内部资料,滚动轴承故障诊断案例!

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内部资料,滚动轴承故障诊断案例!

例7-4:

2006年6月27日,安阳钢铁公司高速线材轧制线上的吐丝机Ⅱ轴发生轴承碎裂事故,被迫停产检修。事后检视在线故障诊断监测系统,发现早在4月13日时域峰值指标状态监测已经发出红色警报。图7-26是吐丝机传动简图。

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作为事后调查,欲对所有故障监测指标作一下回顾,以便认识哪些指标对这类故障信息敏感。所以将各项时域监测指标列举分析如下:

一、时域指标趋势分析

(1) Φ6.5钢吐丝机a35测点峰值趋势图

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图7-27峰值趋势图

由图7-27可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机a35测点时域峰值从4月13日(50 m/s²)开始有所上升,到4月25日达到85 m/s²,此后到5月6日已达到260 m/s²以上,并且到吐丝机轴承出现损坏事故前在线系统一直连续出现红色警报(均在200 m/s²以上)。

(2) 轧Φ6.5钢吐丝机a35水平测点峰值系数趋势图

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图7-28峰值系数趋势图

由图7-28可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机a35水平测点峰值系数在4月13日之前维持在5以下,到4月16日达到10,此后到5月25日之间一直维持在6.5以上,轴承在正常状态下的峰值系数为5左右,说明吐丝机在4月13日时已有故障隐患了,到5月25日后吐丝机a35测点峰值系数又降到5以下,说明此时轴承到已经损坏了。

(3) 轧Φ6.5钢吐丝机a35测点峭度指标趋势图

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图7-29峭度指标趋势图

由图7-29可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机a35测点峭度在4月13日之前维持在5以下,到4月16日达到14,此后到5月25日之间一直维持在6.5以上,轴承在正常状态下的峭度为3左右,说明吐丝机在4月13日(9.4)时已有故障隐患了,到5 月25日后吐丝机a35测点峭度又降到5以下,说明此时轴承到已经损坏了。

由以上分析可见,从峰值、峰值系数、峭度三个时域指标都可看出吐丝机轴承在4月13日时已有故障隐患了,在5月初到5月25日是轴承逐渐损坏时期,若在这个时期能够对吐丝机进行必要的检查,就可避免6月27日轴承碎裂事故的发生。

二、频域指标趋势分析

轧Φ6.5钢吐丝机II轴轴频幅值趋势图

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图7-30 II轴轴频幅值趋势图

由图7-30可见,在2~6月份轧Ф6.5钢时,吐丝机II轴转动频率的幅值在4月24日之前维持在0.25m/s2以下,4月24日开始上升,达到0.4m/s2,到5月6日达到9.659m/s2,此后到6月27日之间一直维持在8.5m/s2以上,6月6日最高达到30.82m/s2,说明吐丝机在4月24日(0.4)时已有故障隐患了,到5月6日幅值发生突变,增大了20多倍,说明此时吐丝机轴承已经损坏了。

三、谱图分析

(1).a35测点正常时的时域波形及频谱图(轧Φ6.5钢)

图7-31(a) 吐丝机06年3月9日19:00时域波形图

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图7-31(b) 吐丝机06年3月9日19:00频域波形图

特征频率表1

特征频率表1(图7-31 轧φ6.5钢时转速:1071r/min) 吐丝机 a35测点 谱图数据)

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图7-31显示为吐丝机3月9日19:00的时域和频域波形图,吐丝机

II轴(高速轴)转动频率的振幅为0.151m/s²,并且II轴轴频的2、5、7倍频的振幅较为突出(见特征频率表1),这时II轴已有轻微松动故障了。由于振幅相对很低,不易看出。

(2).a35测点峰值明显上升时的时域波形及频谱图(轧Φ6.5 钢)

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图7-32(a) 吐丝机06年4月25日4:00时域波形图

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图7-32(b) 吐丝机06年4月25日4:00频域波形图

特征频率表2

特征频率表2(图7-32 轧φ6.5钢时转速:1052r/min) 吐丝机 a35测点 谱图数据)

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图7-32显示为吐丝机4月25日4:00的时域和频域波形图,吐丝机II轴(高速轴)转动频率的振幅为0.386m/s²,并且II轴轴频的2、5、7倍频幅值较为突出(见特征频率表2),与3月9日波形图相比,II轴(高速轴)轴转动频率的振幅上升了2倍多,且II轴转动频率的2、5、7倍频幅值也相对上升了,表明吐丝机II轴松动故障在逐渐加重。

(3).a35测点峰值上升非常大时的时域波形及频谱图(轧Φ6.5钢)

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图7-33 吐丝机06年5月6日10:00时域和频域波形图

特征频率表3

特征频率表3(图7-33 轧φ6.5钢时转速:1063r/min) 吐丝机 a35测点 谱图数据)

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图7-33显示为吐丝机5月6日10:00的时域和频域波形图,吐丝机II轴(高速轴)转动频率的振幅为9.659m/s²,并伴有II轴转动频率的2、3倍频振幅较为突出(见特征频率表3),与4月25日波形图相比,II轴(高速轴)轴转动频率振幅上升了20多倍,且II轴转动频率的2、3倍频振幅也相对上升了,表明吐丝机II轴上轴承已经损坏了。

这个时长距轴承破碎还有40多天,而且频谱图上已有极明显的故障征兆。低频段升高20倍,使高频振幅都压下去了。在此期间处理,完全可以避免事故发生。

(4).吐丝机轴承碎裂当天的时域波形及频谱图(轧Φ6.5钢)

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特征频率表4

特征频率表4(图7-34 轧φ6.5钢时转速:1084r/min 吐丝机 a35测点 谱图数据)

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图7-34显示为吐丝机6月27日06:51的时域和频域波形图,吐丝机II轴(高速轴)转动频率幅值为15.201m/s²,比5月9日幅值又有所上升,说明吐丝机II轴轴承已严重损坏,从而导致II轴轴频幅值持续上升。

四、诊断结论

1.根据以上分析,一炼轧厂吐丝机有以下两方面的故障征兆。

(1) 吐丝机II轴在初期(3、4月份)有轻微松动故障征兆,实质是轴承定心劣化。

(2) 吐丝机II轴两端的轴承有损伤。

2.吐丝机II轴有松动的故障特征,是由于在频域图中II轴转频(基频)及其2、5、7倍频幅值在2、3月份较小,到4、5月份都有较大增长,与松动故障很吻合,尤其在轧小规格钢(10mm钢以下)时候更为突出。

3.吐丝机II轴两端的轴承有损伤是由于在时域指标中峰值系数和峭度指标2、3月份都属于正常范围内,到4、5月份上升了几倍甚至十几倍,已远远超出了轴承正常运行的技术状态。

4.吐丝机II轴两端的轴承损坏,表现为轴承在早期(3、4月份)与II轴之间配合间隙大而引起II轴出现松动故障,后期(5、6月份)轴承损坏主要表现为II轴转动频率振幅很高,而其3、5、7倍频幅值不再突出,频谱图与3、4月份明显不同。

5.从在线监测系统的时域和频域两方面都能表明吐丝机II轴上轴承损坏的渐变过程。

综合此事件所获得的经验:当峭度指标异常升高,轴的转动频率振幅也有很大的增加,同时出现转动频率的高阶次谐频。这些条件综合起来,就是滚动轴承故障的判定条件。

附图:轴承(型号10284776)损坏照片如下:

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图7-35、轴承内外圈损坏照片

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图7-36、吐丝机II高速轴

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