钢包回转台旋转轴承故障检测

孙永飞

(山西太钢不锈钢股份有限公司 山西太原 030003)

1 前言

某厂连铸机钢包旋转轴承已经连续使用12年，参考国内外该轴承的使用寿命，某厂该轴承正值使用寿命中后期，更换该轴承预计需要连铸机停机7～10天，鉴于旋转轴承偶发性损坏对生产的巨大不利影响，借助振动检测设备对该轴承进行状态监测是必要的，依据振动检测数据对该轴承的使用状态进行评估，在轴承损坏之前将其更换，有效减小轴承偶发性故障对生产造成的损失。

某厂从2016年开始陆续实施对钢包回转台旋转轴承的使用状态进行评估，采用加速度传感器测量轴承在生产期间的振动数据，通过数据储存与采集系统储存和获取数据，对轴承的频谱进行分析，将分析结果与轴承故障时计算的特征频率进行比较，由于该轴承使用环境恶劣，系统能实现对采集的振动信号进行甄别，过滤掉背景噪声，通过轴承振动频谱数据分析评估轴承的使用状态，对轴承日常的点检和维护提供可以借鉴的经验。

2 钢包回转台及轴承结构

钢包回转台最大负载为两个标称容量180吨钢水包，钢水包和钢水最大重量约300吨，每个钢水包装满钢水后，由天车将钢包吊运至钢包回转台接钢位，通过钢包回转台的旋转将钢水包旋转至浇铸位。

表1 钢包回转台与旋转轴承主要结构

图1 钢包回转台结构

3 系统结构与测量原理

3.1系统结构

系统拓扑结构如图2所示，在旋转轴承内圈固定架上安装(粘接)四个加速度传感器，安装位置为浇铸位、接钢位、东侧、西侧，四个传感器呈90°配置；在大包旋转减速机处安装速度传感器，用于检测轴承旋转速度、旋转时间等参数；传感器数据存于系统电控柜PCB的SD卡中，定期读取SD卡数据，借助软件分析工具，对数据进行汇总、分析。

图2 系统拓扑结构图1传感器；2-旋转轴承；3-驱动单元； 4-数据采集单元；5-数据存储单元；6-分析系统

3.2轴承失效与测量原理

钢包旋转轴承是一种低速重载的滚动轴承，它是一种同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩的大型轴承，某厂钢包回转台旋转轴承是四排圆柱辊子组合轴承形式，轴承结构带有安装孔，密封装置和润滑孔等。该种类型轴承的主要失效形式滚动体和座圈(内、外圈)滚道表面产生疲劳点蚀或疲劳脱落[1]。

图3 轴承结构与轴承故障测量原理

轴承的振动诊断是发现和预测轴承故障最实用和最有效的方法之一，振动对常见的轴承故障很敏感，轴承状态正常时，滚动体运动产生的振动频率曲线为平滑的，从频谱上无显著异常曲线，当轴承内外圈或滚动体元件出现损坏后，会出现冲击振动信号或其它振动变化信号，轴承旋转时，损坏部位的振动会比正常部位大，加速度传感器获取振动数据，频谱分析结果会显示振动曲线异常，通过监测轴承的冲击振动信号可以对轴承的工作状态做出判断。

4 测量结果与结论

2017年7月-11月，某厂对3#连铸机的大包旋转轴承(已使用12年)进行测量，结果如下：

1)轴承各个测量点的频谱没有较大波动，P3(钢包回转台接钢位)较其余位置频谱较为波动大；

2)从P2和P3频谱分析得出：轴承内外圈存在微小缺陷，然后这个缺陷信号又时有时无，结合现场对轴承使用听音棒检查判断，该缺陷信号不足以判断轴承内外圈出现缺陷，需要更多检测数据进行分析；

3)在所有测量点的测量数据中，特定速度下各点频谱差别很大，特别是在回转速度在0.8～1.1之间时，这种情况可能是测量开始时间太早(在加速阶段)或太晚(在减速阶段)，第三种可能性是旋转台的旋转速度不稳定；

4)在大包回转台平均旋转速度在1到

1.1rpm时，两次测量间能看到频谱变化很大，认为由于速度变化引起的振动变化，不能代表轴承故障。

5)总体看，某厂钢包回转台旋转轴承使用状态正常，未见异常征兆。