400-616-0808
检测技术
基于多监测信息的油浆泵轴承故障诊断
作者:陈兆虎  来源:《润滑与密封》  更新时间:2014-09-29  点击率:967
    机械系统的油液分析与振动分析是设备故障诊断中两种重要的工况监测技术。轴承是旋转设备的主要零部件之一,据不完全统计,在中海炼化惠州炼化分公司的生产设备中与轴承有关的设备发生的润滑磨损故障占相当大的比例,约为30%左右。因此,及时准确诊断轴承故障,可以大幅度降低设备维修费用,确保设备及装置安全平稳运行,提高企业的经济效益。现阶段,振动监测技术与润滑油铁谱分析技术都被实践证明是行之有效的监测手段,但又各有其特点和局限性,在实际应用中,二者也经常单独使用,但各自只能监测到设备故障的30-40%[12]。据研究,磨损监测信息与振动监测信息具有极强的一致性[3]如果将设备润滑油监测信息、振动信息以及工艺参数等信息融合,取长补短,综合诊断设备故障,可以大幅度提高设备故障预报和诊断的准确率。根据惠州炼化催化装置油浆泵102-P207B轴承发生磨损故障诊断为例,通过灵活运用铁谱磨损信息及振动信息分析,及时发现油浆泵轴承的磨损故障。

1 监测设备

催化装置102单元油浆泵102P207B是中海炼化惠州炼化分公司的关键设备,对全公司正常生产有重要作用。在运转过程中通过定期的振动监测和润滑油铁谱分析,20131118发现油浆泵监测点的振动加速度大、轴承故障因子参数超标结合频谱分析初步确定轴承故障,润滑油铁谱分析发现油中有少量钢质和大量细小铜合金异常磨损颗粒,磨损金属元素Cu含量偏高,直读铁谱DLDS值严重偏高,综合诊断确定泵的轴承保持架、滚珠等摩擦副发生的磨损。据此公司果断停机检修,避免了由于油浆泵轴承故障引起机械密封失效导致油浆泄漏着火的重大安全事故发生,确保装置安全运行。

油浆泵的监测及润滑油采样示意图如图1所示,润滑油为AN46全损耗系统油。由于该装置采用集中润滑方式,润滑油的采样需要严格规范,否则会导致每次采样分析都会出现磨损信息偏高而产生误报。因此,对集中润滑系统,尤其是轴承的磨损诊断,采样方式可采用先使用500ml新油冲洗一遍轴承,第二次再采用500ml新油冲洗轴承,并采用采样瓶盛装第二次油样进行分析。实践分析表明,采用该方法,可正确评价集中润滑系统的磨损故障。

2 振动监测分析

2.1监测方案及监测结果

(1)设备监测模式

由于集中润滑系统各轴承监测点较分散,且点位较多,不便于在线振动监测系统的安装,因此设备采用定点巡检检测,一方面实现设备现场振动数据采集,另一方面可从多方面现场判断设备状态,如轴承座温度、运转过程噪声等。其监测方式配置如图2所示,振动分析系统采用OneproD xpr-300监测系统,实现采集数据的自动分析与判断。

(2)设备技术参数

如表1所示,通过该表信息,可计算出该泵的工作转频以及数采器和分析软件的参数设置。

      1 设备技术参数

Tab 1  Technical parameter of equipment

项目

电机

离心泵

设备型号

YB-450SI-21HW

250ZPY400

轴承型号

6228/NU228

7314B/NU218E

功率(KW)

1250

1095

转速(RPM)

2980

2980

(3) 监测结果

2102P207B油浆泵振动测试数据。

2  各测点振动值

Tab 2  Vibration valves of every monitoring points

     测点号方向

测试类型 

电机

离心泵

1H

2V

2H

2A

3V

3H

4V

4H

4A

振动速度 mm/s

0.87

0.41

1.08

0.49

1.44

2.22

0.95

1.13

1.14

振动加速度 g

1.12

0.92

0.78

0.65

6.70

8.01

8.96

7.09

5.05

轴承故障因子 DEF

2.93

3.05

2.81

2.89

8.73

8.10

8.05

8.75

6.45

2.2监测结果分析

通过对油浆泵振动监测数据分析,对照ISO10816振动监测标准值,从监测的数据结果可看出电机测的振动监测值均很小,属良好范围,排除电机故障可能性。泵的垂直、水平方向振动加速度值均超过5g危险报警值,且对应的轴承故障因子DEF值超也过报警值7g,如单纯的只看泵的振动速度看似振动值低没超标,很具有迷惑性。

根据相应的频谱和时域波形图分析,如故障频谱图3中主要是2512HZ处频率幅值最大,其它高倍频频段较为突出。通过对应点的时域波形图4分析,可以看出该点出现明显的振幅调制现象,再次应证油浆泵轴承发生明显故障。如果该设备长期在这种状况下运行,必然会造成密封和轴承损坏、泵的转子组件的磨损、轴弯曲,该设备急需停机处理。

Fig 3  Frequency spectrum diagram of perpendicular direction for back-end bearing of oil slurry pump

3 润滑油铁谱监测分析

对当次采集的油样开展铁谱磨损分析,分析设备为直读铁谱分析仪APTC/QTD-D01、分析式铁谱分析仪APTC/QTD-D02系统。

通过润滑油铁谱监测分析系统发现油中有少量钢质和大量细小铜合金异常磨损颗粒,如图5所示。磨损金属元素Cu含量偏高,直读铁谱DLDS值严重偏高,说明轴承产生了严重摩擦磨损,很可能是因为载荷过大造成。从润滑油铁谱分析可以看出有很多黄色磨粒,表明轴承铜保持架发生了严重的磨损,据此判断轴承磨损严重,再次印证了振动监测分析油浆泵的轴承存在故障。

4综合诊断结果

根据上述振动监测和油液铁谱磨损分析监测信息综合诊断,可以判断轴承(主要是轴承保持架)磨损严重,如果该设备长期在这种状况下运行,必然会造成机械密封泄漏、泵的转子组件的磨损、轴弯曲等其它故障。建议停机检修。

针对上述诊断分析结论,公司及时将该泵切换,停机检查发现该泵的轴承损坏,保持架几乎全部磨光、滚动体有明显故障,如图6所示,拆解结果与监测诊断结论吻合。如果该油浆泵再继续运行,轴承随时都会散架现象,机械密封紧跟着失效,油浆泵介质高温易燃油浆随时会出现泄漏着火,引发严重的安全事故。

找出了故障原因,及时更换轴承,消除安全隐患,保障设备及装置的安全平稳运行。

5 结束语

轴承故障是一种常见故障。目前,各种监测方法很多,但都有其不足和缺陷,从以上诊断实例可以看出,铁谱磨损分析振动监测信息联合是一种有效的综合诊断手段。虽然振动技术在滚动轴承故障诊断有良好的表现,但铁谱磨损分析技术却能直接获得轴承的磨损信息,这是对振动信号有益的补充;同时,对于轴承尤其是滑动轴承来说,有时振动信号不能全面反映故障信息,这时铁谱磨损分析技术就能显示其优越性。因此,灵活运用振动监测技术与润滑油铁谱磨损分析等多信息的综合诊断,极大地提高轴承故障诊断的准确率。

 

 

参考文献

 

[1]Newell G E. Oil analysis-cost effective machine condition monitoring technique[J]. Industry Lubricant Tribology. 1996, 51(2):119-124.

[2]Mathew H,  Johnson B. Vibration and lube oil analysis in an integrated predictive maintenance program[C]// Proceedings of the 21st Annual Meeting of the Vibration Institute, Australia, 1997:117-124.

[3]冯伟,谢小鹏,刘粲. 基于能量损耗的齿轮磨损与振动相关性建模研究[J]. 振动、测试与诊断,2010,30(4):228-231.

 

本文经《润滑与密封》允许转载,禁止传播或用于商业行为。

总部检测中心
电话:020-32389050 020-32385309 020-82387730
传真:020-32389648
邮箱:gti@gti-oil.com
地址:广州市黄埔区科学城新瑞路2号主楼三楼整层
山东检测中心
电话:400-8086-138
传真:0532-80931738
邮箱:shandong@gti-oil.com
地址:青岛市城阳区长城南路6号首创空港中心4号楼116室
新疆检测中心
电话:0991-3191241
传真:0991-3191241
邮箱:xinjiang@gti-oil.com
地址:乌鲁木齐市河北东路188号
版权所有:广州机械科学研究院有限公司 粤ICP备05044892号
×
×