关键词 引风机 轴承 振动 频谱分析 故障诊断
中图分类号 TK223.26 文献标识码 B
2007年2月26日，发现热电分公司9#锅炉引风机振动较大，采用CSI 2120测振仪进行了振动数据采集，通过各测量点的时域波形及频谱图特征，对该引风机进行振动故障分析诊断。
一、设备主要参数及测点布置
风机型号Y4-73-11 N0.22F，设计能力230150m3/h，引风压力2491Pa；电动机型号YKK450-8WF1，功率280kW，转速7300r/min。测点布置如图1所示。
二、振动分析
分析振动数据时所依据的是国际振动标准ISO2372，从各测点的总体情况来看，电机内、外侧及风机内侧各测点的振动值均在正常范围之内，而风机外侧振动值较大。具体表现是：轴向测点的振动速度值超报警线，而且时域波形中的冲击较大，风机外测水平和垂直两径向测点的振动速度值虽然未超标，但时域波形中同样显示有冲击信号，基于以上情况，就把分析的重点放在风机外侧测点的3个方向上。
1．滚动轴承基本故障频率的计算
风机外侧轴承型号是3632(旧的轴承代号），对应新的轴承代号是SKF22332C，属双列调心滚子轴承，共有滚子30个，每列15个。可以根据公式计算出轴承故障频率。
保持架故障频率：
内圈故障频率：
外圈故障频率：
滚子转动频率：
式中f一一每秒的转速
d——滚子直径
N一一滚子数
Dp——轴承节圆直径
α一一接触角
2．轴承基本故障频率在故障诊断中的作用
计算出轴承故障频率后，在进行故障诊断时，如果频谱图中的缺陷频率与上述某一个故障频率相接近或重合，就可以判断在该元件上可能存在相应故障，与故障频率接近或重合的缺陷频率峰值数越多就说明该元件存在的故障可能性越大。
3．风机外侧测点水平方向（4H）
图2是引风机外侧测点4水平方向的频谱图（图中F虚线为轴承内圈故障频率），从图中可以看到最高峰值为2.043mm/s，未超过国际振动标准，该处频率为109.89Hz，与轴承内圈故障频率107.5Hz仅相差2.49Hz，并另有峰值与轴承内圈故障频率接近，虽然振动幅值没有超标，但在1000Hz数据采集频段内具有宽频能量。
图3是风机外侧测点4水平方向的时域波形图，图中显示信号有冲击，有两个峰值超故障线。
4．风机外侧测点垂直方向（4V）
图4是风机外侧测点4垂直方向的频谱图，图中有6个峰值，其频率均与轴承内圈故障频率（BPFI）的倍频相接近。同图2一样，这些峰值水平并不高，最高峰值只有1.982mm/s，但一直到l 000Hz范围内都有低幅值的宽频能量出现。
图5是风机外侧测点4垂直方向的时域波形图，图中显示信号有冲击，有25个峰值超故障线。
5．风机外侧测点轴向（4A）
图6是风机外侧测点4轴向的频谱图，最高振动峰值达到了9.47mm/s，已超过国际振动标准，主要峰值集中在0~360Hz之间，360~1000Hz间为均匀的地毯波。在1000Hz频段内有3个峰值，其频率均与轴承滚柱内圈故障频率的倍频相接近。
图7是风机外侧测点4轴向的时域波形图，图中显示信号较杂乱并有强烈冲击，波形明显超报警线和故障线。
三、综合分析结果
综合以上测点4的3个方向的频谱图来看，测点4H频谱最大峰值是2.043mm/s，4V频谱中最大峰值是1.982mm/s，都在正常范围内，但时域图中均显示有冲击，并且垂直方向上的冲击要大于水平方向；测点4A的振动速度值最大为9.47mm/s，已超振动标准，并且时域图中的冲击很大。从4H、4V、4A 3个方向频谱峰值与轴承故障频率对照的情况来看，在轴承4个故障频率中轴承内圈故障频率与实际缺陷频谱峰值最为接近。由此诊断结论是：引风机外侧轴承故障，且内圈故障的可能性要大于外圈、保持架和滚动体。
四、现场检修情况
2月28日对引风机进行检修，拆下外侧轴承，发现轴承保持架情况良好，两个滚子表面有明显点蚀，轴承外圈存在点蚀，轴承内圈有严重磨蚀，实际情况与故障诊断结果相符。
更换新轴承后的第二天，再次对引风机进行振动数据采集，在现场明显感觉噪声较小。图8是3月2日采集的风机外侧测点4水平方向的振动频谱图和时域波形图。
从图8中可以看到，该点频谱图中的最大幅值仅0.349mm/s，频谱稍微有些散乱，这可能是新品轴承在制造过程中的一些缺陷（如表面的小毛刺等）所致，时域波形也在正常范围内，这次采集的数据可以作为以后对该设备进行故障诊断的对比依据。
五、总结
在对9#锅炉引风机进行故障诊断的全过程中，采用了多种诊断方式相结合的办法。
(1)在频谱和时域波形的分析中使用了有量纲参数与无量纲参数相结合的办法，充分发挥这两种诊断参数各自的优点，互相取长补短，不以单一频谱参数来轻言结论。
(2)由于理论计算值与实际情况存在偏差，所以在参考轴承故障频率的同时也不过分强调故障频率与故障的对应关系。
参考文献
1沈庆根.化工机械故障诊断技术[M].浙江大学出版社，1994
