X版滚动轴承故障诊断案例

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滚动轴承故障诊断案例-2例1　　　2005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: 2）数据分析：　1数据分析表（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 1 58.594 58.594 0 0 3.245 锥箱I轴转频 2 117.188 117.188 0 0 1.508 锥箱I轴转频二倍频 3 180.664 175.782 4.882 2.8% 2.458 锥箱I轴转频的三倍频 4 239.258 234.376 4.882 2.1% 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。 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。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。（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2　　　2005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。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 1 58.594 59.13 2.502 59.13-58.593=0.537 0.537/59.13=0.91% 100 锥箱I轴转频 2 117.188 118.26 2.504 118.26-117.188=1.072 1.072/118.26=0.91% 100 锥箱I轴转频的2倍频20#轧机拆检结果例3　　2005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。　　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。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）。(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。(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。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。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 1 29.297 30.665 0.151 1.368 4.46 90 II轴转动频率 2 58.594 61.33 0.948 2.736 4.46 90 2×II轴转动频率 3 92.773 91.995 0.63 0.778 0.85 100 3×II轴转动频率 4 151.367 153.325 1.179 1.958 1.28 100 5×II轴转动频率 5 205.078 214.655 1.916 9.577 4.46 90 7×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 1 29.297 30.121 0.386 0.824 2.73 100 II轴转动频率 2 58.594 60.242 1.026 1.648 2.73 100 2×II轴转动频率 3 87.891 90.363 0.639 2.472 2.73 100 3×II轴转动频率 4 151.367 150.605 0.948 0.762 5.06 90 5×II轴转动频率 5 205.078 210.847 2.226 5.769 2.73 100 7×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)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 1 29.297 30.436 9.659 1.139 3.74 100 II轴转动频率 2 58.594 60.872 3.521 2.278 3.74 100 2×II轴转动频率 3 87.891 91.308 2.773 3.417 3.74 100 3×II轴转动频率(4)．吐丝机轴承碎裂当天的时域波形及频谱图(轧Φ6.5钢)特征频率表4　特征频率表4（图7轧φ6.5钢时转速：1084r/min吐丝机a35测点　谱图数据) 　　　图7显示为吐丝机6月27日06：51的时域和频域波形图，吐丝机II轴（高速轴）转动频率幅值为15.201m/s²,比5月9日幅值又有所上升，说明吐丝机II轴轴承已严重损坏，从而导致II轴轴频幅值持续上升。 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 1 29.297 31.038 15.201 1.741 5.61 90 II轴转动频率 2 58.594 62.076 7.573 3.482 5.61 90 2×II轴转动频率4、诊断结论 1、根据以上分析，一炼轧厂吐丝机有以下两方面的故障征兆。　(1)吐丝机II轴在初期（3、4月份）有轻微松动故障征兆，实质是轴承定心劣化。　(2)吐丝机II轴两端的轴承有损伤。 2、吐丝机II轴有松动的故障特征，是由于在频域图中II轴转频(基频)及其2、5、7倍频幅值在2、3月份较小，到4、5月份都有较大增长，与松动故障很吻合，尤其在轧小规格钢(10mm钢以下)时候更为突出。 3、吐丝机II轴两端的轴承有损伤是由于在时域指标中峰值系数和峭度指标2、3月份都属于正常范围内，到4、5月份上升了几倍甚至十几倍，已远远超出了轴承正常运行的技术状态。 4、吐丝机II轴两端的轴承损坏，表现为轴承在早期（3、4月份）与II轴之间配合间隙大而引起II轴出现松动故障，后期（5、6月份）轴承损坏主要表现为II轴转动频率振幅很高，而其3、5、7倍频幅值不再突出，频谱图与3、4月份明显不同。 5、从在线监测系统的时域和频域两方面都能表明吐丝机II轴上轴承　　损坏的渐变过程。综合此事件所获得的经验：当峭度指标异常升高　　　，轴的转动频率振幅也有很大的增加，同时出现转动频率的高阶次谐频。这些条件综合起来，就是滚动轴承故障的判定条件。　附图：轴承（型号10284776）损坏照片如下： 作业1 滚动轴承的____________通常用来作为诊断的依据。2 传感器的安装部位通常在轴承座部位，并按信号传动的方向选择______和_______布置。3 采用峰值系数法和峭度指标法进行故障诊断，正常时，滚动轴承的峰值系数约为_____，峭度值约为_______；但是，当峭度值下降时不表明故障恢复，而可能是轴承故障_____，剥落斑点_______________。4 滚动轴承常见的失效形式有哪些？分别简要介绍失效原因。5 滚动轴承运行时为什么会产生振动？6 采用较多的滚动轴承故障信号分析有哪几种？7 什么叫滚动轴承的共振解调法？8 滚动轴承有哪些特征频率？其计算公式分别是什么？9 简述共振解调技术的基本原理和作用？10 描述一个实例的诊断。