XXXX版滚动轴承故障诊断案例-2-2003

滚动轴承故障诊断案例-2实例1宣化钢铁公司高速线材轧机26架实例2宣化钢铁公司高速线材轧机20架实例3唐山钢铁公司高速线材轧机的增速箱实例4安阳钢铁公司高速线材轧制线上吐丝机图1高线轧机的传动机构示意图滚动轴承故障诊断案例-2例12005年1月31日，宣化钢铁公司高速线材轧机的26架出现振动异常。图1为高线轧机的传动机构示意图。1）频谱分析图:图226架轧机振动频谱图2）数据分析：表1数据分析表（测量转速1100rpm；推导转速1078.2rpm）序号故障特征频率（Hz）误差振幅(m/S2)特征描述测量值计算值绝对相对158.59458.594003.245锥箱I轴转频2117.188117.188001.508锥箱I轴转频二倍频3180.664175.7824.8822.8%2.458锥箱I轴转频的三倍频4239.258234.3764.8822.1%0.908锥箱I轴转频的四倍频3)趋势分析:从趋势图上可以看到振动是在1月29日开始上升的，说明故障发展很快。05010015020025030026#趋势图26#趋势图图326架通频振动有效值趋势图4）特征频率趋势分析从图4中可以看到，Ⅰ轴转频(58.59Hz)及2倍频(117.19Hz)的振幅也是在1月29日开始上升。02468101214161858.5961.04117.19175.78178.22603.03605.47图426架特征频率趋势图5）当时的诊断结论与处理建议1．时域信号特征a）26#架精轧机在1月29日柱状图（棒图a、b、c，这里未给出）峰值开始报警，30日报警值达255；b）29日时域信号发生严重畸变，30日时域信号完全紊乱；c）时域趋势图从27日的22.6m/s2急剧上升到30日的245m/s2（图7-12），突变了10倍左右。2．频域信号特征：a）出现26#架精轧机锥箱I轴的转动频率（同时也是该轴轴承内圈旋转频率）及大量谐波，达5000Hz以上，这是典型的部件松动特征。b）58.59Hz的振幅已经超过10m/s2；（图7-11)3．该齿轮箱可能存在两种故障隐患：a）I轴轴承损坏（可能性较大）;b）26架底座刚度弱（有松动、裂纹等），有被外力所激起的振动。实际情况厂方接到报告后，立即组织检修。开箱后发现1轴MRC—7126KRD4S轴承损坏。图5破裂的1轴轴承（注：这个诊断报告中将锥箱I轴的转动频率及大量谐波解释成典型的部件松动特征，实际是因为轴承破损，造成I轴定心失效所致）例22005年1月5日，宣化钢铁公司高速线材轧机的20架出现振动异常。图7－10为高线轧机的传动机构示意图。查20架的频谱变化过程，见图1、图2、图3。图112月28日谱图锥箱I轴转频58Hz幅值为0.447m/s2图21月2日频谱图（锥箱Ⅰ轴转动频率58Hz的振幅为2.502m/s2图31月4日频谱图（锥箱Ⅰ轴转动频率58Hz的振幅为3.664m/s2数据分析表1数据分析表（测量转速1088rpm；推导转速1078.2rpm）从2004年12月28日的频谱图到2005年1月4日的频谱图，可以看到轴转频的振幅上升了7倍，而且频域图形中出现很多谐波并向上漂起，时域图形越来越混乱，呈很强的非对称形态。由此可以判断20＃架锥箱Ⅰ轴轴承出现故障．建议：及时更换20#锥箱I轴轴承，以免发生故障。序号故障信号频率(Hz)计算特征频率(Hz)振幅绝对误差（Hz）相对误差%可信度%故障部位及性质分析158.59459.132.50259.13-58.593=0.5370.537/59.13=0.91%100锥箱I轴转频2117.188118.262.504118.26-117.188=1.0721.072/118.26=0.91%100锥箱I轴转频的2倍频20#轧机拆检结果图4图5图6例32005年12月15日，唐山钢铁公司高速线材轧机的增速箱振动异常升高的故障诊断。根据系统的时域指标监测，在12月14日发现精轧机增速箱南侧时域指标连续呈黄色警报，到12月15日时域指标报警值大于150变为红色，引起技术人员的关注，因此进一步对该设备进行频谱分析。图1高线精轧机齿轮箱传动链图频谱图分析图2增速箱12月15日时域振动波形在图2增速箱时域振动波形图中可以明显看到高频冲击现象，并且相对0位线偏向上方。0位线图3增速箱12月15日频谱图时域信号有明显下延结构是冲击类振动的表现，频域含有410HZ成份，并伴随有高阶倍频成份。诊断结论1、经过初步分析该振动成份并非轴与齿轮的故障特征频率（轴转动频率小于30HZ，齿轮啮合频率大于2000HZ）；2、由于轴承参数不全，无法计算精确的故障特征频率，根据估计值计算有轴承故障可能。在随后的紧急检修中，开箱发现输出高速轴联轴节端滚动轴承内圈断裂。图4轴承内圈断裂图7－26吐丝机传动简图例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1是吐丝机传动简图。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：1、时域指标趋势分析(1)Φ6.5钢吐丝机a35测点峰值趋势图由图2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（50m/s²）开始有所上升，到4月25日达到85m/s²，此后到5月6日已达到260m/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200m/s²以上）。01002003004002月1日2月15日2月19日3月7日3月11日3月28日4月13日4月17日5月6日5月10日5月26日6月7日6月27日吐丝机水平测点峰值趋势日期峰值a35图2峰值指标趋势图(2)轧Φ6.5钢吐丝机a35水平测点峰值系数趋势图由图3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。0.0002.0004.0006.0008.00010.00012.0002月1日2月4日2月17日2月20日3月7日3月10日3月26日3月29日4月13日4月16日4月25日5月7日5月10日5月25日6月5日6月8日6月27日数值日期吐丝机水平测点峰值系数趋势a35图3峰值系数趋势图(3)轧Φ6.5钢吐丝机a35测点峭度指标趋势图由图4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。0510152025数值日期吐丝机水平测点峭度趋势a35图4峭度指标趋势图2频域指标趋势分析案例轧Φ6.5钢吐丝机II轴轴频幅值趋势图由图1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。051015202530352月1日2月4日2月17日2月20日3月7日3月10日3月26日3月29日4月13日4月16日4月25日5月7日5月10日5月25日6月5日6月8日6月27日幅值日期轧6.5mm钢吐丝机II轴轴频幅值趋势a35图1II轴轴频幅值趋势图3、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2(a)吐丝机06年3月9日19：00时域波形图图3(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3轧φ6.5钢时转速：1071r/min）吐丝机a35测点谱图数据)图3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。序号故障信号频率(Hz)计算特征频率(Hz)振幅绝对误差（Hz）相对误差%可信度%故障部位及性质分析129.29730.6650.1511.3684.4690II轴转动频率258.59461.330.9482.7364.46902×II轴转动频率392.77391.9950.630.7780.851003×II轴转动频率4151.367153.3251.1791.9581.281005×II轴转动频率5205.078214.6551.9169.5774.46907×II轴转动频率(2)．a35测点峰值明显上升时的时域波形及频谱图(轧Φ6.5钢)图4(a)吐丝机06年4月25日4：00时域波形图图5(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5轧φ6.5钢时转速：1052r/min）吐丝机a35测点谱图数据)图5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。序号故障信号频率(Hz)计算特征频率(Hz)振幅绝对误差（Hz）相对误差%可信度%故障部位及性质分析129.29730.1210.3860.8242.73100II轴转动频率258.59460.2421.0261.6482.731002×II轴转动频率387.89190.3630.6392.4722.731003×II轴转动频率4151.367150.6050.9480.7625.06905×II轴转动频率5205.078210.8472.2265.7692.731007×II轴转动频率(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)图6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6轧φ6.5钢时转速：1063r/min）吐丝机a35测点谱图数据)图6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。这个时间距轴承破碎还有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。序号故障信号频率(Hz)计算特征频率(Hz)振幅绝对误差（Hz）相对误差%可信度%故障部位及性质分析129.29730.4369.6591.1393.74100II轴转动频率258.59460.8723.5212.2783.741002×II轴转动频率387.89191.3082.7733.4173.741003×II轴转动频率(4)．吐丝机轴承碎裂当天的时域