破碎机轴承故障的时域指标诊断

摘要：设备故障诊断是保证设备正常运行，避免突发性设备事故造成损失的一种非常有效的手段。本文着重介绍时域指标在破碎机滚动轴承故障诊断中的应用。
关键词：滚动轴承；时域指标；故障诊断

武钢焦化公司PCK型破碎机结构示意图如图1所示。

各项主要参数见表1

转子直径

转子长度

转速

r/min

生产能力

t/h

功率

kW

一、存在的问题
破碎机转子主频高达750r/min，工作机没有减速过程，转速高，冲击负荷大，因此，尽管以3个月为周期定修，仍难以保证设备不出故障。1997年曾发生一台PCK1416破碎机外端轴承烧损，液力耦合器炸裂、转子轴颈磨细的恶性设备事故。
加大点检密度、提高点检质量、量化分析点检结果并采取相应措施成为稳定破碎机工况、降低设备故障的重要措施。
2004年，我公司全面推广上海华阳HY-106巡检仪和设备状态点检管理系统，经过一段时间的实践，发现应用时域指标分析破碎机滚动轴承故障效果很好。
二、时域指标的综合运用
峭度指标对冲击脉冲比较敏感，有关资料说明，设备正常运行时，峭度指标一般大约为3.5。我们所监测的八台锤式破碎机，从历史数据中发现，设备处于负载状态时，裕度指标、脉冲与峭度指标一般没有明显变化；空载状态下，脉冲与峭度指标对轴承故障有明显反映，如果脉冲、峭度、裕度指标同时增大，说明破碎机轴承已出现故障隐患，需提高警惕。
我们利用时域指标诊断，从2004年10月至今，成功捕捉到新1#、老1#破碎机轴承故障，从而避免了类似1997年的恶性事故。

三、案例分析
1．新1#破碎机
所属部门：备煤车间；设备编号：202313101；测点编号：4V-a；运行速度：750r/min；采样频率：12.8kHz。
检修前时域波形见图2。

检修后时域波形见图3

表2故障前、发生故障时和检修后该测点轴承加速度指标比较表

指标值

2004.10.26

指标值

2004.12.20

指标值

2005.02.03

2004年10月26日和2004年12月20日三项时域指标的比较，表明轴承可能已磨损，特别是峭度指标偏离正常值较多。2005年元月检修时，发现轴承内环磨损严重。更换轴承后，各项时域指标均有明显回落。经过一段时间的磨合运行，峭度指标在2005年2月3日达到3.19，回到正常水平。
从趋势图（图4）上也可以看出该轴承加速度在测量值在故障前、发生故障时和检修后的变化，可以验证用时域波形和时域指标分析滚动轴承故障的可靠性和实用性。

2．老1#破碎机
所属部门：备煤车间；设备编号：202312111；测点编号：3V-a；运行转速：750r/min；采样频率：12.8kHz；
检修前时域波形见图5。

检修后时域波形见图6。

表3故障前、发生故障时和检修后

指标值

2004.12.28

指标值

2005.01.25

指标值

2005.02.03

检修前、后时域波形的对比分析可以看出：（1）加速度测量值检修前为141.10m/s2，检修后为41.80m/s2；（2）峭度指标，检修前为8.16，检修后为2.69；（3）检修前时域波形出现明显冲击信号；（4）检修前裕度指标已达6.07，检修后为3.87。
通过以上各指标的对比，可以明显看出轴承磨损比较严重。此后，又对该点进行了四次检测，发现各项指标均在高位运行。2005年2月时检修，发现轴承滚珠、内环均磨损严重。更换轴承后，峭度指标从2004.12.20到2005.03.10的变化趋势如图7所示。

四、小结
通过历史数据与轴承故障对比可以看出，只有设备处在空载状态下，时域指标才有明显的特征变化，能够正确反映轴承故障；在负荷状态下，时域指标能反映故障总体趋势，但局部有起伏。必要时，应结合倒谱、共振解调等手段进一步确认。轴承故障的时域诊断Zda的优势是不依赖设备运行转速与轴承的技术参数，简单实用，在大型破碎机的故障诊断中有明显优势。

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