王健偉，王彥江，王長(zhǎng)青，陶義
（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司設(shè)備檢修公司）

主要內(nèi)容：潤(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在凝結(jié)水泵維護(hù)中的應(yīng)用，提高了軸承運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確性，將凝結(jié)水泵軸承運(yùn)行周期由10 個(gè)月延長(zhǎng)到36 個(gè)月，且在檢修中做到了預(yù)知性維修和精準(zhǔn)性維修，為設(shè)備安全運(yùn)行提供可靠保障。
關(guān)鍵詞：預(yù)知性維修；潤(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)；精準(zhǔn)性維修
0　引言
在軸承運(yùn)行中起潤(rùn)滑作用的是滾道和滾動(dòng)體之間一層微米級(jí)的薄油膜，因此評(píng)價(jià)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，引入膜厚比判定油膜是否能隔開(kāi)滾動(dòng)體和滾道。膜厚比一般使用最小油膜厚度和接觸表面綜合粗糙度的比值。在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，潤(rùn)滑不良是指軸承接觸副之間的油膜厚度不足以分開(kāi)滾動(dòng)體和滾道表面微觀凸點(diǎn)，這些不同部件表面的微觀凸點(diǎn)穿通油膜互相接觸發(fā)生碰磨，并引發(fā)軸承異常振動(dòng)和噪聲的情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)凝結(jié)水泵振動(dòng)加速度和包絡(luò)值變化，可以更早發(fā)現(xiàn)軸承潤(rùn)滑是否處于不良狀態(tài)。
1　凝結(jié)水泵運(yùn)行參數(shù)及測(cè)點(diǎn)參數(shù)
1.1 凝結(jié)水泵主要運(yùn)行參數(shù)
凝結(jié)水泵主要運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 凝結(jié)水泵主要運(yùn)行參數(shù)

1.2 滾動(dòng)軸承故障頻率
滾動(dòng)軸承故障頻率見(jiàn)表2。

表2 滾動(dòng)軸承故障頻率 Hz

1.3 測(cè)點(diǎn)設(shè)置
加速度為0～5000 Hz 有效值，采集線數(shù)3200 線；加速度為0～10 000 Hz 有效值，采集線數(shù)6400 線；包絡(luò)為0～10 000 Hz有效值，采集線數(shù)6400 線；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)加速度＜12 mm/s²，振動(dòng)速度＜2.1 mm/s，包絡(luò)＜10 gIE。
2　故障分析及處理措施
2.1 凝結(jié)水泵振動(dòng)趨勢(shì)分析
每周巡檢BH550 采集數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖（圖1）可見(jiàn)凝結(jié)水泵聯(lián)軸器端水平振動(dòng)加速度值從2018 年12 月19 日（10.74 mm/s²）至2019 年3 月18 日（21.87 mm/s²）呈逐步上升趨勢(shì)，達(dá)到正常運(yùn)行值的2 倍左右。
2.2 凝結(jié)水泵速度頻譜圖分析
包絡(luò)頻譜圖（圖2）中故障沖擊頻率峰值與滾動(dòng)軸承零件內(nèi)圈缺陷頻率的1×（148.38 gIE）、2×（298.44 gIE）、4×（596.88 gIE）和7×（892.19 gIE）頻相重合。
2.3 凝結(jié)水泵加速度頻譜圖分析
加速度頻譜圖（圖3）中故障沖擊頻率峰值與滾動(dòng)軸承零件內(nèi)圈缺陷頻率的1×（148.44 Hz）、2×（298.44 Hz）、4×（596.88 Hz）和7×（892.19 Hz）倍頻相重合。且在高頻區(qū)的3000～5000 Hz 和7000～9000 Hz 均出現(xiàn)大量隨機(jī)高頻并伴有“白底噪”抬升現(xiàn)象。
2.4 綜合分析
凝結(jié)水泵使用脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑，長(zhǎng)期運(yùn)行后軸承磨損鐵屑混入潤(rùn)滑脂內(nèi)使?jié)櫥冑|(zhì)，變質(zhì)的潤(rùn)滑脂油膜無(wú)法達(dá)到凝結(jié)水泵運(yùn)行需要的膜厚比，出現(xiàn)潤(rùn)滑不良現(xiàn)象。潤(rùn)滑不良引起隨機(jī)激勵(lì)強(qiáng)迫振動(dòng)，主要激勵(lì)源是大量無(wú)序隨機(jī)的凸點(diǎn)碰擦，在摩擦副上表現(xiàn)為無(wú)序碰擦形成的隨機(jī)激勵(lì)頻率。金屬微凸體的振動(dòng)激勵(lì)作用是寬頻的“白噪聲”激勵(lì)，在頻譜圖上表現(xiàn)為“白噪聲”。金屬微凸體振動(dòng)激勵(lì)的隨機(jī)高頻帶極寬，往往會(huì)引發(fā)接觸副固有頻率共振，在頻譜圖上表現(xiàn)為軸承零件的故障頻率或其倍頻。

圖1 凝結(jié)水泵振動(dòng)趨勢(shì)

圖2 凝結(jié)水泵包絡(luò)頻譜

圖3 凝結(jié)水泵加速度頻譜

當(dāng)發(fā)生軸承潤(rùn)滑副金屬微凸體的振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，部分凸點(diǎn)劃破油膜相互接觸，此時(shí)的載荷量由油膜和接觸金屬微凸體共同承擔(dān)。在振動(dòng)加速度和包絡(luò)頻譜上表現(xiàn)為高頻區(qū)域的“白噪聲”，且“白噪聲”所處高頻區(qū)越高，表明屬微凸體的振動(dòng)激勵(lì)故障越早期，軸承故障處于或第二階段。傳統(tǒng)診斷手段表現(xiàn)為溫度正常但噪聲和振動(dòng)加速度總量略增大，振動(dòng)速度總量較小。日常巡檢振動(dòng)速度采集區(qū)域一般集中在2000 Hz 以下，當(dāng)振動(dòng)速度值有響應(yīng)時(shí)，表明微凸體的振動(dòng)激勵(lì)故障已經(jīng)集中到2000 Hz 以下，即在頻譜圖上表現(xiàn)為軸承故障頻率尖峰值占優(yōu)勢(shì)。低頻區(qū)“白噪聲”顯著提高，說(shuō)明軸承故障已經(jīng)處于必須檢修更換的第三或第四階段，傳統(tǒng)診斷手段表現(xiàn)為溫度明顯升高且可以聽(tīng)到噪聲，振動(dòng)加速度總量略大增或已經(jīng)減小，振動(dòng)速度總量明顯增加。
2.5 處理措施
更換軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑脂。凝結(jié)水泵過(guò)濾網(wǎng)檢修前后對(duì)比見(jiàn)圖4。
3　檢修后驗(yàn)證
3.1 速度頻譜圖驗(yàn)證
檢修后，由凝結(jié)水泵速度頻譜圖（圖5）可以看出軸承內(nèi)圈沖擊頻率峰值均有降低。檢修前高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)的隨機(jī)寬帶能量譜和少量離散頻率分量“白噪聲”抬升現(xiàn)象均大幅降低，2000～5000 Hz 降幅明顯。
3.2 加速度頻譜圖驗(yàn)證
檢修后，由凝結(jié)水泵加速度頻譜圖（圖6）可以看出軸承內(nèi)圈故障頻率峰值均有降低。檢修前，高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)的隨機(jī)寬帶能量譜和少量離散頻率分量“白噪聲”抬升現(xiàn)象均大幅降低，3000～9000 Hz 降幅明顯。
4　結(jié)語(yǔ)
軸承潤(rùn)滑不良是機(jī)泵常見(jiàn)故障之一。凝結(jié)水泵以往采用人工巡檢采集振動(dòng)速度和溫度的監(jiān)測(cè)方式，當(dāng)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)速度和溫度出現(xiàn)上升時(shí)，軸承故障已進(jìn)入第三或第四階段運(yùn)行，必須停機(jī)檢修更換，這將大大縮短滾動(dòng)軸承壽命。通過(guò)潤(rùn)換狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用，采集振動(dòng)加速度和包絡(luò)的監(jiān)測(cè)手段，在軸承故障處于第二階段時(shí)就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障原因，推進(jìn)了復(fù)雜工況下的預(yù)知性維修和精準(zhǔn)性維修，減少事故給設(shè)備和裝置造成的損害和損失。在設(shè)備維修上實(shí)現(xiàn)MTBR（平均修復(fù)時(shí)間）和MTBF（平均時(shí)間）的雙降，在維護(hù)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備平穩(wěn)長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行。

圖4 凝結(jié)水泵過(guò)濾網(wǎng)檢修前后

圖5 凝結(jié)水泵包絡(luò)頻譜比較

圖6 凝結(jié)水泵加速度頻譜比較

（來(lái)源：超級(jí)石化）