【恩普特故障案例】某石化企业机泵轴承故障案例

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设备概况

某石化企业机泵于2019年12月24日出现振动异常现象。使用郑州恩普特科技股份有限公司自主研发的精密分析仪PDES-A对机泵整机进行了振动测试，机组结构图如图1所示：电机通过联轴器带动机泵工作，其中泵驱动端与联轴器之间为一轴承箱。电机转速为2950r/min，泵非驱动端轴承型号为SKF7314BECBP，泵驱动端型号是SKF6215。两种轴承的故障特征频率如表1所示；数据采样长度为16384点，采样频率为12586Hz，测试值如图2所示。

表1  机泵两端轴承故障特征频率

图1 机组结构图

图2 机组测试值

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故障现场描述

(a)泵驱动端水平振动

(b)泵驱动端垂直振动

(c)泵驱动端垂直振动冲击间隔差

图3 泵驱动端振动波形图

(a)  泵非驱动端水平振动

(b)泵非驱动端垂直振动

图4 泵驱动端振动波形图

图5 泵驱动端垂直振动信号的自相关分析

(a)泵驱动端垂直振动信号频谱图

(b) 泵驱动端垂直振动信号包络谱图

图6 泵驱动端垂直振动信号的频谱及包络谱

由图2可以看出，泵驱动端及泵非驱动端振动(加速度值、速度值)均比较大。其中泵驱动端水平振动波形图如图3(a)所示，泵驱动端垂直振动波形图如图3(b)所示；泵非驱动端水平振动波形图如图4(a)所示，泵非驱动端垂直振动波形图如图4(b)所示。由波形分析可知，图3(b)即泵驱动端垂直振动的波形可以看出，信号呈现出明显的冲击特征，而且呈现出一定的调制现象，故将故障范围缩小到泵驱动端轴承发生了故障；对图3(b)两冲击之间的时间间隔进行测距分析，如图3(c)所示：两冲击之间的时间间隔大概为50ms，对应频率为20Hz，与表1中的滚动体故障特征频率接近，故初步定位泵驱动端轴承的滚动体或保持架发生了磨损故障：保持架故障特征频率被滚动体故障特征频率调制，故使信号呈现出一定的调制现象。

泵驱动端垂直振动信号(图3(b))的自相关分析结果如图5所示，可以看出周期性冲击特征更加明显，而且每两个冲击之间的时间间隔也大约为50ms,进一步断定泵驱动端轴承滚动体或保持架发生了磨损故障。

泵驱动端垂直振动信号(图3(b))的频谱及包络谱分析结果如图6(a)、6(b)所示：图6(b)谱线呈现出一定的调制现象(载频大概为140Hz，对应保持架故障特征频率；调频大概为20Hz,对应滚动体故障特征频率)；由于滚动轴承的滚动体或保持架发生故障时，均会产生调制现象，所以无法具体判断驱动端轴承是滚动体发生了故障还是保持架发生了故障。

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故障结论

1）泵驱动端轴承出现故障(滚动体故障或保持架故障，或者由于其一出现了故障加剧另外一部件的磨损造成滚动体保持架均出现了故障)。

2）由于泵驱动端轴承故障，造成泵非驱动轴承的受力不均，所以可能会造成泵非驱动轴承部件的局部轻微磨损。

3）建议同时更换泵驱动端及泵非驱动端同型号轴承，并拆开轴承进行故障验证。

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产生影响

接到恩普特公司的诊断报告后，客户立即按照要求对设备进行了停机检修，首先对泵非驱动端轴承进行了拆解，发现部分滚动体出现了轻微磨损，如图7所示。

图7 非驱动轴承滚动体轻微磨损

由于泵驱动端轴承拆解难度大，客户未对其进行拆解，而是对泵驱动端、泵非驱动端的轴承同时进行了同直接更换，据客户电话反馈，更换后，机泵振动恢复正常值。