球磨机小齿轮轴承故障诊断

闫志勇

（中海石油化学股份有限公司，北京 100029）



球磨机小齿轮轴承故障诊断

闫志勇

（中海石油化学股份有限公司，北京 100029）

摘 要：磨机小齿轮西侧轴承内部出现异常声音，经振动检测后诊断为单侧轴承严重损伤。立即停车检修更换损伤的轴承，避免事故进一步恶化后对设备造成更加严重的影响。

关键词：球磨机；轴承；故障；诊断

化工生产属于流程化作业，对过程装备的连续稳定运行要求较高，一旦出现异常情况，则需要对故障部位、性质、严重程度进行准确判断，为进一步采取维护、修理措施提供科学的依据，提高检修的针对性、准确性，最大程度地保证装置运行可控。近年来，化工过程装备的状态监测与故障诊断技术在国内得到了越来越广泛的应用，该项技术可极大提高对各类设备，尤其是动设备运行状态的可控程度，及时、准确发现故障隐患，采取可靠的维修保养措施，防止出现大的意外事件发生。本文列举了一次应用状态检测与故障诊断技术解决设备振动故障的案例。

一、设备基本信息

传动部分示意图如图1所示。

图1　传动部分示意图

磨机主尺寸：φ3.6m×5.4m，周边传动型湿式格子型球磨机。

电机：高压同步电机（16级），功率932.5kW， 6kV，同步转速250r/min，滑动轴承支撑。

小齿轮：转速250r/min，齿数19个，轴承型号FAG 23245（双列球面滚柱轴承）。

大齿圈：转速17.34r/min，齿数274个。

齿轮啮合频率：4750r/min。

二、故障诊断情况

2010年3月22日，维修人员反映3＃球磨机小齿轮西侧轴承近期出现异常声音，要求利用状态检测仪器确认故障性质及严重程度，以便采取相应检修措施。

3＃磨机在2008年3月份时，曾经发现小齿轮东侧轴承内部有一种撞击声，打开轴承上盖发现润滑脂中存在小片的铜粉末，是铜保持架上磨损下来的。当时频谱上在齿轮啮合频率及其谐频峰值旁边出现了大量的小齿轮转速边带（图2）。而轴承gsE谱上出现了2831r/min及其谐频峰值，整体噪声地平有所上升，而经过软件计算，2831r/min与FAG23244轴承的内环故障频率（BPFI）十分接近。

当时鉴于开盖检查轴承时并未发现严重的轴衬损伤现象，仅有一些从铜保持架上磨下的铜粉末，而铜硬度较小，对轴承内外圈及滚动体短期内不会造成明显的磨损。虽然问题并不严重，仍可监护下继续运行，但还是采取了将轴承内部润滑脂及金属粉末进行仔细清洗的措施。进行上述处理后，3＃磨机继续开车，但加强了对该轴承的状态监测，并要求车间对其加强润滑，尽量做到少量多次。在这以后的时间里，东侧轴承故障一直没有再继续发展，而稳定在一个振动水平（图3）。

图2　2008年3月东侧轴承振动速度谱

图3　2008年3月东侧轴承振动gsE谱

然而西侧轴承却出现了故障，采集振动数据后发现，原坚持带病运行的东侧轴承故障并未有明显发展，而西侧轴承速度谱上却出现了明显的2153r/min及其谐频峰值，而齿轮啮合频率4750r/min仅勉强可以看到，如图4所示。而gsE谱中，也是2153r/min及其谐频峰值占绝对优势，如图5所示。经过计算2153r/min 与FAG23244轴承的外环故障频率（BPFO）一致。而当时检测到的gsE值已经达到了8gsE，而根据经验，正常的轴承gsE值一般不超过2gsE，即使是单纯的润滑不良、本体振动过大时，这个参数也不超3gsE，而目前该轴承gsE值已经严重超标。

图4　西侧轴承振动速度谱

图5　西侧轴承振动gsE谱

经过与历史数据对比，发现无论是速度有效值、gsE值，还是速度谱、gsE谱上的异常频率幅值，均有大幅度上升，如图6所示，已大大超出了正常的波动范围。而东侧轴承gsE谱却没有变换，只是在速度谱上有所体现。这说明，东侧轴承故障并未发展，而是由于西侧轴承出现严重轴承故障，对东侧轴承的振动有一定影响。

图6　西侧轴承振动速度变化趋势图

三、处理结果

鉴于轴承损伤已经到了无法忍受的程度，如不立即停车更换，将可能造成更加严重的轴承散架故障，并影响到小齿轮及联轴器的运行安全。因此，决定立即通知工艺车间安排停车，重点对西侧轴承进行更换，并同时利用此次机会检查一下一直带病运行的东侧轴承，若仍有铜粉末，可对其进行清洗置换。

停车以后，发现西侧轴承外滚道出现了一片大约150mm长、50mm宽、1mm深的剥落，如图7所示。并且滚柱也有不同程度的损伤，而东侧轴承内部却没有任何明显损伤痕迹，证实了前面的诊断结论。于是立即对西侧轴承进行了更换，未对东侧轴承进行处理。

图7　西侧轴承拆开后的外滚道损伤图

四、结语

应用状态监测与故障诊断技术，准确判断球磨机振动原因为小齿轮西侧轴承损坏故障，并果断采取了停机检修的措施。经过拆检验证了诊断结论，及时进行了更换，避免了一次因轴承损坏导致的恶性事故发生，保证了装置的可靠运行。

收稿日期：（2015-12-15）

中图分类号：TP306

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2016）02-0067-02