滚动轴承故障诊断技术在电机上的应用

张国栋，李凤春

（凌源钢铁集团有限责任公司，辽宁 朝阳 122504）

滚动轴承故障诊断技术在电机上的应用

张国栋，李凤春

（凌源钢铁集团有限责任公司，辽宁 朝阳 122504）

凌源钢铁集团有限责任公司特钢厂小棒作业区9#轧机电机在运行中出现异常声音。为确定故障原因，应用CSI2130机械状态分析仪进行设备故障诊断，根据频谱判断出设备出现异常声音的原因。

电机；轴承；频谱

在钢铁企业风机、水泵、轧机等旋转设备较多，在运转过程中旋转设备的多发故障就是轴承故障。如果能够及时预知轴承故障，可以避免非计划停机的发生。本文简要分析滚动轴承故障。

1 滚动轴承故障机理

滚动轴承是电机的主要部件之一，轴承出现异常，直接影响设备的正常运转。按照轴承损伤部位分类，轴承故障可分为内圈故障、外圈故障、滚动体故障及保持架故障。

在轴承运转过程中，当轴承出现缺陷时，会形成激振力，轴承的不同部位出现缺陷时，轴承产生的激振力会呈现不同的频率特征，称之为轴承故障特征频率，轴承故障特征频率是轴承故障诊断的依据，轴承的特征故障频率理论计算公式如下：

轴承内圈故障特征频率：

轴承外圈故障特征频率：

滚动体故障特征频率：

保持架特征频率：

式中：Z——滚动体个数；

fr——转频，Hz；

D——轴承节径，mm；

d——滚动体直径，mm；

α——接触角。

2 设备状况介绍

9#轧机是特钢厂小棒生产线中轧区域的主要设备， 9#轧机电机采用6极交流异步变频电机，电机型号为：YBFJ560-6/1000KW，电动机非轴伸端轴承型号为6232，电动机轴伸端轴承型号为NU232。6332滚动体数目Z为12个，轴承节径D为177.16mm，滚动体直径d为25mm，接触角α为0度；NU232滚动体数目Z为18个，轴承节径D为225mm，滚动体直径d为30mm，接触角α为0度；9#轧机为中轧区域轧机，轧机为470轧机。

3 设备诊断技术应用

2016年11月初，使用CSI2130机械状态分析仪按计划对小棒机组的粗轧、中轧设备进行振动测量、分析。发现9#轧机电机振动频谱出现异常。振动频谱如图1、2所示。

测量时设备转速1110r/min（fr18.51Hz），根据轴承信息，轴承各部件故障频率见表1。

表1

频谱图中出现5.15fr倍频率及其谐波，此频率与理论计算的6232的轴承故障频率基本一致。因轴承外圈故障频率已经出现了谐波，所以判定电机非轴伸端轴承6232已经出现了异常，因总振动值不是很大，建议在定修期间检查、更换电机非轴伸端轴承。在频谱中没有出现轴伸端轴承故障频率，判定轴伸端轴承无异常，可以正常使用。

4 检修情况

图1

图2

图3

2016年11月中旬定修时，更换了电机非轴伸端轴承，更换下的轴承外圈已经出现了点蚀（见图3）。在现场应用设备故障诊断的频谱分析技术，可以准确判断设备异常原因，为检修方式变革，也就是从点检定修向预知维修转变提供技术支持。

[1]盛兆顺，尹琦岭.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.

TH133.33

A

1671-0711（2017）03（上）-0078-02