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[综合讨论] 超声在轴承故障诊断中的应用

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发表于 2022-4-12 15:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、概述
经过几年的应用,超声可以发现振动测试无法发现的问题。

超声波检测仪工作原理是:利用设备在特定的工作状态下可以产生超声波的特性,采集时忽略现场各种嘈杂的有声信号,而只捕捉超声信号,并通过比较超声信号的大小判断设备运行状态。需要注意的是,设备在各种工作状态下产生的声波,有时是有声信号和超声信号同时存在,有时是只有超声信号(相对而言),因此,可能会有这种情况发生,我们听到的声音很大,但仪器采集到的信号却很弱;有时我们基本上听不到声音,但仪器采集到的信号却很强,这是很正常的。

产生超声波的物理现象:当两个物体之间尤其是金属物体之间产生磨擦或碰撞时,就会产生频域很宽的声波,其中,包括超声波;任何气体、液体在有节流现象发生时,就会产生频域很宽的声波,其中,包括超声波;当有电弧或电火花产生时,就会产生频域很宽的声波,其中,包括超声波。本文重点介绍如何利用超声波准确有效的检测出轴承故障。

二、数据采集
首先要确定超声波检测范围,根据近几年来的经验总结,超声波在滚动轴承上检测效果较为明显,在滑动轴承上检测效果不是很好;在磨煤机上检测效果较差,因为我厂是钢球磨煤机,其本身存在较大的冲击,杂音较大,不能很好的区分这声音是来自轴承本身的,还是来自其他部位的;在送风机、引风机本体上检测效果也较差,因为不论是送风机、引风机,测点本身离轴承较远,并且内部有风流过,不能区分检测到的声音是风在风机内的摩擦碰撞声,还是轴承声音。

其次,需要在软件上根据测试的设备进行针对性的建模,选择采集探头,我厂使用的是能够采集动态和静态数据的探头。

最后,现场采集要注意的问题:

  · 设备确定后,每次检测的位置要固定,并且干净;

  · 如果测试中发现冲击较高,有可能是由于测量过程中手持不稳或其它原因造成的假冲击,需要重新测量,或者在进行分析时要注意区分;

  · 现场测量时发现红灯闪烁或出现上下箭头时要进行微调,我发现,如果声音确实异常,轻微的调整放大比例对RMS值没有影响,如果测试过程中出现了红灯闪烁,说明出现了异常,需要重新测试。

三、诊断分析
主要从两个方面进行分析,一是横向对比分析和纵向对比分析;二是看波形中是否有冲击信号。

1. 横向对比分析

就是将同一类设备,同一部位的超声测试结果进行分析,主要对比RMS值,在设备均匀磨损的情况下,不会产生较为明显的冲击,但RMS值会比同类设备偏大。同时在振动测试中,其振动幅值及速度值不一定很明显,有时候加速度值也反应不是很明显,但超声RMS值会明显偏大。例如,我厂的3B排粉机在振动测试中,其振动幅值、速度值均较小,低于2.8mm/s,但超声RMS值在40左右,同类设备状态良好的轴承其RMS值在20左右。但电机振动较大,检修部门一直怀疑是电机振动问题,在更换3次电机后,振动故障依然无法排除,振动较大,更换排粉机轴承后,振动正常,说明振动故障发生在排粉机轴承上,但振动测试仪没有发现明显的故障,却被超声检测出来了。
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3B排粉机4点超声
2.png
1D排粉机4点超声
3.png
3B排粉机振动通频值

以上图中可以看出3B排粉机4点超声达到40左右,3B排粉机超声仅仅20左右,3B排粉机振动通频值正常,3B排粉机轴承解体后发现了较为严重的故障。

2. 纵向对比

即同一台设备,对比历史测量结果,如果一次比一次变大,说明设备出现了故障,同时如果超声一直偏大,但突然测试降低,也要仔细询问,查明原因,否则就是轴承损坏了。如下图所示,2D排粉机在2018年5月30日测量中,超声从19增加到43,说明已经出现了故障。
4.png
2D排风机4点超声

3. 波形分析

在超声软件的动态图谱中,如发现了不均匀的、高幅度的冲击,也说明轴承出现了故障。如我厂一台润滑油泵的一个轴承损坏,在振动频谱中,低频及解调谱中没有明显的异常,高频中有随机成分,在超声频谱中,RMS值不大,但出现了明显的冲击。
5.png
2机组交流润滑油泵3点高频成分

以上频谱图显示高频存在随机冲击,轴承存在磨损、润滑问题,低频幅值不高,振动正常。
6.png
2机组交流润滑油泵3点超声动态波形

以上超声波形图显示轴承已经出现严重故障,随机冲击较为突出,轴承解体后发现一个轴承完好,另外一个轴承保持架磨损严重。

四、总结
利用好超声检测仪器,能够有效的检测出轴承故障,特别是振动检测无法做出比较准确的判断时,超声检测是一个非常实用的辅助手段,但需要长期的、持之以恒的跟踪监测,不断的进行归纳总结。

(原文注:@方圆(襄阳电厂 王平波)来稿,原文类似杂志投稿,做了删改,隐去了产品型号。)

来源:mirook聊振动微信公众号(ID:mirook)

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