。因此可以利用更精確的監測方法發現設備更早期的缺陷和故障，把設備缺陷和故障消滅在萌芽階段。當前，隨著振動數據采集器在生產一線的普及，為實現設備的精確性監測創造了條件。以往在車間一線多利用簡單的振動儀測試振幅，這種方法雖然可以把握設備的運行趨勢，但是設備出現了什么缺陷比較難于判斷，特別是有些早期缺陷對振幅影響不大。通過設備的精確性監測（即振動監測的參數更加豐富，如幅值、波形、各種頻譜、無量綱參數等都監測），對設備早期缺陷的認識更加明確，發現早期缺陷的時間更加提前，在這種情況下，可以在設備早期缺陷出現時，立即采取針對性的維護策略，以護代修，實現設備的事前維修或零故障運行。