宋应鹰
（江铜贵溪冶炼厂，江西贵溪　335424）

　　摘　要：应用PMS设备状态巡检系统，综合分析了双吸式离心泵振动异常的原因和故障发展的趋势。为离心泵维修提早做好了充分准备。处理后的离心泵恢复正常运行状态，避免了事故的发生，并节约了大量的人力、物力和维修时间，实现了有计划、有针对性的点检定修。
　　关键词：离心泵；滚动轴承；振动；峭度；特征频率
　　1　设备概况
　　双吸式离心泵在现代工业中的应用十分广泛和重要，贵冶制氧车间循环水系统共有5台大型双吸式离心清水泵，型号分别是3台500S-59B型和2台600S-32型，其结构基本相同。
　　循环水3台500S-59B型离心泵2开1备，其中3#泵已连续运行两年多，今年泵联轴节侧轴承轴承座Z大振动一直维持在35μm，自由端轴承轴承座Z大振动一直维持在15μm。2011年5月11日点检发现，泵轴承座振动有明显增大，联轴节侧轴承、自由端轴承轴承座振动分别达到了50μm和30μm，自由端也出现与往常不同的异常音响。5月13日停泵检修，计划更换两轴承，揭盖吊出泵轴清洗两轴承后检查发现：自由端轴承保持架断裂，联轴节侧轴承未见异常。
　　由于该泵出口阀门无法关严密，检修时不断有大量水从泵体涌出。故当日仅更换自由端轴承，同时对联轴节轴承的润滑脂进行了更新。检修后投入运行，轴承温度及音响正常，但振动仅下降了10μｍ。运行日后联轴节侧轴承、自由端轴承轴承座振动缓慢下降并维持在30-35μm和18-20μm。
　　2　现场测试及诊断分析
　　2011年5月贵冶在制氧等三个单位进行PMS设备状态巡检系统试点，6月制氧PMS系统投入使用。由于3#循环水泵振动虽然较稳定但一直稍大，因此被列入监测。
　　2.1 测试方案
　　循环水泵的结构简单，振动的特征频率也并不复杂，因而振动测试分析方法对水泵来说是非常有效的。使用仪器HY-106C振动分析仪，设备简图及测点图如图1所示。 　　2.2 幅域分析
　　在信号的幅值上进行各种处理，即对信号的时域进行统计分析称为幅域分析。通过连续跟踪监测，结合IS02372振动速度判别标准，该泵3Av、3Hv、3Vv测点一直预警或报警，如图2所示，而同时其他各测点振动值正常，测点3的振动速度超过“C”级振动强度等级7.1mm/s，属于“不满意”状态，说明处于不良的运行状态。 　　进一步看各测点加速度值，如图3所示，3#测点加速度明显较大。再从3Va加速度谱（图4），有明显冲击信号，初步判断3#轴承故障。 　　时域无量纲峭度指标是归一化的4阶中心矩，即对振动幅值进行4次方处理，反映波形的尖峭程度、有无冲击。监测峭度随时间的变化趋势，一般经验认为，滚动轴承正常时，峭度大约为3；轴承出现损伤并发展时，峭度明显增大，甚至可达到几十；故障严重时，峭度再次回落到3附近。蛸度指标对早期的冲击类型故障比较敏感。通过监测，峭度在7月初有明显上升，10日后回落，因此我们确认轴承损伤加剧，如图5所示。 　　2.3 频谱分析
　　通过以上幅域分析，了解了设备目前的工作状态，初步确定了3#轴承故障。但是，幅域分析方法无法定位发生故障的具体位置，进一步对信号进行频谱分析，通过提取故障频率成分，从而确认引发故障的零部件。
　　设备的主要参数：电机转速987r/min=16.45Hz、电机功率315kW、泵轴承型号NSK6316。
　　轴承特征频率如下：
　　转频：16.45Hz：保持架频率：6.3Hz；滚动体频率：34.1Hz；外圈频率：80.8Hz：内圈频率：50.8Hz。
　　当滚动轴承发生损伤类故障时，就要产生低频冲击和振动，产生高频共振波。利用运转轴承中故障的低频冲击所产生的高频分量，激起高频谐振器（传感器）的共振，再对高频共振波进行解调处理，获得—个剔除了低频振动干扰，但富含故障信息的共振解调波。通过对此共振解调波的幅值和频谱的分析，就可以在故障特征频率及其倍频处看到清楚的谱峰，而不含故障冲击的信号却不会在共振解调波的频谱图中出现谱峰，因此很轻易确定故障发生的部位。对3#加速度频谱进行共振解调，如图6所示。 　　图6中6.3Hz对应轴承的保持架特征频率，31.3Hz对应轴承的滚动体特征频率，50.0Hz对应轴承内圈特征频率，考虑到根据轴转速和轴承几何尺寸计算出的故障特征频率与实际解调频谱中的故障特征频率之间，由于谱分析分辨率的原因而存在差异。所以实际诊断时存在一个频率误差。可以断定，该泵联轴节侧轴承内圈、滚动体和保持架存在缺陷，应在密切跟踪监测下尽快安排计划性检修。
　　3　故障隐患处理及维修后运行情况
　　7月27日解体检修，发现此处轴承内滚道出现明显几处凹坑。另部分滚珠和保持架也有轻微损伤。
　　更换此轴承后试泵正常，投入使用后用巡检仪现场采集振动数据，泵3H、3V、3A测点振动值显著下降，运行状况非常好，如图7所示。同时从瀑布图上也可清晰看出，该轴承频谱在检修前后的显著变化，如图8所示。 　　4　结束语
　　此次应用PMS系统对离心泵的滚动轴承进行故障分析，相对以往的用简单测振仪来判断此类故障具有较明显的技术优势，更易实现有效可靠的计划性检修。也希望借此能为该类设备的预知性维修提供一些经验，避免突发性设备事故的发生，保证设备的安全运行。
　　【参考文献】
　　【1】沈庆根,郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社.2006.
　　【2】临英志.设备状态监测与故障诊断技术[M].北京:北京大学出版社.2007.